渤海X油田氣頂區(qū)油氣移動規(guī)律及韻律性對剩余油分布影響研究

劉 斌 岳寶林 張 偉 瞿朝朝 張 靜

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 前 言

渤海X油田儲層物性較好，屬于高孔中高滲儲層，頂部存在氣頂。在該油田開發(fā)前期，由于注水井欠注等問題，導(dǎo)致地層能量迅速下降、油氣界面下移、生產(chǎn)井氣竄嚴重[1-5]。隨著開發(fā)生產(chǎn)的進行，通過大力治理注水井，近年來地層能量有所回升，在氣頂區(qū)域調(diào)整井實鉆情況中發(fā)現(xiàn)油氣界面有所回縮[6-8]。海上油田具有高成本、高風(fēng)險等特點，研究油氣界面運移規(guī)律，可為油田后期部署調(diào)整井、提高油田開發(fā)效果等提供理論依據(jù)[9-11]。目前對海上油田油氣界面運移的研究相對較少，因此，開展氣頂區(qū)油氣移動規(guī)律及剩余油分布特征的研究是十分必要的。本次研究結(jié)合油田靜態(tài)和生產(chǎn)動態(tài)資料，分析了油田氣頂區(qū)在油田開發(fā)各階段油氣水運移規(guī)律及其韻律性對剩余油分布的影響，并總結(jié)了地層壓力變化對油氣水運移的影響，為指導(dǎo)后期氣油過渡帶區(qū)域剩余油的挖潛提供了一定依據(jù)。

1 數(shù)值模擬模型

1.1 模型建立

基于油田實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立“一注一采”概念模型，網(wǎng)格劃分107×1×50=5 350，網(wǎng)格步長為10.0 m×10.0 m×1.0 m，注水井坐標為(6，1，1)，生產(chǎn)井坐標為(31，1，1)，為了進一步刻畫油氣界面移動規(guī)律，對I方向33—63網(wǎng)格在縱向上進一步細分，把原來的一個網(wǎng)格拆分為5個，即縱向上網(wǎng)格步長為0.2 m，概念模型基本參數(shù)如表1所示。

表1 油藏概念模型基本參數(shù)

基于以上條件建立概念模型，設(shè)置垂向滲透率與平面滲透率比值為0.1、氣頂指數(shù)為1.1，油區(qū)網(wǎng)格數(shù)為2 548、氣頂區(qū)網(wǎng)格數(shù)為2 802，油區(qū)孔隙體積為73 892 m3、氣頂區(qū)孔隙體積為81 258 m3。模型建立示意圖如圖1所示。

圖1 模型建立示意圖

建立模型使用的相滲數(shù)據(jù)如圖2所示。束縛水飽和度為0.27，建立模型時的原始含油飽和度設(shè)置為0.73。

圖2 模型相滲曲線

2 氣頂區(qū)油氣界面移動規(guī)律及韻律性影響剩余油分布特征研究

油田整體以反韻律為主，但也存在其他韻律性，本次研究考慮均質(zhì)韻律、正韻律、反韻律、復(fù)合正韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正反韻律和復(fù)合反正韻律等7種不同韻律性。當含水率達到98%時停止模擬，研究不同韻律性氣頂區(qū)油氣移動規(guī)律及剩余油分布特征，不同韻律性模型平均滲透率為1 500×10-3μm2，其基本參數(shù)如表2所示。

表2 不同韻律性模型基本參數(shù)表

2.1 不同韻律性模型分析

(1)均質(zhì)韻律模型。在重力作用下，注入水首先沿著模型下部向前驅(qū)替，逐漸過渡到模型的中上部，注入水對模型上部地層驅(qū)替效率較低。剩余油主要富集在模型生產(chǎn)井端和模型的上部，除此之外，剩余油還富集在模型生產(chǎn)井和油氣界面之間，且生產(chǎn)井上部剩余油富集程度高，生產(chǎn)井下部剩余油富集程度低(見圖3)。

圖3 均質(zhì)韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對于均質(zhì)韻律模型注入水使地層上部(左側(cè))油氣界面略微向上移動，幾乎不會影響到地層下部(右側(cè))油氣界面，油氣界面移動幅度較小。

