雷 霄 張喬良 羅吉會 隋 波 楊朝強(qiáng)

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

潿西南油田群復(fù)雜斷塊油藏水驅(qū)剩余油精細(xì)表征技術(shù)及其現(xiàn)場應(yīng)用*

雷 霄 張喬良 羅吉會 隋 波 楊朝強(qiáng)

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

雷霄，張喬良，羅吉會，等.潿西南油田群復(fù)雜斷塊油藏水驅(qū)剩余油精細(xì)表征技術(shù)及其現(xiàn)場應(yīng)用[J].中國海上油氣，2015,27(4)：80-85，92.

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南海西部潿西南油田群陸相復(fù)雜斷塊油藏，儲層厚度薄、夾層多、平面相變快，構(gòu)造刻畫、儲層描述困難，注水開發(fā)時注水前緣、注水方向難以掌握，剩余油預(yù)測難度大。利用復(fù)雜構(gòu)造和儲層精細(xì)描述技術(shù)對斷層和儲層進(jìn)行了精細(xì)刻畫。在精細(xì)歷史擬合的基礎(chǔ)上，提出了用“面通量”作為新指標(biāo)并用其對數(shù)來表征驅(qū)替相流場強(qiáng)度的方法，進(jìn)而結(jié)合油田實(shí)際將流場強(qiáng)度進(jìn)行分級評價，形成了水驅(qū)剩余油精細(xì)表征技術(shù)。選取潿洲A油田試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，針對表征結(jié)果確定了不同油藏流場級別重整提高采收率的主要措施，并利用數(shù)值模擬方法對流場重整方案進(jìn)行了優(yōu)選，結(jié)果表明剩余油挖潛效果較好，預(yù)測15年提高采收率4.12%。

潿西南油田群；復(fù)雜斷塊油藏；剩余油；精細(xì)表征技術(shù)；面通量；流場分級； 現(xiàn)場應(yīng)用

潿西南油田群的油藏類型以復(fù)雜斷塊油藏為主，斷裂系統(tǒng)復(fù)雜[1]，油藏開發(fā)面臨以下難題：①儲層多為陸相沉積，具有厚度薄、夾層多、平面相變快的特點(diǎn)，儲層預(yù)測及砂體刻畫難度大；②儲層范圍內(nèi)小斷層多，且地震資料品質(zhì)偏低，致使小斷層和砂體相變點(diǎn)難以描述；③強(qiáng)非均質(zhì)性、復(fù)雜斷塊油田油藏描述困難，地質(zhì)建模很難真實(shí)反映地下儲層情況，注水開發(fā)時注水前緣、注水方向不好掌握，使油田剩余油分布難以準(zhǔn)確預(yù)測。這些難題導(dǎo)致該地區(qū)油藏探明程度低、采出程度低、儲量規(guī)模及資源潛力落實(shí)難、提高產(chǎn)能難、油藏開發(fā)實(shí)施/調(diào)整難等“兩低三難”問題。筆者結(jié)合潿西南油田群復(fù)雜斷塊油藏特點(diǎn)和油藏開發(fā)面臨的難題，在精細(xì)歷史擬合的基礎(chǔ)上，提出了剩余油精細(xì)表征技術(shù)，并在潿洲油田試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，取得了較好的剩余油控潛效果。

1 復(fù)雜構(gòu)造和儲層精細(xì)描述技術(shù)

1.1 復(fù)雜構(gòu)造精細(xì)描述技術(shù)

潿西南油田群圈閉類型主要以復(fù)雜斷塊為主，構(gòu)造落實(shí)難度大，構(gòu)造描述難點(diǎn)在于斷層精細(xì)刻畫，因此采用了以下兩方面技術(shù)。

1) 海底電纜采集技術(shù)與逆時偏移技術(shù)。針對現(xiàn)有地震資料品質(zhì)偏低的問題，引入了海底電纜采集技術(shù)[2-4]。圖1為拖纜地震資料和海底電纜資料對比圖，可以看出，海底電纜地震資料信噪比明顯提高，對底層細(xì)節(jié)顯示更好，突出了斷層信息，增強(qiáng)了斷層的識別能力，構(gòu)造顯示更加真實(shí)可靠。

