甯波,賈愛林,彭緩緩

蔣俊超,劉輝 (中國石油勘探開發(fā)研究院鄂爾多斯分院,北京 100083)

許家峰 (中海油研究總院,北京 100027)

河流相儲層層內(nèi)非均質(zhì)表征程度對水淹規(guī)律的影響

甯波,賈愛林,彭緩緩

蔣俊超,劉輝 (中國石油勘探開發(fā)研究院鄂爾多斯分院,北京 100083)

許家峰 (中海油研究總院,北京 100027)

河流相儲層平面及縱向物性變化均較快,層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重影響了垂向水淹規(guī)律。通過建立精細(xì)數(shù)值模型,量化表征了儲層內(nèi)部韻律性、夾層分布特征及注采井網(wǎng)類型對水淹規(guī)律的影響。測試及精細(xì)數(shù)值模擬結(jié)果表明,不同儲層組合形式下,水淹程度可達(dá)到15%～60%,垂向表征厚度對單井水淹規(guī)律影響較大,最高相對誤差可達(dá)120%,且漏斗型儲層物性夾層區(qū)域垂向表征厚度不宜大于0.4m,研究成果為油田生產(chǎn)井開發(fā)指標(biāo)的確定及開發(fā)調(diào)整方案的編制提供了理論參考。

河流相儲層;層內(nèi)非均質(zhì);層內(nèi)韻律性;夾層分布特征;注采井網(wǎng)類型;水淹規(guī)律;精細(xì)數(shù)值模擬

儲層非均質(zhì)性主要表現(xiàn)在儲層的巖性、物性、隔夾層等不均一方面,這些因素成為了油田開發(fā)各階段剩余油分布的主控因素,也是精細(xì)油藏描述和剩余油分布規(guī)律研究的重點。隨著計算機(jī)處理能力及精細(xì)油藏描述水平的提高,已可識別并描述0.2m級別的隔夾層[1],但由于數(shù)值模擬網(wǎng)格節(jié)點的限制,在精細(xì)地質(zhì)模型與數(shù)值模型轉(zhuǎn)化過程中,部分關(guān)鍵地質(zhì)信息難免失真,這些失真信息將直接影響油田開發(fā)指標(biāo)的預(yù)測和開發(fā)調(diào)整方案的編制。關(guān)于非均質(zhì)屬性在精細(xì)油藏數(shù)值模型中的動靜態(tài)表征技術(shù),之前已有系統(tǒng)的闡述[2～5],筆者在該基礎(chǔ)上根據(jù)X油田實際取心與測井分析資料,建立了考慮不同韻律、不同夾層密度及不同夾層位置的精細(xì)數(shù)值模型,系統(tǒng)分析了層內(nèi)非均質(zhì)表征精度對精細(xì)數(shù)值模擬水淹程度的影響。

1 層內(nèi)非均質(zhì)影響因素及夾層劃分界限

1.1 主要影響因素

層內(nèi)非均質(zhì)性是指一個單砂體規(guī)模內(nèi)部垂向上儲層性質(zhì)的變化。層內(nèi)非均質(zhì)性主要指兩大方面:一是層內(nèi)韻律性及滲透率差異程度;二是單砂體規(guī)模宏觀垂直滲透率與夾層分布頻率,它們是決定流體竄流的重要因素。

1.2 物性夾層劃分界限

夾層可分為巖性與物性夾層兩類,通過井組精細(xì)模擬方法,分析了夾層目標(biāo)區(qū)不同垂向傳導(dǎo)率條件下油藏采收率變化規(guī)律,通過滲透率與傳導(dǎo)率之間的關(guān)系,建立了不同物性夾層厚度條件下其對應(yīng)的滲透率界限值。

