張宏友,王美楠,陳曉祺,鄧 琪,石 飛

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

水驅(qū)油藏開發(fā)效果評價(jià)貫穿于油田開發(fā)全過程，是明確油田挖潛方向,確定調(diào)整措施的重要手段。因此，客觀、公正評價(jià)水驅(qū)油藏的開發(fā)效果，準(zhǔn)確、及時(shí)發(fā)現(xiàn)油田開發(fā)存在問題，制定科學(xué)、合理的開發(fā)技術(shù)政策，最終實(shí)現(xiàn)油田高效開發(fā)，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

含水率與采出程度關(guān)系曲線是評價(jià)水驅(qū)油藏水驅(qū)狀況最重要的一項(xiàng)指標(biāo)，其變化規(guī)律決定了油田未來開發(fā)指標(biāo)變化趨勢。近年來，國內(nèi)部分學(xué)者陸續(xù)提出將實(shí)際曲線與理論圖版(包括流管法和相滲曲線法)或童氏圖版進(jìn)行對比[1-3]，從而評價(jià)油田開發(fā)效果。如金蓉蓉提出對相滲曲線法的相滲曲線表達(dá)形式進(jìn)行改進(jìn)，盡可能使理論曲線更加準(zhǔn)確；馮其紅提出利用標(biāo)定采收率對童氏圖版進(jìn)行校正，建立含水率與采出程度關(guān)系曲線，評價(jià)油田開發(fā)效果，等等。然而，理論圖版存在一定假設(shè)條件，與實(shí)際油田仍存在一定差異；同時(shí)，理論研究和開發(fā)實(shí)踐表明水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律主要受油水粘度比的控制[4-7]，而童氏圖版無法反映這種油水粘度比不同引起的含水上升規(guī)律差異，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制。

從渤海油田地質(zhì)油藏特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)地層原油粘度不同，將水驅(qū)油藏劃分為低粘、中高粘、普通稠油(I-1級)和普通稠油(I-2級)。同時(shí)，基于油田開發(fā)資料，利用萬吉業(yè)水驅(qū)曲線，建立了渤海油田不同類型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版。在此基礎(chǔ)上，引入“階段末采出程度”新參數(shù)，按照不同油藏類型、不同含水階段分別制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終形成了一種水驅(qū)油藏開發(fā)效果評價(jià)新方法。

1 含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版建立

1.1 典型開發(fā)單元選取

從渤海油田地質(zhì)油藏特點(diǎn)以及實(shí)際開發(fā)現(xiàn)狀出發(fā)，為更好體現(xiàn)不同類型水驅(qū)油藏實(shí)際含水上升規(guī)律，典型開發(fā)單元的選取遵循以下原則：

(1)注采井網(wǎng)較完善，注水井實(shí)施分層配注，開發(fā)方式不變。

(2)生產(chǎn)形勢相對穩(wěn)定，水驅(qū)規(guī)律明顯。

(3)選擇的開發(fā)單元不宜過大或過小。如果開發(fā)單元過小，則受到臨時(shí)因素影響的開發(fā)指標(biāo)波動(dòng)大，水驅(qū)規(guī)律相對較差；開發(fā)單元越大，水驅(qū)規(guī)律相對較好，但有時(shí)無法體現(xiàn)油藏的個(gè)體差異性。

(4)不選擇井網(wǎng)加密、細(xì)分層系、注聚、籠統(tǒng)注水轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幼⑺让黠@改變水驅(qū)規(guī)律的大型綜合調(diào)整措施的開發(fā)單元。

(5)不選擇嚴(yán)重偏離同一類型油藏水驅(qū)規(guī)律的開發(fā)單元。

按照上述原則，選取了渤海18個(gè)油田34個(gè)中高滲水驅(qū)砂巖油藏典型開發(fā)單元(見表1)。34個(gè)典型開發(fā)單元總動(dòng)用儲(chǔ)量達(dá)6.73×108m3，占渤海水驅(qū)油藏動(dòng)用儲(chǔ)量近50%，且均進(jìn)入了高含水期(含水率﹥60%)，因此能夠代表渤海油田不同類型水驅(qū)油藏總體開發(fā)水平。

表1 典型開發(fā)單元相關(guān)參數(shù)

1.2 含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線

對34個(gè)典型開發(fā)單元，按照低粘、中高粘、普通稠油(I-1級)、普通稠油(I-2級)油藏，以月為時(shí)間單位，統(tǒng)計(jì)含水率與采出程度關(guān)系(見圖1)。