圖1 拖纜地震資料(左)和海底電纜地震資料(右)對比

為改善資料品質(zhì)，采用了逆時偏移新技術(shù)[5-7]。該技術(shù)在高陡傾角控盆邊界斷層成像上有了較大改進(jìn)，構(gòu)造格局更加清晰，對于陡傾角的構(gòu)造及斷層歸位更加準(zhǔn)確，斷層兩盤地層接觸關(guān)系清楚，地質(zhì)現(xiàn)象更加清晰，更有益于開展精細(xì)構(gòu)造解釋。

2) 斷層精細(xì)刻畫技術(shù)。復(fù)雜斷塊油藏小斷層識別技術(shù)日趨成熟，方法繁多[8-12],本次研究采用了螞蟻體追蹤技術(shù)[11]。該技術(shù)利用“蟻群”原理，在地震數(shù)據(jù)中散播大量“螞蟻”，并使其按照預(yù)設(shè)條件對斷裂痕跡進(jìn)行追蹤，直到完成斷裂的識別，最終得到一個低噪音、具有清晰斷裂痕跡的螞蟻屬性體。圖2為潿洲11-1油田原始解釋的斷層方案與根據(jù)螞蟻屬性體新解釋的斷層方案，可以看出新解釋方案在含油主體區(qū)多了許多小斷層，與油田的生產(chǎn)動態(tài)更吻合?？梢?，該技術(shù)更好地反映了平面上斷層的展布規(guī)律，大大提高了砂體斷層的識別能力。

圖2 潿洲11-1油田斷層原始解釋方案(左)與新解釋方案(右)對比(單位：m)

1.2 儲層精細(xì)描述技術(shù)

針對地質(zhì)情況復(fù)雜、鉆井資料少、地震資料品質(zhì)較低等難點(diǎn)，提出儲層精細(xì)描述技術(shù)：首先通過分級次進(jìn)行儲層精細(xì)劃分和對比，識別和劃分單砂體，并研究其在垂向和平面的疊加樣式，從而構(gòu)建單砂體級的儲層建筑結(jié)構(gòu)；其次借助三維地質(zhì)建模技術(shù)，建立單砂體級的儲層巖相模型，精細(xì)表征儲層砂體并刻畫其內(nèi)部的巖相分布，建立具有預(yù)測功能的構(gòu)型模式(圖3)。

圖3 基于構(gòu)型研究的地質(zhì)模型

2 水驅(qū)剩余油精細(xì)表征技術(shù)

以復(fù)雜陸相斷塊油藏為主的潿洲油田群，由于沉積環(huán)境下的強(qiáng)非均質(zhì)性以及斷層、井網(wǎng)部署、長期注水沖刷等的影響，造成注水不均勻，局部形成優(yōu)勢流場[13]，剩余油分布復(fù)雜，采出程度差異大，剩余油飽和度預(yù)測難度大，后期挖潛困難。在精細(xì)歷史擬合的基礎(chǔ)上，提出了流場定量表征技術(shù)，可以清晰表征油田不同區(qū)域的驅(qū)替狀況，為剩余油挖潛提供指導(dǎo)依據(jù)。

2.1 精細(xì)歷史擬合技術(shù)

潿西南油田群復(fù)雜斷塊陸相油藏儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，滲透率級差達(dá)到幾十甚至幾百，在數(shù)值模擬中很難對剩余油飽和度做出準(zhǔn)確判斷。由于不同的歷史擬合“調(diào)參”方法會造成剩余油富集區(qū)的不同，因此在數(shù)值模擬研究中引入了生產(chǎn)測井資料定量擬合技術(shù)及虛擬示蹤劑技術(shù)，并結(jié)合地質(zhì)油藏認(rèn)識對含油飽和度進(jìn)行合理質(zhì)控，提高了模型的合理性及剩余油預(yù)測的準(zhǔn)確性；同時采用分形法[14-15]計(jì)算動態(tài)相滲，以更好地反映地下滲流的變化規(guī)律[16-18]，使得生產(chǎn)史擬合情況得到了較大改善。

2.2 流場定量表征技術(shù)

2.2.1 新表征指標(biāo)的提出

實(shí)際上，流場就是驅(qū)替相累積沖刷強(qiáng)度的分布場。油藏流體在多孔介質(zhì)中的流動所形成的流場具有顯著的演變性特征：開發(fā)初期，注采系統(tǒng)未完全建立，流場分布相對穩(wěn)定；開發(fā)中期，注采系統(tǒng)的完善及儲層非均質(zhì)性的影響，致使流場分布的非均勻性開始顯現(xiàn)，優(yōu)勢流場與非優(yōu)勢流場開始形成；開發(fā)后期，流場強(qiáng)弱區(qū)域的分布趨于穩(wěn)定。

