潿洲11-1油田角尾組可動(dòng)水分布研究

魏 峰

潿洲11-1油田角尾組可動(dòng)水分布研究

魏 峰

（中海石油（中國(guó)）有限公司海南分公司，海南 ?？?570312）

潿洲11-1油田角尾組縱向上儲(chǔ)層物性差異大，下部為物性較好、電阻率較高的高阻油層，上部為物性相對(duì)較差、電阻率較低的低阻層。低阻層含油飽和度低，含有可動(dòng)水，生產(chǎn)井初期含水30%以上。為實(shí)現(xiàn)對(duì)油藏原始可動(dòng)水精確表征，從而研究剩余油分布，為油藏下步挖潛指示方向，在文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，利用J函數(shù)建立含水飽和度模型，同時(shí)利用巖心回歸公式、經(jīng)驗(yàn)公式和J函數(shù)三種方法計(jì)算油藏束縛水飽和度，在與巖心分析束縛水飽和度進(jìn)行對(duì)比基礎(chǔ)上，選取J函數(shù)計(jì)算束縛水模型，進(jìn)而建立油藏可動(dòng)水飽和度模型。利用可動(dòng)水模型開展油藏?cái)?shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)了單井及油藏生產(chǎn)數(shù)據(jù)的高精度擬合，表明該方法計(jì)算的可動(dòng)水飽和度具有較好的可靠性。

角尾組油藏； 可動(dòng)水模型； 束縛水飽和度； J函數(shù)

潿洲11-1油田角尾組低阻層含有原始可動(dòng)水，含水上升規(guī)律較復(fù)雜，數(shù)模擬合難度大。本文以角尾組為例，利用J函數(shù)法建立原始含水飽和度模型和束縛水飽和度模型，進(jìn)而根據(jù)建立的可動(dòng)水模型開展數(shù)值模擬，生產(chǎn)井?dāng)M合效果好，表明建立的可動(dòng)水模型準(zhǔn)確可靠。此方法對(duì)具有原始可動(dòng)水的油藏具有一定借鑒意義。

1 油藏概況

潿洲11-1油田構(gòu)造位于北部灣盆地潿西南凹陷，該油田的主要含油層系為古近系流沙港組三段和新近系角尾組二段，其中角尾組二段為一低幅斷隆構(gòu)造，地層埋深1 025～1 105 m，厚度約80 m。角尾組油藏為邊底水油藏[1]，原油粘度較大（34～132 mPa·s），縱向上儲(chǔ)層物性差異較大，發(fā)育高阻層（J2Ⅰ-2）和低阻層（J2Ⅰ-1）兩套油層，其中高阻層巖性為細(xì)砂巖，孔隙度為26.3%～39.5%。滲透率為1 649.3～3 000 mD，平均2 338 mD，屬高孔特高孔、特高滲儲(chǔ)層，含油時(shí)電阻率較高（>10 Ω·m），產(chǎn)能70～320 m3/(MPa·d)。低阻層位于高阻層之上，為一套反旋回泥質(zhì)粉砂-細(xì)砂巖，孔隙度為22.9%～29.8%，滲透率86.9～692.7 mD，平均473 mD，屬高孔、中高滲儲(chǔ)層，油層電阻率總體較低（2～4 Ω·m），產(chǎn)能10～60 m3/(MPa·d)[2-3]。

潿洲11-1油田于2009年11月水平井開發(fā)投產(chǎn)，截至目前，平均單井累產(chǎn)油10.5×104m3，最高單井累產(chǎn)36.5×104m3，采出程度17.7%，綜合含水90.8%。油藏開發(fā)處于中后期，生產(chǎn)上需要研究油田剩余油分布，為下一步挖潛提供指導(dǎo)。由于對(duì)低阻層原始可動(dòng)水分布認(rèn)識(shí)不清，含水上升規(guī)律復(fù)雜[4]，數(shù)值模擬難度大，亟需建立油藏可動(dòng)水模型，提高剩余油刻畫精度。

2 油藏原始含水飽和度模型

原始飽和度是油藏的重要數(shù)據(jù)，獲取方法較多[5]，最準(zhǔn)確的獲取方法是鉆井密閉取心法，生產(chǎn)中一般利用測(cè)井曲線計(jì)算獲得。角尾組物性好，浮力是油氣運(yùn)移的主要驅(qū)動(dòng)力，儲(chǔ)層內(nèi)流體分布狀況就是浮力與毛管壓力達(dá)到相對(duì)平衡的結(jié)果[5-6]。因次可用浮力與毛管里平衡遠(yuǎn)離來計(jì)算含水飽和度。計(jì)算原始含水飽和度時(shí)應(yīng)考慮函數(shù)、自由水高度、壓汞毛管力和油藏毛管力的轉(zhuǎn)化、最大進(jìn)汞飽和度等參數(shù)及方程的求取。函數(shù)計(jì)算油藏原始含水飽和度步驟如下：

