劉斌，楊靜，張瑞，劉喜林，張偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

智能油化工程

海上注水油田水淹規(guī)律分析軟件在渤海某油田中的應(yīng)用

劉斌，楊靜，張瑞，劉喜林，張偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

對(duì)于多層合采的注水開發(fā)油田，由于層間、層內(nèi)及平面非均質(zhì)性，容易出現(xiàn)平面舌進(jìn)、單層突進(jìn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致部分區(qū)域、部分層段水淹現(xiàn)象嚴(yán)重，開發(fā)效果變差。為了提高油田開發(fā)效果，有必要研究油田的水淹情況，認(rèn)識(shí)剩余油的分布規(guī)律，為后續(xù)油田綜合調(diào)整提供依據(jù)。本軟件結(jié)合海上測(cè)試資料少的特點(diǎn)，綜合應(yīng)用油藏工程理論，在動(dòng)靜態(tài)資料分析的基礎(chǔ)上，逐層劈分注水量，結(jié)合實(shí)驗(yàn)水驅(qū)規(guī)律分析各層水淹狀況，該軟件系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了工作量，提高了工作效率，對(duì)油田生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

水淹規(guī)律；剩余油；油藏工程理論；軟件系統(tǒng)；水淹圖

渤海某油田為三角洲前緣沉積的多層砂巖整裝油藏，油田縱向分為三個(gè)主力油組共計(jì)14個(gè)小層。由于油田具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性且原油黏度較大，注入水在平面以及縱向波及相對(duì)不均[1]。經(jīng)過綜合調(diào)整后，注采井網(wǎng)從反九點(diǎn)面積井網(wǎng)轉(zhuǎn)換為行列注水井網(wǎng)，平面上和縱向上剩余油分布更加復(fù)雜，水淹規(guī)律描述難度越來(lái)越大[2-7]。本軟件在對(duì)水淹規(guī)律進(jìn)行深入研究，積累了大量理論基礎(chǔ)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及獨(dú)到的研究方法和技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用注水井注水資料、實(shí)驗(yàn)水驅(qū)規(guī)律的成果，建立了不同井網(wǎng)下孔隙體積計(jì)算模型、注水量精細(xì)劈分計(jì)算模型，最終實(shí)現(xiàn)水淹圖自動(dòng)繪制[8，9]。

1 軟件系統(tǒng)

1.1 軟件開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境

海上注水油田水淹規(guī)律分析軟件采用C++0x及C#4.0語(yǔ)言編制；可在Windows XP及Windows7系統(tǒng)下運(yùn)行；要求CPU為雙核2.4GHz及以上；內(nèi)存為2G及以上；硬盤為80G及以上。

1.2 軟件系統(tǒng)主要功能

該軟件以油藏地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，以油層滲流規(guī)律為依據(jù)，以油藏動(dòng)態(tài)分析為手段，綜合應(yīng)用各種地質(zhì)油藏資料，輔助油藏工程師對(duì)水淹規(guī)律進(jìn)行研究，繪制小層水淹圖，其具有以下功能：（1）實(shí)現(xiàn)了不同井網(wǎng)的自動(dòng)劃分，支持水平井，提供了靈活的井網(wǎng)編輯功能，支持三角井網(wǎng)和菱形井網(wǎng)；（2）采用高精度三角網(wǎng)計(jì)算不同井網(wǎng)的孔隙體積，解決了井網(wǎng)變化后吸水量繼承問題；（3）具備智能型注入水動(dòng)態(tài)分配算法，結(jié)合吸水剖面、分層調(diào)配、KH值計(jì)算垂向劈分系數(shù)，并能根據(jù)措施情況自動(dòng)劃分時(shí)間段；（4）以滲流理論和水驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，按照油水井含水等分內(nèi)插生成含水率等值線圖。

2 水淹規(guī)律分析研究流程及原理

首先進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及處理工作，繪制形成地質(zhì)基礎(chǔ)圖件；再通過開發(fā)井網(wǎng)確定井組網(wǎng)塊模型；同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合措施測(cè)試情況劈分各層注水量；最后計(jì)算各網(wǎng)塊注水倍數(shù)，推算井點(diǎn)含水率；生成水淹圖。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及處理