前人研究[13，19]均以驅(qū)替倍數(shù)(過水倍數(shù))即累積通過的流體體積與孔隙體積之比來表征累積沖刷強(qiáng)度，但驅(qū)替倍數(shù)受網(wǎng)格劃分影響顯著，在相同水驅(qū)倍數(shù)下，網(wǎng)格越長驅(qū)替程度越高，累積沖刷強(qiáng)度越大，因此只有在相同網(wǎng)格大小下才可以用驅(qū)替倍數(shù)來表征累積沖刷強(qiáng)度。另外，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，近井周圍流量要遠(yuǎn)大于其他區(qū)域，若網(wǎng)格劃分較小，驅(qū)替倍數(shù)將很高，則會出現(xiàn)不切實(shí)際的高累積沖刷強(qiáng)度。

筆者提出用一個新的表征指標(biāo)——“面通量”來表征累積沖刷強(qiáng)度，其定義為累積通過單位面積上的流體體積，即

(1)

式(1)中：M為面通量；Q為累積注入量；A為橫截面積。

通過一個簡單的例子來闡述2個參數(shù)的差異。如圖4所示，注入水沿均質(zhì)巖心一維流動，巖心孔隙體積為PV，橫截面積為A，累積注入量為Q。若分別將巖心均分為n個、2n個、3n個網(wǎng)格，則相對應(yīng)的每個網(wǎng)格的驅(qū)替倍數(shù)依次為nQ/PV、2nQ/PV和3nQ/PV，而面通量始終為Q/A，不發(fā)生改變。由此可見，網(wǎng)格的劃分對驅(qū)替倍數(shù)會產(chǎn)生顯著影響，而面通量則不受網(wǎng)格劃分的影響。

圖4 面通量與驅(qū)替倍數(shù)對比示意圖

2.2.2 流場強(qiáng)度表征新方法

設(shè)想一個油藏是由一個個小網(wǎng)格組成，流體對網(wǎng)格的沖刷可以分解成對X、Y、Z等3個方向的共同作用。設(shè)Qx、Qy、Qz為在每個Δt時間內(nèi)通過X、Y、Z方向所在平面的平均流量，則不同流體相態(tài)的面通量可表示為

(2)

式(2)中：DX、DY、DZ分別為X、Y、Z方向上的網(wǎng)格步長。

首先根據(jù)油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果計(jì)算得到各小層的驅(qū)替相面通量分布。面通量越大，由于時間的累積作用，流體對儲層的沖刷程度越大，油藏流場強(qiáng)度越大。對于這種關(guān)系，陳付真 等[13]采用升梯形法確定兩者之間的隸屬函數(shù)來表征，即

(3)

式(3)中：L為流場強(qiáng)度值；M為網(wǎng)格的面通量值；a1為面通量最小值；a2為面通量最大值。

該方法在實(shí)際應(yīng)用中存在面通量最大值a2、最小值a1如何取值的問題。若都從當(dāng)前時間步取值，由于不同時間步最大值不同，會出現(xiàn)原來流場強(qiáng)度較大的區(qū)域其流場強(qiáng)度隨時間推移而變小的情況(圖5)，顯然不符合實(shí)際；如果從模型預(yù)測到油田停產(chǎn)時間步取值，避免了上述問題，但因本身是預(yù)測值，人為增加了一個不確定因素。

圖5 潿洲A油田X區(qū)塊不同時間步流場強(qiáng)度分布對比

筆者提出直接將面通量取對數(shù)來表征流場強(qiáng)度的方法。當(dāng)面通量值小于1時，因取對數(shù)結(jié)果為負(fù)值，而流場強(qiáng)度不能為負(fù)值，因此在此區(qū)間流場強(qiáng)度取值為0。

(4)

注入水沖刷程度大、形成優(yōu)勢滲流通道的區(qū)域，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的面通量均大于50，近井周圍面通量甚至可達(dá)100以上。為方便研究，對流場強(qiáng)度進(jìn)行了分級以更直觀的確定流場強(qiáng)度的強(qiáng)弱。首先定義了可動油系數(shù)，即表征油藏剩余油中可流動部分所占的比例，定義為