(2)正韻律模型。正韻律模型下部的滲透率高，上部滲透率低，且在重力的作用下，注入水會沿著模型的下部突進，對模型上部動用程度低。剩余油富集規(guī)律與均質(zhì)韻律模型相同。

對于正韻律模型，雖然注入水從模型的下部突進，并且越過生產(chǎn)井，但仍然是地層上部(左側(cè))油氣界面移動幅度較大，地層下部(右側(cè))油氣界面移動幅度較小，整個油氣界面略微向上移動，與均質(zhì)韻律的油氣界面移動幅度幾乎相同。

圖4 正韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

(3)反韻律模型。反韻律模型上部滲透率高，下部滲透率低，雖然有重力的作用，但是注入水仍然會沿著模型上部的高滲層突進(見圖5)?？梢?，對于反韻律模型，滲透率對注入水驅(qū)替的影響大于重力的影響。

圖5 反韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對于反韻律模型，注入水仍然主要影響模型上部(左側(cè))油氣界面，對模型下部(右側(cè))油氣界面影響小，整個油氣界面略微向上移動，與均質(zhì)韻律的油氣界面移動幅度幾乎相同。

(4)復(fù)合正韻律模型。復(fù)合正韻律模型是由兩個正韻律模型疊加而成，每個正韻律都是上部滲透率低、下部滲透率高，再加上重力的影響，注入水會沿著每個正韻律下部向前突進，并且模型下部正韻律向前突進距離大于模型上部正韻律(見圖6)。復(fù)合正韻律模型剩余油富集規(guī)律與均質(zhì)韻律模型相同。

圖6 復(fù)合正韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對于復(fù)合正韻律模型，注入水都是從每個正韻律模型的下部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動，但是油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動幅度幾乎相同。

(5)復(fù)合反韻律模型。復(fù)合反韻律模型由兩個反韻律模型疊加而成，注入水會沿著每個反韻律上部向前突進。上下部反韻律沿著高滲層向前突進距離相同，與復(fù)合正韻律模型相比，復(fù)合反韻律受重力作用較弱，模型下部反韻律對上部反韻律影響較小(見圖7)。在重力的作用下，生產(chǎn)井每個反韻律上部剩余油富集程度均大于其下部。

圖7 復(fù)合反韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對于復(fù)合反韻律模型，注入水首先從每個反韻律的上部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動，油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動幅度幾乎相同。

(6)復(fù)合正反韻律模型。復(fù)合正反韻律模型是由正韻律和反韻律模型疊加而成，注入水會沿著正韻律的下部和反韻律的上部向前突進(見圖8)。復(fù)合正反韻律模型中注入水首先會沿著高滲層越過生產(chǎn)井，使得模型下部的原油向上移動，故在生產(chǎn)井右側(cè)模型上部剩余油富集程度大于其下部。

圖8 復(fù)合正反韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對于復(fù)合正反韻律模型，注入水首先從整個模型的中部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動，但是油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動幅度幾乎相同。

(7)復(fù)合反正韻律模型。復(fù)合反正韻律模型是由反韻律和正韻律模型疊加而成，注入水會沿著反韻律的上部和正韻律的下部向前突進(見圖9)。復(fù)合反正韻律模型中注入水首先會沿著模型上部和下部的高滲層越過生產(chǎn)井，使得生產(chǎn)井右側(cè)每個韻律上部剩余油的富集程度大于其下部。

圖9 復(fù)合反正韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對于復(fù)合反正韻律模型，注入水首先從整個模型的上部和下部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動，但是油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動幅度幾乎相同。

對于單個韻律模型，注入水主要沿著模型高滲層突進，在注采井間，剩余油主要富集在生產(chǎn)井端和低滲層。油氣界面附近剩余油主要富集在生產(chǎn)井和油氣界面之間，且生產(chǎn)井上部剩余油的富集程度大于下部剩余油的富集程度。