導(dǎo)入各類地質(zhì)油藏?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、措施測(cè)試數(shù)據(jù)、水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)曲線模型數(shù)據(jù)等，根據(jù)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，編制地質(zhì)基礎(chǔ)圖件，包括小層構(gòu)造圖、有效厚度圖、孔隙度、滲透率等屬性等值線圖。

圖1 高精度三角網(wǎng)模型Fig.1 High precision triangle mesh model

圖2 井網(wǎng)調(diào)整后與三角網(wǎng)關(guān)系Fig.2 Well pattern adjustment after the relationship with triangulation

2.2 孔隙體積計(jì)算模型的建立

2.2.1 模型的建立為了簡(jiǎn)化計(jì)算過程及計(jì)算工作量，將油水井間區(qū)域劃分為高精度三角網(wǎng)模型，并為每一個(gè)三角網(wǎng)格進(jìn)行編號(hào)，該三角網(wǎng)模型不隨時(shí)間、井位及其他信息影響，每次調(diào)整井網(wǎng)劃分時(shí)，建立各個(gè)井網(wǎng)同該三角網(wǎng)模型的關(guān)系，計(jì)算各個(gè)三角網(wǎng)格的面積、體積、滲透率、孔隙度、有效厚度、孔隙體積。在劃分井網(wǎng)時(shí)，將會(huì)建立各個(gè)網(wǎng)塊與對(duì)應(yīng)三角網(wǎng)格之間的關(guān)系，并在平面劈分時(shí)將網(wǎng)塊的吸水量分配至關(guān)聯(lián)的各個(gè)三角網(wǎng)格中，當(dāng)計(jì)算網(wǎng)塊累計(jì)吸水量時(shí)，統(tǒng)計(jì)三角網(wǎng)格各個(gè)時(shí)間階段的吸水量。劃分高精度三角網(wǎng)既提高計(jì)算精度，又避免改變井網(wǎng)后，區(qū)域累積注水量繼承問題。

比如注水井A1及A2對(duì)采油井B1和B2作用區(qū)域?yàn)锳、B，井網(wǎng)區(qū)域A包含三角網(wǎng)格（1，2，3，4，5，6，7，8），井網(wǎng)區(qū)域B包含三角網(wǎng)格（9，10，11，12，13，14，15，16）（見圖1）。

隨著開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，需要進(jìn)行井網(wǎng)調(diào)整及井間加密，調(diào)整井網(wǎng)后，增加生產(chǎn)井B3，注水井A1和A2對(duì)其影響區(qū)域?yàn)榫W(wǎng)區(qū)域C和井網(wǎng)區(qū)域D，C包含三角網(wǎng)格（1，2，6，18，19）、D包含三角網(wǎng)格（9，10，11，16，17）；注水井A1對(duì)老井B1影響區(qū)域變?yōu)榫W(wǎng)區(qū)域E，E包含三角網(wǎng)格（3，4，5，7，8）；注水井A2對(duì)老井B2影響區(qū)域變?yōu)榫W(wǎng)區(qū)域F，F(xiàn)包含三角網(wǎng)格（12，13，14，15，16）（見圖2）。

2.2.2 孔隙體積的計(jì)算通過屬性插值算法，計(jì)算各個(gè)三角網(wǎng)格的屬性值，包括網(wǎng)格孔隙度、有效厚度等，結(jié)合各三角網(wǎng)格的面積、體積，可以得到井網(wǎng)區(qū)域的井網(wǎng)面積、孔隙體積、碾平厚度，計(jì)算公式分別為：

2.3 注水量動(dòng)態(tài)劈分

2.3.1 時(shí)間階段劃分時(shí)間段劃分主要依據(jù)考慮不同時(shí)間階段注采井網(wǎng)的變化并結(jié)合注水井生產(chǎn)措施及測(cè)試剖面的資料。