(5)

式(5)中：R可動為可動油系數(shù)；So為含油飽和度；S殘余為殘余油飽和度；S最大為最大含油飽和度。

流場強(qiáng)度大的區(qū)域，水驅(qū)沖刷強(qiáng)度大，可動油飽和度低；流場強(qiáng)度小的區(qū)域，水驅(qū)沖刷強(qiáng)度小，可動油飽和度高。根據(jù)水驅(qū)流場強(qiáng)度、水相面通量及可動油系數(shù)之間的定量對應(yīng)關(guān)系，對油藏水驅(qū)流場進(jìn)行分級，劃分為強(qiáng)優(yōu)勢流場、優(yōu)勢流場、弱優(yōu)勢流場及非優(yōu)勢流場等4個級別(表1)，這樣可以根據(jù)油藏驅(qū)替相流場強(qiáng)度分布情況確定目前油藏的驅(qū)替相驅(qū)動狀況，分析生產(chǎn)井的受效情況及注采井間的對應(yīng)關(guān)系，同時可以清晰地認(rèn)識到地層條件下驅(qū)替相的流動規(guī)律。

表1 潿洲A油田油藏流場分級

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 目標(biāo)區(qū)概況

潿洲A油田位于南海北部灣盆地潿西南凹陷中西部，為一復(fù)雜斷塊構(gòu)造，其中中塊3井區(qū)潿三段動用地質(zhì)儲量1 019.25萬m3，縱向小層多，合采井多，水驅(qū)后剩余油分布復(fù)雜，后續(xù)開發(fā)難度大。

3.2 水驅(qū)剩余油精細(xì)表征

基于斷層精細(xì)刻畫、構(gòu)型空間展布研究，建立了三維地質(zhì)模型，并進(jìn)行了儲量、壓力和含水率的歷史擬合，擬合效果較好；在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了面通量及流場強(qiáng)度，并繪制了流場等級評價圖，為剩余油潛力研究和方案優(yōu)選奠定了基礎(chǔ)。

對該目標(biāo)區(qū)D砂體水驅(qū)流場強(qiáng)度、水相面通量、剩余油飽和度、可動油系數(shù)分布進(jìn)行了研究，結(jié)果見圖6。從圖6可以看出，該目標(biāo)區(qū)流場強(qiáng)度大的區(qū)域水驅(qū)沖刷程度高，剩余油飽和度較低，可動油分布較少；水驅(qū)流場強(qiáng)度小的區(qū)域水驅(qū)波及程度低，剩余油飽和度高，可動油分布較多，富集大量的剩余油。因此，非優(yōu)勢流場、弱優(yōu)勢流場區(qū)域的剩余油飽和度高、可動油分布較多，是該目標(biāo)區(qū)挖潛的主要區(qū)域。

圖6 潿洲A油田D砂體水驅(qū)流場強(qiáng)度、水相面通量、剩余油飽和度、可動油系數(shù)分布圖

3.3 油藏流場重整

流場重整的實(shí)質(zhì)是通過提高非優(yōu)勢流場、弱優(yōu)勢流場區(qū)域的水驅(qū)流場強(qiáng)度，同時降低強(qiáng)優(yōu)勢流場、優(yōu)勢流場區(qū)域的水驅(qū)流場強(qiáng)度，改善油藏流場整體分布的不均勻性，更為有效地利用注入水的能量，提高儲層的動用程度，最終達(dá)到提高采收率的目的。通過分析目前目標(biāo)區(qū)油藏流場的分布狀況，結(jié)合目標(biāo)區(qū)塊的生產(chǎn)狀況，確定本次油藏流場重整提高采收率的主要措施如下。

針對強(qiáng)優(yōu)勢、優(yōu)勢流場，主要措施包括：①關(guān)停高含水井及與其對應(yīng)的注水井。高含水井與注水井之間已形成優(yōu)勢流場，導(dǎo)致注入水的無效循環(huán)，關(guān)停后可降低該區(qū)域流場強(qiáng)度，提高注入水的利用效率。②生產(chǎn)井轉(zhuǎn)注。利用高含水井轉(zhuǎn)注，形成新的注采對應(yīng)關(guān)系,新注采井間的水驅(qū)流場強(qiáng)度將會提升，從而改善流場分布的不均勻性。

