張俊廷，王立壘，呂 征，王公昌，馮海潮

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

示蹤劑技術(shù)是注水開發(fā)油田驗(yàn)證油水井連通性的有效手段，近年來在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了系列的礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，形成了一套較為完整的理論體系[1]。示蹤劑技術(shù)的基本原理是參照測(cè)試井組的有關(guān)動(dòng)靜態(tài)資料和設(shè)計(jì)測(cè)試方案，在注入井中投加示蹤劑，在周圍生產(chǎn)井中取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行示蹤劑分析，獲取樣品中的示蹤劑含量，繪制出生產(chǎn)井的示蹤劑采出曲線[2，3]。根據(jù)周圍油井見劑濃度變化曲線，可以進(jìn)一步確定注入流體運(yùn)動(dòng)方向、推進(jìn)速度等信息，可以直觀給出油水井間連通關(guān)系。筆者通過調(diào)研，隨著油田開發(fā)過程中的需要，目前示蹤劑技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，除了判別油水井間連通關(guān)系，同時(shí)也在調(diào)剖調(diào)驅(qū)[4，5]、堵水研究[6，7]、火驅(qū)監(jiān)測(cè)氣體流向[8]、合采油藏分層產(chǎn)能確定[9]、煤層氣開發(fā)[10]、剩余油飽和度分析[11]等方面也進(jìn)行了一定的應(yīng)用，并取得了較好的開發(fā)效果。但通過示蹤劑定量評(píng)價(jià)水驅(qū)波及系數(shù)方面的研究目前相對(duì)較少，本文通過實(shí)際生產(chǎn)井示蹤劑監(jiān)測(cè)資料，利用示蹤劑理論和水油驅(qū)替理論，建立定量評(píng)價(jià)水驅(qū)波及系數(shù)方法，通過不同生產(chǎn)井產(chǎn)出示蹤劑規(guī)律變化，給出不同油井受注水井波及系數(shù)，明確油田挖潛潛力，根據(jù)研究成果在渤海A油田進(jìn)行應(yīng)用，并在波及系數(shù)小、剩余油富集區(qū)利用關(guān)停井側(cè)鉆，投產(chǎn)后取得了較好的開發(fā)效果。本文研究方法對(duì)渤海相似油田開發(fā)具有一定的借鑒意義。

1 基于示蹤劑理論建立水驅(qū)波及系數(shù)評(píng)價(jià)方法

本文通過示蹤劑理論[12]，結(jié)合滲流理論[13]，建立油水兩相流動(dòng)方程、示蹤劑濃度擴(kuò)散方程、井筒產(chǎn)出濃度變化方程以及水驅(qū)前緣方程，如公式（1）～（5）所示。

建立油水兩相連續(xù)性方程，如公式（1）所示：

式中：k－滲透率；kro，krw－油水相對(duì)滲透率；Bo，Bw－油水體積系數(shù)；μo，μw－油水黏度；ρo，ρw－油水密度；ρosc，ρwsc－油水地面標(biāo)況密度；po，pw－油水壓力；Φ－孔隙度；so，sw－油水飽和度；qo，qw－采出油、水質(zhì)量流量；g－重力加速度；D－標(biāo)高；▽·－散度；▽－梯度。

示蹤劑濃度擴(kuò)散方程，如公式（2）所示：

式中：Z-有效混合系數(shù)；c-示蹤劑濃度；x-一維長(zhǎng)度；u-滲流速度；t-時(shí)間。

結(jié)合定解條件，計(jì)算得到濃度關(guān)系式，如公式（3）所示：

式中：c0-注入濃度；erfc（x）-誤差函數(shù)。

井筒的濃度即各層、各條流線上產(chǎn)出濃度的混合效應(yīng)的結(jié)果。計(jì)算表達(dá)式如式（4）所示：

式中：c（t）-井筒 t時(shí)間的產(chǎn)出濃度；c0（t-τ（ψ））-某一流線上在對(duì)應(yīng)時(shí)間對(duì)應(yīng)井筒位置的產(chǎn)出濃度；q（ψ）-流線上流體的貢獻(xiàn)量；∫dψ-對(duì)流線的積分。

示蹤劑沿流線進(jìn)行流動(dòng)，首先見劑點(diǎn)在水驅(qū)前緣位置，然后流入井筒產(chǎn)出，根據(jù)流動(dòng)規(guī)律，建立水驅(qū)前緣流動(dòng)方程，如公式（5）所示：

式中：xf-兩相滲流區(qū)前緣位置；x0-原始油水界面位置；Φ-孔隙度；A-滲流過水?dāng)嗝娣e；Swf-前緣含水飽和度；q（t）-t時(shí)間內(nèi)通過流量。

根據(jù)公式（1）～（5），結(jié)合實(shí)際井注示蹤劑資料及周圍油井見劑資料，可計(jì)算得到油井受注水井波及系數(shù)。

2 渤海A油田注示蹤劑井組油井波及系數(shù)確定

基于本文研究方法，選取渤海A油田典型注水開發(fā)井組進(jìn)行應(yīng)用，A油田A24井組于2011年9月3日～8日進(jìn)行示蹤劑注入，周邊受效油井5口，分別為A14、A15、A16、A23 和 A25 井，井位圖（見圖 1）。