1）收集研究區(qū)多條壓汞曲線，對(duì)每一條曲線進(jìn)行歸一化，把飽和度化為0～1范圍。

2）計(jì)算曲線中每一點(diǎn)函數(shù)值。

3）對(duì)(S) -S進(jìn)行回歸， 得到油藏函數(shù)（圖1）。

4）讀取函數(shù)門檻值，計(jì)算毛管壓力，轉(zhuǎn)化成油藏條件下毛管力。根據(jù)毛管力與浮力平衡，計(jì)算自由水面高度。

5）油藏條件下每一點(diǎn)浮力、孔滲已知，計(jì)算(S)、計(jì)算S。

6）利用壓汞曲線樣品分析數(shù)據(jù)回歸得到S（圖2）。

7）反歸一化計(jì)算得到S。

該方法可以計(jì)算單塊樣品含水飽和度，也可計(jì)算單井、模型的含水飽和度。圖3為A20P1井計(jì)算結(jié)果，Sw_J為J函數(shù)計(jì)算的含水飽和度，與測(cè)井解釋的含水飽和度Sw比較，整體趨勢(shì)較為一致。在油水界面處Sw_J為1，之后隨著海拔升高含水飽和度減小，與實(shí)際油藏狀態(tài)更為相符。Sw_J對(duì)孔隙度更為敏感，物性變差，含水飽和度升高。利用J函數(shù)計(jì)算的含水飽和度模型含水飽和度在油水界面以下為1，在界面之上為儲(chǔ)層孔滲及海拔高度的函數(shù)（圖4）。

圖4 角尾組J函數(shù)計(jì)算含水飽和度模型

3 油藏束縛水飽和度模型

油藏束縛水飽和度是指在地層壓力條件下，孔隙內(nèi)“不能流動(dòng)的水”，其相對(duì)總孔隙度的體積比即為束縛水飽和度[8]。本次利用巖心回歸法、經(jīng)驗(yàn)公式法和函數(shù)法三種方法計(jì)算A20P1井的束縛水飽和度，并與巖心分析的束縛水飽和度對(duì)比，優(yōu)選出適合該油藏的束縛水飽和度計(jì)算方法。

3.1 巖心回歸法

巖心回歸法是利用巖心分析的孔滲、束縛水飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，選擇相關(guān)系數(shù)最高的關(guān)系式計(jì)算束縛水飽和度[9]。該油田儲(chǔ)層品質(zhì)因子與束縛水飽和度相關(guān)性較好（圖5），回歸的公式可用來計(jì)算油藏束縛水飽和度。

3.2 經(jīng)驗(yàn)公式法

油藏束縛水飽和度主要與儲(chǔ)層巖石性質(zhì)相關(guān)。通過調(diào)研油藏束縛水飽和度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式[10]，利用該油田孔隙度和泥質(zhì)含量2個(gè)物性參數(shù)計(jì)算束縛水飽和度。

3.3 J函數(shù)法

函數(shù)計(jì)算束縛水飽和度與計(jì)算含水飽和度相似，只是浮力代替為某一個(gè)毛管力值，高于該壓力控制的更小喉道控制的孔隙認(rèn)為是束縛水孔隙[11]。在按照孔徑尺寸分類中，一般認(rèn)為喉道直徑小于0.2μm的孔隙是束縛水孔隙[12]，對(duì)應(yīng)的壓汞毛管壓力大于3.75 MPa，其中的水不能流動(dòng)。

實(shí)際上最大束縛水孔隙直徑不應(yīng)該具有一個(gè)統(tǒng)一值，不同孔喉結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層束縛水喉道界限值應(yīng)該有一定變化。研究中利用取心分析束縛水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)毛管壓力進(jìn)行試算分析，在毛管壓力為3.6 MPa時(shí)，計(jì)算的束縛水與分析值誤差最小，束縛水喉道直徑界限為0.21μm，與前人分類差異不大。利用該值對(duì)應(yīng)的毛管力計(jì)算束縛水飽和度。

3.4 誤差對(duì)比

通過三種方法計(jì)算A20P1井的束縛水飽和度與巖心分析的束縛水飽和度結(jié)果對(duì)比，其中函數(shù)計(jì)算的束縛水飽和度絕對(duì)誤差最?。ū?）。利用3種方法計(jì)算A20P1井束縛水飽和度（圖3），其中S是函數(shù)方法計(jì)算束縛水飽和度曲線，S是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果，S是回歸公式計(jì)算結(jié)果，3種結(jié)果表明在低阻層2Ⅰ-1內(nèi)，3種方法計(jì)算的束縛水飽和度差異不大，誤差在5%以內(nèi)，但在底部物性較好的2Ⅰ-2細(xì)砂巖及泥巖內(nèi)，結(jié)果差異較大。此處沒有巖心分析數(shù)據(jù)，但函數(shù)計(jì)算束縛水結(jié)果在0.1～0.15之間，與一般認(rèn)識(shí)較一致，因此采用函數(shù)計(jì)算油藏束縛水飽和度。