針對非優(yōu)勢、弱優(yōu)勢流場，主要措施包括：①鉆新井。在該區(qū)域鉆新井，增加非優(yōu)勢流場及弱優(yōu)勢流場區(qū)域的水驅(qū)波及程度，從而提高其水驅(qū)流場強(qiáng)度。②層系調(diào)整。對在生產(chǎn)井進(jìn)行縱向調(diào)整，包括對現(xiàn)有井改層生產(chǎn)低含水層位或封堵高含水層位等措施，從而在縱向上改善油藏流場分布的不均勻性。

在經(jīng)濟(jì)評價的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)塊特點(diǎn)并通過數(shù)值模擬技術(shù)對試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了流場重整方案優(yōu)選。以該目標(biāo)區(qū)D砂體為例，首先將高含水井A1井進(jìn)行轉(zhuǎn)注，然后在弱優(yōu)勢流場區(qū)域部署新井P1井以及利用現(xiàn)有井B7、B20井進(jìn)行生產(chǎn)。對比目標(biāo)區(qū)D砂體流場重整前后流場強(qiáng)度(圖7)可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過流場重整后流場強(qiáng)度小、剩余油飽和度大的區(qū)域的流場強(qiáng)度增加，流場強(qiáng)度分布更均勻，水驅(qū)效果得到改善。以提高油田采收率為目標(biāo)，最終確定試驗(yàn)區(qū)塊油藏流場重整方案為：針對非優(yōu)勢流場及弱優(yōu)勢流場區(qū)域，部署油井12口提高剩余油的動用程度，對處于強(qiáng)優(yōu)勢流場及優(yōu)勢流場區(qū)域的2口生產(chǎn)井進(jìn)行轉(zhuǎn)注，形成新的注采對應(yīng)關(guān)系，預(yù)測15年提高采收率4.12%。

圖7 潿洲A油田D砂體流場重整前后流場強(qiáng)度分布對比

4 結(jié)論

1) 以復(fù)雜構(gòu)造和儲層精細(xì)描述技術(shù)為手段，在精細(xì)歷史擬合的基礎(chǔ)上提出了以“面通量”表征流場強(qiáng)度的新方法，進(jìn)而結(jié)合油田實(shí)際將流場強(qiáng)度進(jìn)行分級評價，形成了水驅(qū)剩余油精細(xì)描述技術(shù)。

2) 潿洲油田礦場實(shí)踐表明，該技術(shù)科學(xué)合理、適用性強(qiáng)，在復(fù)雜斷塊油藏，尤其是處于中后期的水驅(qū)油藏，具有很好的推廣應(yīng)用價值。

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(編輯：楊 濱)

Fine characterization technique of remaining oil after water flooding for complex fault block reservoirs in Weizhou oilfields and its application

Lei Xiao Zhang Qiaoliang Luo Jihui Sui Bo Yang Zhaoqiang

(ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

Continental complex fault block reservoirs of Weizhou oilfields in western South China Sea are characterized of thin stratum, multi-interbed formation, fast planar phase variation, which leads to problems of structure characterization and reservoir description. Therefore, it is difficult to estimate water flooding front, water injection direction and remaining oil. Faults and reservoirs were described by utilizing complex structure and reservoir fine description technique. Based on detailed history matching, a new evaluation index of surface flux was proposed and its logarithm was used to describe drainage phase flow field. Combing the flow field strength grading, the fine characterization technique of remaining oil after water flooding was established. Weizhou A oilfield was selected as a target to apply the technique. Some methods to improve oil recovery at different reservoir flow field levels were determined and flow field reforming schemes were optimized according to numerical simulation. It is concluded that the remaining oil development is better and the oil recovery by prediction will be improved by 4.12% in 15 years.

Weizhou oilfields; complex fault block reservoir; remaining oil; fine characterization technique; surface flux; flow field grading; field application

雷霄，男，高級工程師，主要從事油氣田開發(fā)方面的研究。地址：廣東省湛江市坡頭區(qū)22號信箱(郵箱：524057)。E-mail:leix@cnooc.com.cn。

1673-1506(2015)04-0080-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2015.04.011

TE327

A

2015-04-14 改回日期：2015-05-27

*中國海洋石油總公司“十二五”科技重大專項(xiàng)“ 潿西南凹陷復(fù)雜油田開發(fā)技術(shù)研究(編號：CNOOC-KJ 125 ZDXM 06 LTD 03 ZJ 12)”部分研究成果。