圖1 不同類型油藏含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線

從圖1可以看出，對于同一類型油藏，不同開發(fā)單元含水率與采出程度關(guān)系曲線分布較為集中，且變化趨勢基本一致，例如，低粘油藏整體均表現(xiàn)為“S型”含水上升規(guī)律，即含水上升相對較慢，中低含水采油期采出程度較高；同時(shí)，對于不同類型水驅(qū)油藏來說，隨著地層原油粘度的增加，含水上升規(guī)律由“S型”逐漸過渡到“凸型-S”和“凸型”，含水上升速度加快，中低含水期采出程度較低，大部分可采儲(chǔ)量需要在高含水采油期采出，也表明地層原油粘度是影響渤海油田水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律的關(guān)鍵因素。

1.3 歸一化處理

對圖1含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線進(jìn)行歸一化處理，分別得到低粘、中高粘、普通稠油(I-1級)和普通稠油(I-2級)油藏歸一化曲線。具體步驟如下：

(1)采用拉格朗日插值法[8]，得到每個(gè)開發(fā)單元在采出程度R分別為0.1%，0.2%，0.3%，…，Rmax時(shí)對應(yīng)的含水率，公式為：

(1)

(2)

式中，fwj(R)為第j個(gè)開發(fā)單元在采出程度為R的含水率,%；Ri、fwi(R)為第j個(gè)開發(fā)單元的采出程度和含水率原始數(shù)據(jù),%；li(R)為拉格朗日插值多項(xiàng)式；R為地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度(0.1%，0.2%，0.3%，…，Rmax)，%；i為原始數(shù)據(jù)序號，最大值為m；j為開發(fā)單元序號，最大值為n。

(2)在對應(yīng)同一采出程度下，對含水率進(jìn)行求和，得到不同類型油藏含水率和采出程度歸一化曲線：

(3)

圖2為中高粘油藏按照上述步驟處理后，得到的含水率與采出程度關(guān)系歸一化曲線。

1.4 定量化擬合

根據(jù)油水粘度比以及巖石潤濕性不同，萬吉業(yè)將水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律劃分為5種類型，分別是凸型、凸-S型、S型、S-凹性和凹型水驅(qū)曲線，并給出了5種類型水驅(qū)曲線的含水率與采出程度關(guān)系式[9-10]。

以中高粘油藏為例，介紹萬吉業(yè)水驅(qū)曲線定量化擬合的過程。首先，根據(jù)不同類型水驅(qū)曲線的油水粘度比適用范圍以及含水率與采出程度歸一化曲線實(shí)際形態(tài)，選擇“凸型-S”曲線進(jìn)行定量化擬合。其次，在直角坐標(biāo)系中，繪制ln(1-R)與ln(1-fw)關(guān)系曲線(見圖3)，發(fā)現(xiàn)兩者呈很好的線性關(guān)系，經(jīng)線性回歸，求得直線截距A為-0.021 7，斜率B為0.157 6，相關(guān)系數(shù)為0.985 7。最終得到中高粘油藏含水率與采出程度關(guān)系公式：

ln(1-R)=0.157 6ln(1-fw)-0.021 7

(4)

根據(jù)公式(4)繪制中高粘油藏含水率與采出程度關(guān)系擬合曲線，并與歸一化曲線進(jìn)行對比(見圖2)，發(fā)現(xiàn)兩者基本重合，表明萬吉業(yè)“凸-S型”水驅(qū)曲線能夠很好地表征渤海油田中高粘水驅(qū)砂巖油藏含水上升規(guī)律。

圖2 中高粘油藏含水率與采出程度歸一化曲線

圖3 中高粘油藏ln(1-R)與ln(1-fw)關(guān)系曲線

同樣，利用萬吉業(yè)水驅(qū)曲線分別對低粘、普通稠油(I-1級)和普通稠油(I-2級)油藏含水率與采出程度關(guān)系歸一化曲線進(jìn)行定量化擬合，最終得到渤海油田不同類型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系擬合公式(見表2)。

表2 不同類型油藏含水率與采出程度關(guān)系擬合公式

1.5 曲線圖版建立

在直角坐標(biāo)系中，利用表2中含水率與采出程度關(guān)系公式分別作出低粘、中高粘、普通稠油(I-1級)和普通稠油(I-2級)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線，最終得到渤海油田不同類型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版(見圖4)，圖版中每一條曲線能夠代表每一類型油藏平均含水上升規(guī)律，也就是不同類型水驅(qū)油藏平均開發(fā)水平，而不同的曲線也客觀反映了不同類型水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律的差異。因此，可以應(yīng)用該圖版指導(dǎo)不同類型水驅(qū)油藏開發(fā)效果評價(jià)。

圖4 不同類型油藏含水率與采出程度關(guān)系

1.6 開發(fā)效果評價(jià)新方法

引入“階段末采出程度”參數(shù)，其定義為不同含水期的階段末油田實(shí)際或預(yù)測累產(chǎn)油量與地質(zhì)儲(chǔ)量的比值。從圖4可以看出，同一類型油藏不同含水期的“階段末采出程度”差異較大，且不同類型油藏在相同含水期的“階段末采出程度”差異也較大，顯然，“階段末采出程度”參數(shù)可以用來評價(jià)不同類型水驅(qū)油藏開發(fā)效果。