2.3.2 垂向劈分在某一時(shí)間階段，根據(jù)生產(chǎn)措施，如吸水剖面等資料，劈分縱向小層注水量，進(jìn)而求取各層的吸水量。

2.3.3 平面劈分

2.3.3.1 劃分井組以水井為中心，油田實(shí)際注采井距為半徑，搜索水井區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)井，將生產(chǎn)井按照方位角排序，移除存在沖突的生產(chǎn)井后，確定以該水井為中心的對(duì)應(yīng)注采井組。

2.3.3.2 平面劈分平面劈分根據(jù)各時(shí)間階段注采井組關(guān)系劈分注水量至各網(wǎng)塊，井網(wǎng)方式進(jìn)行平面劈分主要依據(jù)和井網(wǎng)關(guān)聯(lián)的高精度三角網(wǎng)的地質(zhì)屬性計(jì)算而得的網(wǎng)塊碾平孔隙度、滲透率、有效厚度有關(guān)，使用KH加權(quán)平均計(jì)算劈分系數(shù)，假設(shè)某井組周圍有m口油井見效，則平面劈分系數(shù)為：

式中：Ki-i油井對(duì)應(yīng)網(wǎng)塊的平均滲透率；Hi-i油井對(duì)應(yīng)網(wǎng)塊的平均有效厚度（碾平厚度）；Bi-i油井的連通系數(shù)。

通過上述公式，可以求取平面上各個(gè)孔隙模型的吸水量。

2.3.4 注入倍數(shù)計(jì)算根據(jù)平面劈分系數(shù)劈分注水量，得到各油井單方向的累計(jì)劈分吸水量。根據(jù)注入倍數(shù)等于劈分注水量除以有效孔隙體積，得到油井單方向注入倍數(shù)，其計(jì)算方法如下：

式中：Vfj-第j口油井對(duì)應(yīng)的注入倍數(shù)；Iwij-分配給第i層第j口油井的累積注水量，m3；Vpj-第j口油井對(duì)應(yīng)的孔隙體積。

通過上述公式，可以求取平面上各個(gè)孔隙模型的注入倍數(shù)。

2.4 含水率計(jì)算

根據(jù)室內(nèi)水驅(qū)實(shí)驗(yàn)的注入倍數(shù)與含水率關(guān)系圖版確定該井區(qū)的平均含水，以此計(jì)算井點(diǎn)的含水率。

3 礦場(chǎng)應(yīng)用

3.1 平面水淹規(guī)律分析

軟件系統(tǒng)對(duì)渤海某油田的水淹規(guī)律進(jìn)行分析，成果繪制出圖，由于該油田生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，縱向小層較多，故僅以3小層為例進(jìn)行介紹（見圖3）。

平面水淹等值線圖顯示，3小層平面上各個(gè)時(shí)期水淹整體呈島狀分布，內(nèi)部次級(jí)斷層對(duì)水淹分布特征分割明顯，同時(shí)隨時(shí)間推移各區(qū)域水淹范圍不斷增大，由最初的孤島狀逐步變?yōu)檫B片分布特征。

從成因上分析，渤海某油田為一構(gòu)造形態(tài)為北東走向的半背斜，受邊部大斷層和內(nèi)部次級(jí)斷層切割，平面上被分割為兩部分，油田范圍內(nèi)水下分流河道作用較弱，主要發(fā)育三角洲前緣河口壩砂體，砂體分布范圍較廣、各向連續(xù)性較好，油田不同時(shí)期平面水淹特征主要受斷層分割、井網(wǎng)完善程度以及投產(chǎn)時(shí)間控制。

平面上，以內(nèi)部次級(jí)斷層為界線，分為構(gòu)造高部位和構(gòu)造低部位兩個(gè)區(qū)域，構(gòu)造高部位投產(chǎn)時(shí)間較早，經(jīng)過多年的注水開發(fā)，加之平面較好的橫向連通關(guān)系和較為完善的注采井網(wǎng)系統(tǒng)，構(gòu)造高部位整體呈大片水淹特征，并且隨時(shí)間推進(jìn)，水淹波及面積逐步擴(kuò)大，平面上呈大面積水淹特征；構(gòu)造低部位投產(chǎn)時(shí)間短，初期平面整體水淹面積小，呈孤島狀，隨注入水不斷注入地下，平面上注入水波及面積不斷增大，孤島狀水淹砂體逐步拼接成片，此外，由于油田邊部地區(qū)井網(wǎng)不完善，注入水難以有效波及，在油田局部區(qū)域形成未低水淹地帶。