圖1為目標(biāo)夾層不同垂向傳導(dǎo)率對油藏采收率的影響曲線。物性夾層對油藏開發(fā)的影響可分為4個階段:物性夾層垂向傳導(dǎo)率ηv≤0.1mPa·s·m3·bar/d(1mPa·s·m3·bar/d=1.16mPa2·m3)時為夾層有效封堵階段,A點等效于油藏存在夾層時的開發(fā)效果;0.1mPa·s·m3·bar/d＜ηv≤1.7mPa·s·m3·bar/d時為夾層封堵逐漸突破階段,B點等效于油藏?zé)o夾層時的開發(fā)效果;1.7mPa·s·m3·bar/d＜ηv≤3mPa·s·m3· bar/d時為儲層改善階段,C點開發(fā)效果好于無夾層的常規(guī)油藏;ηv＞3mPa·s·m3·bar/d時為高滲通道形成階段,水錐突破加速,油藏開發(fā)效果逐漸變差。

圖1 夾層物性變化對油藏采收率的影響

垂向傳導(dǎo)率由下式計算:

式中:ηvi為i網(wǎng)格與底部鄰近網(wǎng)格的傳導(dǎo)率,mPa·s·m3·bar/d;C為常數(shù),取值0.008527;hzj為沿j網(wǎng)格垂向厚度,m;hzi為i網(wǎng)格垂向厚度,m;ΔXi為i網(wǎng)格X方向網(wǎng)格步長,m;ΔXj為j網(wǎng)格X方向網(wǎng)格步長, m;ΔYi為i網(wǎng)格Y方向網(wǎng)格步長,m;ΔYj為j網(wǎng)格Y方向網(wǎng)格步長,m;Kzi為i網(wǎng)格垂向滲透率,mD;Kzj為j網(wǎng)格垂向滲透率,mD(如圖2所示)。

將曲線的階段特征值代入以上公式得到不同厚度儲層的滲透率界限值,如表1所示。

圖2 計算符號示意圖

表1 不同夾層厚度時夾層階段界限值

2 非均質(zhì)精細(xì)地質(zhì)模型的建立及參數(shù)選取

2.1 非均質(zhì)精細(xì)地質(zhì)模型的建立

建立了以X油田為基礎(chǔ)的非均質(zhì)模型,X油田屬于復(fù)雜河流相沉積,平面上主力砂體平均河道寬度450m,橫向變化大,縱向小層多,儲采疊合性較差,合計57個小層平均單井鉆遇厚度20m,主力油組單砂體較薄,平均6～8m左右。

非均質(zhì)模型建立的基本參數(shù)均來源于該油田實際測井?dāng)?shù)據(jù),縱向上物性參數(shù)按每米10個測試點進(jìn)行精細(xì)描述,層內(nèi)韻律性分為箱型、鐘型及漏斗型 (圖3)。儲層厚度8～10m,考慮層內(nèi)1～2個夾層分布于上部或下部1/3處,縱向細(xì)分層策略為按照每0.1m為間隔逐步由細(xì)到粗建立精細(xì)模型,平面上根據(jù)河流相沉積特征,物性由河道中部向邊部逐漸變差 (圖3)。

圖3 層內(nèi)韻律及夾層分布精細(xì)模型和特征圖

2.2 基本參數(shù)的選取

基于以上精細(xì)地質(zhì)模型的建立,按照復(fù)雜河流相油田 “低注高采,薄注厚采”的布井模式[6],選取了4個1/4反九點注采井網(wǎng)。地下原油黏度分布區(qū)間較廣(20～200mPa·s),大部分儲量地下原油黏度分布于70mPa·s左右;油田平均滲透率1750mD,孔隙度30%,油層中部深度1650m,原始地層壓力16.4MPa;地層原油黏度70mPa·s,地層水黏度0.4mPa·s,注采井距350m,注采比1.0,最大生產(chǎn)壓差3MPa。