表1 三種方法計(jì)算束縛水飽和度曲線及誤差表

利用函數(shù)建立的束縛水飽和度模型是儲(chǔ)層孔滲的函數(shù)，從建立的束縛水模型可以看出，儲(chǔ)層物性越好，束縛水飽和度越低（圖6）。

圖6 角尾組J函數(shù)計(jì)算束縛水含水飽和度模型

4 油藏可動(dòng)水飽模型及應(yīng)用

油藏原始可動(dòng)水飽和度為原始含水飽和度與束縛水飽和度之差[13]。函數(shù)計(jì)算油藏含水飽和度和束縛水飽和度相減，即得油藏整體的可動(dòng)水飽和度。

分析建立油藏可動(dòng)水飽和度模型，儲(chǔ)層可動(dòng)水飽和度呈“兩頭小、中間大”分布特征，物性較好的高阻油層內(nèi)含水飽和度低，可動(dòng)水飽和度低，致密層及泥巖段束縛水飽和度高，可動(dòng)水飽和度較低；在物性中等的低阻層內(nèi)可動(dòng)水飽和度較高，一般范圍在20%～40%（圖7）。

在油藏可動(dòng)水飽和度模型基礎(chǔ)上，采用定油量擬合法對(duì)單井歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合效果較好，能擬合出初期含水及較大幅度的含水變化（圖8），為剩余油分布表征打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖7 角尾組可動(dòng)水飽和度模型

圖8 A14H井生產(chǎn)數(shù)據(jù)擬合曲線圖

5 結(jié)論

通過函數(shù)能計(jì)算出含水飽和度和束縛水飽和度，進(jìn)而得到可動(dòng)水飽和度。利用角尾組油藏實(shí)際數(shù)據(jù)，建立的可動(dòng)水飽和度模型與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本相符，在數(shù)模運(yùn)用中能較好擬合出初始含水及含水變化。

本文中：

S—?dú)w一化的進(jìn)汞飽和度，小數(shù)；

S—進(jìn)汞飽和度，小數(shù)；

S—最大壓力下不能被汞飽和的飽和度（1與最大進(jìn)汞飽和度差值），小數(shù)；

Hgmax—最大進(jìn)汞飽和度，小數(shù)；

Hg—進(jìn)汞飽和度數(shù)據(jù)點(diǎn)值，小數(shù)；

cHg—進(jìn)汞飽和度數(shù)據(jù)點(diǎn)值，MPa；

（S）—函數(shù)值，無因次；

Hg—潤(rùn)濕角，（°）；

𝜎𝐻𝑔—汞界面張力，mN·m-1；

—滲透率，mD；

φ—孔隙度，小數(shù)；

、—回歸系數(shù)，無因次；

cwo—油藏條件毛管力，MPa；

𝜎—油藏條件界面張力，mN·m-1；

—油藏條件潤(rùn)濕角，（°）；

𝜌—地層水密度，g·cm-3；

𝜌o—地層油密度，g·cm-3；

—重力加速度，9.8 m·s-2；

—油柱高度，m；

S—束縛水飽和度，小數(shù)；

V—泥質(zhì)含量，小數(shù)；

、、—與巖性有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.145，取0.25，取3.228。

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Study on Movable Water Distribution of Jiaowei Formationin Weizhou 11-1 Oilfield

（CNOOC Hainan Branch, Haikou Hainan 570312, China）

The reservoir physical properties of Jiaowei formation in Weizhou 11-1 Oilfield are quite different vertically. The lower part is a high-resistance oil layer with good physical properties and high resistivity, and the upper part is a low-resistance layer with relatively poor physical properties and low resistivity. The oil saturation of the low resistivity reservoir is low, containing movable water, while the initial water cut of production well is more than 30%. In order to accurately characterize the original movable water of the reservoir to study the distribution of remaining oil and indicate the direction for further exploiting the potential of the reservoir, J function was used to establish the water saturation model, and the core regression formula, empirical formula and J function were used to compute the irreducible water saturation of the reservoir. Based on the comparison with the irreducible water saturation of the core analysis data, the J function method was selected to calculate the irreducible water model, and then movable water saturation model of the reservoir was established. Reservoir numerical simulation was carried out by established model, the high precision fitting of single well and reservoir production data was realized, which proved that the movable water saturation calculated by this method hadhigh reliability.

Jiaowei formation reservoir; Movable water model; Irreducible water saturation; J function

2021-04-15

魏峰（1984-），男，油田開發(fā)高級(jí)工程師，碩士學(xué)位，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）流體力學(xué)專業(yè)，主要從事油藏開發(fā)生產(chǎn)管理和研究工作，郵箱weifeng@cnooc.com.cn。

TE357

A

1004-0935（2021）10-1541-05