圖3 渤海某油田3小層不同時(shí)期水淹圖Fig.3 The 3rd layer different period of watered-out map in Bohai oilfield

3.2 剩余油分析

根據(jù)所繪制水淹圖及剩余油分布認(rèn)識(shí)研究成果，以油田3小層為例，隨著開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，水淹程度逐漸變強(qiáng)，各個(gè)水淹帶間存在的未低水淹區(qū)域，正是下一步挖掘平面剩余油的主要潛力區(qū)域（見圖4）。

部署一口水平井，最大程度動(dòng)用區(qū)域剩余油，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油80 m3，含水51%，目前日產(chǎn)油43 m3，含水70%，生產(chǎn)效果較好（見圖4、圖5）。A井實(shí)施的成功驗(yàn)證了水淹圖的正確性，為日后調(diào)整井挖潛提供依據(jù)。

圖4 A井井位示意圖Fig.4 A well location

圖5 A井生產(chǎn)情況Fig.5 A well production situation

4 結(jié)論

（1）軟件實(shí)現(xiàn)單層水淹圖編制的微機(jī)化，提高了工作效率及繪圖精度，為地質(zhì)油藏人員研究水淹規(guī)律、剩余油分布提供技術(shù)支持。

（2）采用高精度三角網(wǎng)計(jì)算不同井網(wǎng)的孔隙體積，解決了井網(wǎng)變化后吸水量繼承問題；具備智能型注入水動(dòng)態(tài)分配算法，根據(jù)措施數(shù)據(jù)自動(dòng)劃分時(shí)間段，結(jié)合吸水剖面、分層調(diào)配、KH值計(jì)算垂向劈分系數(shù)，并根據(jù)井網(wǎng)劃分結(jié)果采用KH值法計(jì)算平面劈分系數(shù)；以滲流理論和水驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，按照油水井含水等分內(nèi)插生成含水率等值線圖，解釋結(jié)果滿足油田需要。

（3）初步應(yīng)用取得較好的效果，后期將大力推廣于動(dòng)態(tài)分析、措施調(diào)整、調(diào)整井挖潛等方面，指導(dǎo)油田生產(chǎn)。

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圖3 水質(zhì)處理前后吸附性能

3 結(jié)論

（1）高鈣鎂水中（鈣鎂離子含量＞100 mg/L）加入一定質(zhì)量的氫氧化鈉，可將水中鈣鎂離子含量降低至100 mg/L以下。

（2）加入部分水解聚丙烯酰胺可加速沉淀的沉降。

（3）采用氫氧化鈉處理后的水顯弱堿性，可提高二元體系性能，配制的溶液可作為弱堿三元驅(qū)用溶液。

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Application of water displacement performance analysis software system in Bohai oilfield

LIU Bin，YANG Jing，ZHANG Rui，LIU Xilin，ZHANG Wei
（Bohai Research Institute of CNOOC（China）Co.，Ltd.，Tianjin Branch，Tanggu Tianjin 300452，China）

For multilayer commingled production of waterflooding oilfield,because of interlayer heterogeneity,in-layer heterogeneity and plane heterogeneity,it is easy to have a phenomenon of fingering and tonguing,leading to worse water flooding degree and worse development efficiency.In order to improve the oilfield development efficiency.It is necessary to study water flooding degree and distribution of residual oil.This software according to the characteristics of the less sea trials the integrated application of reservoir engineering theory,based on the analysis of the dynamic and static data,step by step a split injection,combinedwith analysis of experimental law of water flooding water flooded condition of every layer.The software is operated simply and improve work efficiency,leading to a certain guiding significance in the oilfield production.

water displacement performance；remaining oil；reservoir engineering theory；software system；watered-out map

TE319

A

1673-5285（2017）01-0106-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.029

2016－12-19

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整油藏工程技術(shù)應(yīng)用研究”部分研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05024-002-007。

劉斌，男，油藏工程師，碩士，畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，目前主要從事油氣田開發(fā)方面工作。