注入方案為：分別在Nm0-10油組、NmII-1油組和全部油組注入示蹤劑，注入示蹤劑類型分別為BHSZ-01、BHSZ-03和BHSZ-02，注入示蹤劑段塞設(shè)計(jì)方案（見表1）。

圖1 A24井注入示蹤劑井位圖

表1 A24井注入示蹤劑段塞設(shè)計(jì)方案表

注入井注入示蹤劑后，開始定期對(duì)井組內(nèi)油井示蹤劑產(chǎn)出濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，初期由于示蹤劑未達(dá)到油井井底，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示為本地濃度，隨著生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，油井產(chǎn)出示蹤劑濃度從示蹤劑本地濃度逐漸達(dá)到峰值，再降低為本地濃度，呈現(xiàn)正態(tài)分布特征。如A24井組內(nèi)油井A16井產(chǎn)出濃度曲線顯示（見圖2），A24井注入示蹤劑后，A16井在95天后逐漸見劑，并于100天左右示蹤劑濃度達(dá)到峰值，并于120天之后示蹤劑濃度恢復(fù)為本地濃度。同樣，也分別對(duì)A24井組內(nèi)其他油井進(jìn)行了產(chǎn)出示蹤劑濃度監(jiān)測(cè)。

基于A24井組內(nèi)不同油井示蹤劑產(chǎn)出濃度的變化規(guī)律，結(jié)合本文建立的示蹤劑理論和水驅(qū)油理論，可以得到不同油井見劑濃度的變化表現(xiàn)為注入井向生產(chǎn)井的示蹤劑流線變化，產(chǎn)出示蹤劑濃度高的油井即為注入井向該井流入的流線數(shù)目較多，產(chǎn)出示蹤劑濃度低的油井即為注入井向該井流入的流線數(shù)目較少，流動(dòng)規(guī)律（見圖3）。

基于本文方法，通過公式（1）～（5），結(jié)合所選示蹤劑的物化參數(shù)，計(jì)算得到不同油井產(chǎn)出示蹤劑濃度變化規(guī)律，并與實(shí)際油井產(chǎn)出示蹤劑濃度曲線進(jìn)行擬合，A16井產(chǎn)出示蹤劑濃度擬合圖（見圖4）。數(shù)據(jù)擬合達(dá)到允許精度范圍后，便可根據(jù)擬合后的示蹤劑物化參數(shù)、油水井周圍物性參數(shù)、流體性質(zhì)參數(shù)對(duì)水驅(qū)波及系數(shù)計(jì)算，流線多的區(qū)域水驅(qū)油效果較好，剩余油較少，水驅(qū)波及系數(shù)大，流線少的區(qū)域水驅(qū)油效果差，剩余油富集，水驅(qū)波及系數(shù)小。通過該方法計(jì)算得到A24井組內(nèi)不同油井的水驅(qū)波及系數(shù)（見表2）。

圖2 A16井示蹤劑BHSZ-01產(chǎn)出濃度曲線圖

圖3 示蹤劑流動(dòng)變化規(guī)律示意圖

圖4 A16井示蹤劑產(chǎn)出濃度擬合圖

通過表2可知，其中A16井水驅(qū)波及系數(shù)最小，受A24井注水波及程度較低，可知A16井周圍剩余油富集，是后續(xù)挖潛調(diào)整的主要區(qū)域。

3 應(yīng)用及效果分析

基于本文研究，對(duì)渤海A油田A24井組區(qū)域進(jìn)行潛力分析，其中A16井水驅(qū)波及系數(shù)較小，附近剩余油富集，是主要挖潛區(qū)域，同時(shí)A16井由于出砂已于2014年9月關(guān)停，研究認(rèn)為可利用A16井進(jìn)行側(cè)鉆，設(shè)計(jì)井位為A16S1井，設(shè)計(jì)井位圖（見圖5）。

A16S1井于2016年11月30日投產(chǎn)（見圖6），初期日產(chǎn)油為47 m3，含水56%，目前該井日產(chǎn)油穩(wěn)定在45 m3，含水65%，生產(chǎn)效果較好，截止目前該井累產(chǎn)油達(dá)到2.26×104m3，預(yù)計(jì)開發(fā)期末增加技術(shù)可采儲(chǔ)量為9.03×104m3，極大改善了A油田的開發(fā)效果。

表2 A24井組內(nèi)油井水驅(qū)波及系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

圖5 A16S1井設(shè)計(jì)井位圖

圖6 A16S1井投產(chǎn)后生產(chǎn)曲線

4 結(jié)論

（1）本文基于示蹤劑理論結(jié)合水驅(qū)油理論，建立水驅(qū)波及系數(shù)計(jì)算方法，并結(jié)合A油田實(shí)際注入示蹤劑動(dòng)態(tài)資料，得到實(shí)際注入井組內(nèi)不同油井水驅(qū)波及系數(shù)。

（2）基于水驅(qū)波及系數(shù)確定，明確A油田挖潛方向，制定關(guān)停井側(cè)鉆策略，側(cè)鉆井A16S1井投產(chǎn)后效果較好，預(yù)計(jì)增加技術(shù)可采儲(chǔ)量為9.03×104m3，驗(yàn)證了本文方法可靠性。

（3）通過本文研究，提出了示蹤劑技術(shù)新的應(yīng)用方向，并為渤海相似油田的開發(fā)提供借鑒意義。