3 非均質(zhì)表征程度對開發(fā)指標(biāo)的影響

3.1 油井水淹程度精細(xì)數(shù)值模擬

通常油井水淹級別的劃分是通過測井解釋,結(jié)合取心井資料的分析,利用驅(qū)油效率評價指標(biāo)獲得,按照驅(qū)油效率大小可分為未淹、弱淹、中淹及強(qiáng)淹。井點水淹級別的解釋是井間小層水淹級別預(yù)測的基礎(chǔ),也是解釋剩余油和進(jìn)一步提高采收率的關(guān)鍵。目前已有多種方法實現(xiàn)了水淹級別的精確解釋[7,8],但數(shù)值模擬過程中,由于模擬區(qū)域規(guī)模、模擬網(wǎng)格數(shù)量及測試資料等限制,井點小層水淹程度的歷史擬合較難實現(xiàn),但卻可以通過精細(xì)數(shù)值模擬判斷和預(yù)測不同類型砂體水淹程度變化規(guī)律。

筆者定義水淹程度為 “小層水淹級別達(dá)到中淹和強(qiáng)淹的厚度占小層射孔厚度的比例”。由于油田資料錄取的限制,僅對鐘型無夾層及漏斗型無夾層測試水淹程度進(jìn)行了對比。測試結(jié)果表明,鐘型無夾層條件下,水淹程度平均可達(dá)26%,漏斗型無夾層水淹程度可達(dá)57%,精細(xì)數(shù)值模擬結(jié)果表明,模擬水淹程度與測試結(jié)果平均水平相對誤差僅為2%～4%,通過精細(xì)化垂向網(wǎng)格,可以相對準(zhǔn)確模擬層內(nèi)非均質(zhì)性對水淹程度的影響 (圖4)。

單砂體不同沉積韻律、夾層分布形態(tài)與密度,注采井網(wǎng)等都會影響水淹程度。河道中部邊井由于儲層滲透率高,油井處于主流線上,對于不同沉積韻律,不同夾層分布條件下,漏斗型無夾層水淹程度最高,達(dá)到60%,鐘型無夾層由于高滲帶和油水重力分離,易形成底部水淹,水淹程度最低僅為25%;對于河道中部角井,儲層物性較好,但是油井處于非主流線上,水淹程度要低于河道中部邊井,鐘型無夾層時水淹程度最低達(dá)到18%,漏斗型上部1/3處由于夾層對油水重力分離的阻擋作用,水淹程度要高于其他情況,可達(dá)到38%;河道邊部邊井,由于儲層物性較差,難以形成有效的注采關(guān)系,水淹程度整體上要低于河道中部角井,達(dá)到15%～30%(圖5)。

圖4 測試水淹程度與模擬對比

圖5 不同層內(nèi)韻律夾層位置變化水淹程度對比

3.2 非均質(zhì)精細(xì)表征程度對水淹程度的影響

分別針對不同儲層類型及不同注采井網(wǎng)設(shè)計了從0.2～1.0m共8種垂向表征精度的精細(xì)模擬方案,由上文可知,在垂向厚度0.2m條件下水淹程度模擬精度可以達(dá)到測試要求,因此以垂向表征精度0.2m為基準(zhǔn),對其他7種方案進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

3.2.1 對河道中部邊井水淹程度的影響

對于漏斗型存在1～2個夾層的儲層類型,水淹程度隨著垂向表征精度的增加而增加,尤其是當(dāng)垂向厚度達(dá)到0.4m后相對誤差達(dá)到60%～80%,鐘型上下2個夾層時,垂向厚度對水淹程度影響也較大,達(dá)到30%,其他儲層條件下水淹程度相對誤差均在20%以內(nèi),因此在精細(xì)數(shù)值模擬過程中,對于漏斗型及鐘型2個夾層的儲層需要考慮模擬與實際的相對誤差,垂向網(wǎng)格模擬不宜過粗 (圖6)。