對于復(fù)合韻律模型，注入水沿著模型中的高滲層突進，在注采井間，剩余油主要富集在每一個韻律的低滲層和生產(chǎn)井端。在油氣界面附近剩余油主要富集在生產(chǎn)井和油氣界面之間且在生產(chǎn)井右側(cè)，每個韻律上部的剩余油富集程度大于其下部剩余油的富集程度。同時，在同一個復(fù)合韻律中，上部韻律的下部剩余油富集程度大于下部韻律的下部。

針對不同韻律性模型，無論注入水首先從生產(chǎn)井什么部位越過、波及其右側(cè)原油，油氣界面都首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動，然后逐漸過渡到模型的下部，且模型上部(左側(cè))油氣界面的移動程度大于模型下部(右側(cè))油氣界面。不同韻律性模型油氣界面移動的規(guī)律和幅度幾乎相同，都是略微向上移動，韻律性對油氣界面移動影響較小。

2.2 不同韻律性模型對油水界面移動的影響

侵入氣頂區(qū)油量和水量隨韻律性變化的關(guān)系曲線如圖10所示。

圖10 侵入氣頂區(qū)油量和水量隨韻律性變化的關(guān)系曲線

針對不同韻律性模型，在侵入氣頂區(qū)的流體中，侵入油所占比例均大于95%，侵入水所占比例很小。說明注入水能夠突破原油進入氣頂區(qū)的量很少，油氣界面移動主要是由儲層原油進入氣頂區(qū)引起的。

不同韻律性模型侵入氣頂區(qū)的油量由多到少次序為：反韻律、復(fù)合正韻律、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正反韻律、均質(zhì)韻律、復(fù)合反韻律、正韻律。

不同韻律性模型侵入氣頂區(qū)的水量由多到少次序為：正韻律、復(fù)合反韻律、均質(zhì)韻律、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正反韻律、復(fù)合正韻律、反韻律。

基于侵入氣頂區(qū)的油量和水量，不同韻律性模型的油氣界面位置隨時間變化示意圖如圖11所示。

圖11 不同韻律性模型的油氣界面深度隨時間變化關(guān)系曲線

隨著注入水的驅(qū)替作用，當含水率達到98%時，不同韻律性模型的油氣界面均高于原始油氣界面。不同韻律性模型油氣界面的變化幅度均較小，且不同韻律性模型油氣界面的變化規(guī)律相同，故韻律性對油氣界面影響較小。

當含水率達到98%時，油氣界面位置：反韻律>復(fù)合正韻律>復(fù)合反正韻律>復(fù)合正反韻律>均質(zhì)韻律>復(fù)合反韻律>正韻律。

3 油田應(yīng)用

渤海X油田投產(chǎn)初期衰竭開采，由于沒有能量補充，高部位氣頂區(qū)油氣界面下移。隨著開發(fā)生產(chǎn)的進行，后期增大注水，提高能量補充。根據(jù)以上油氣界面運移規(guī)律的研究，結(jié)合渤海X油田剩余油分布規(guī)律，開展調(diào)整井方案設(shè)計。2020年3月在高部位油氣界面附近生產(chǎn)井間、復(fù)合韻律儲層頂部部署水平井X1(見圖12)，進行剩余油挖潛試驗。X1井投產(chǎn)后初期日產(chǎn)油量85 m3，目前累產(chǎn)油量2.1×104m3，挖潛效果較好。

圖12 X油田X1井實際生產(chǎn)曲線圖

4 結(jié) 語

無論注入水首先從生產(chǎn)井什么部位越過、波及其右側(cè)原油，油氣界面都首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動，然后逐漸過渡到模型的下部，且模型上部(左側(cè))油氣界面的移動程度大于模型下部(右側(cè))油氣界面移動程度。不同韻律性模型油氣界面移動的規(guī)律和幅度幾乎相同，都是略微向上移動，韻律性對油氣界面移動影響較小。

在侵入氣頂區(qū)的流體中，侵入油所占比例均大于95%，侵入水所占比例很小。說明注入水能夠突破原油進入氣頂區(qū)的量很少，油氣界面移動主要是由儲層原油進入氣頂區(qū)引起的。