3.2.2 對河道中部角井水淹程度的影響

與河道中部邊井相比,河道中部角井在漏斗型上部1夾層條件下水淹程度受垂向表征精度影響要小,其最大相對誤差僅20%,但漏斗型無夾層時水淹程度相對誤差有所增加,當(dāng)垂向表征精度達(dá)到1m時,最大誤差達(dá)到了40%,漏斗型下部1夾層及漏斗型上下部2夾層時,當(dāng)垂向表征精度大于0.4m后水淹程度相對誤差有所增加,可達(dá)到90%～100%。此外,箱型下部1夾層、箱型上下2夾層及鐘型上下2夾層條件下,當(dāng)垂向表征精度達(dá)到0.6m時,最大相對誤差達(dá)到30%～40%,其他儲層條件下相對誤差都在 20% 以內(nèi)(圖7)。

3.2.3 對河道邊部邊井水淹程度的影響

由于河道邊部儲層物性相對河道中部物性較差,垂向表征厚度增加后,儲層非均質(zhì)性減弱,一些物性夾層在數(shù)值化過程中會被鄰近儲層模糊掉,因此隨著垂向表征厚度的增加,河道邊部邊井標(biāo)準(zhǔn)化水淹程度變化區(qū)間要高于以上河道中部的兩種情況。

漏斗型儲層不同夾層分布條件下,在不同垂向表征厚度時,標(biāo)準(zhǔn)化水淹程度最大相對誤差范圍為50%～120%,漏斗型無夾層水淹程度變化相對較小,達(dá)到50%,漏斗型儲層垂向表征厚度不宜高于0.4m;隨著垂向表征厚度的增加,箱型儲層水淹程度呈降低趨勢,最大相對誤差可達(dá)到30%～40%;鐘型儲層除上下2夾層時水淹程度相對誤差超過20%,其他儲層條件下均小于20%(圖8)。

圖6 河道中部邊井不同儲層類型水淹程度與垂向表征精度關(guān)系

圖7 河道中部角井不同儲層類型水淹程度與垂向表征精度關(guān)系

圖8 河道邊部邊井不同儲層類型水淹程度與垂向表征精度關(guān)系

4 結(jié)論

1)河流相儲層層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重影響單井水淹規(guī)律,基于測井量級的精細(xì)地質(zhì)建模及數(shù)值模擬可以相對準(zhǔn)確地表征不同儲層類型及注采井網(wǎng)條件下的水淹規(guī)律。

2)建立了不同儲層類型、不同夾層分布及不同注采井網(wǎng)條件下的水淹規(guī)律圖版,不同條件下單井水淹程度差異較大,可達(dá)到15%～60%,其中河道中部邊井水淹程度要高于河道中部角井及河道邊部邊井。

3)層內(nèi)非均質(zhì)垂向網(wǎng)格表征精度對水淹規(guī)律模擬影響較大,最大相對誤差可達(dá)到120%,因此在調(diào)整井布井及射孔方案模擬編制過程中需做適當(dāng)修正。

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[編輯]黃鸝

我校石油學(xué)科3項成果獲省科技進(jìn)步獎

2014年2月25日,2013年度湖北省科技獎勵大會在武漢東湖國際會議中心隆重召開。我校石油學(xué)科3項科技成果獲獎,其中地球物理與石油資源學(xué)院胡文寶教授主持完成的 “可控源電磁法流體識別技術(shù)與應(yīng)用”1項成果獲省科技進(jìn)步二等獎;地球科學(xué)學(xué)院許曉宏教授主持完成的 “基于GIS的數(shù)字油藏系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”、石油工程學(xué)院喻高明教授主持完成的 “水驅(qū)油藏開發(fā)中后期優(yōu)勢剩余油分布規(guī)律及高效調(diào)整技術(shù)與應(yīng)用”2項成果獲省科技進(jìn)步三等獎。

TE323

A

1000-9752(2014)02-0114-06

2013-06-25

甯波(1979-),女,2002年西南石油學(xué)院畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)從事油氣田開發(fā)工作。