利用渤海油田不同類型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版，按照低含水期、中含水期、高含水期和特高含水期四個(gè)階段分別統(tǒng)計(jì)不同類型油藏“階段末采出程度”數(shù)值，實(shí)際上，該數(shù)值代表了不同類型油藏不同含水期“階段末采出程度”平均值。以“階段末采出程度”平均值為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際油田采收率標(biāo)定結(jié)果，上下浮動(dòng)一定區(qū)間(5%左右)，處于區(qū)間范圍內(nèi)為二類，大于該區(qū)間范圍為一類，小于該區(qū)間范圍為三類，以此作為不同類型油藏開發(fā)效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。最終形成了一種水驅(qū)油藏開發(fā)效果評價(jià)新方法，顯然，新方法能夠客觀反映渤海油田不同類型油藏、不同含水階段水驅(qū)規(guī)律的差異，從而確保評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

按照本文新方法，分別得到低粘、中高粘、普通稠油(I-1級)和普通稠油(I-2級)油藏開發(fā)效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級表。以中高粘油藏中含水期為例(見表3)，當(dāng)油田實(shí)際采出程度大于18%，為一類水平，表明開發(fā)效果好；當(dāng)油田實(shí)際采出程度處于12%～18%，為二類水平，表明開發(fā)效果一般；當(dāng)油田實(shí)際采出程度小于12%，為三類水平，表明開發(fā)效果差。需要注意的是，表3只適合渤海油田中高滲水驅(qū)砂巖油藏開發(fā)效果評價(jià)。對于其他油區(qū)來說，按照本文方法建立各自油田或油區(qū)不同類型水驅(qū)油藏、不同含水階段“階段末采出程度”評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)即可。

表3 中高粘油藏開發(fā)效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級

2 實(shí)例應(yīng)用

除一些開發(fā)時(shí)間短、水驅(qū)規(guī)律不明顯或生產(chǎn)不正常、水驅(qū)規(guī)律性差的水驅(qū)油藏之外，應(yīng)用本文評價(jià)方法對渤海油田其余57個(gè)水驅(qū)油藏進(jìn)行開發(fā)效果評價(jià)，評級結(jié)果：一類油藏19個(gè)，二類油藏24個(gè)，三類油藏14個(gè)。結(jié)果表明，本文新方法能夠真實(shí)反映油田實(shí)際開發(fā)水平，評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，可以為油田下一步調(diào)整挖潛提供依據(jù)和方向。下面以LD-A油田2號塊為例說明本文新方法的應(yīng)用情況。

LD-A油田2號塊含油層位為東營組東二下段，三角洲前緣亞相沉積，為高孔高滲、層狀構(gòu)造油藏，地層原油粘度為26 mPa·s，探明原油儲(chǔ)量1 299.71×104m3。截止到2017年12月，共有生產(chǎn)井13口，注水井5口，日產(chǎn)油680 m3/d，綜合含水率75%，采出程度30.5%。在現(xiàn)有井網(wǎng)條件下，預(yù)測當(dāng)含水率為90%時(shí)，采出程度可達(dá)到42%，按照表3中高粘油藏開發(fā)效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)結(jié)果為一類，說明該區(qū)塊開發(fā)效果好。在同一坐標(biāo)系中，繪制中高粘油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版以及LD-A油田2號塊實(shí)際曲線(見圖5)。

圖5 LD-A油田2號塊含水率與采出程度關(guān)系曲線

從圖5可以看出，該區(qū)塊實(shí)際曲線與圖版平均曲線變化趨勢基本一致，且實(shí)際曲線一直低于圖版平均曲線，在目前含水率75%下，同一類型的中高粘油藏平均采出程度不到25%，遠(yuǎn)低于該區(qū)塊目前采出程度30.5%，也表明該區(qū)塊開發(fā)效果好。實(shí)際上，目前該區(qū)塊標(biāo)定采收率已達(dá)45%以上。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)渤海油田水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律主要呈“S型”、“凸-S型”和“凸型”三種類型，地層原油粘度是影響含水上升規(guī)律的關(guān)鍵因素。

(2)為客觀反映渤海油田不同類型油藏、不同含水階段開發(fā)規(guī)律的差異，基于大量的油田開發(fā)資料，建立不同類型油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版。在此基礎(chǔ)上，引入“階段末采出程度”參數(shù)，按照不同類型油藏、不同含水階段分別制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，形成了一種水驅(qū)油藏開發(fā)效果評價(jià)新方法。

(3)實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，本文新方法評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，能夠?yàn)橛吞镎{(diào)整挖潛提供依據(jù)和方向，值得礦場推廣應(yīng)用。對于其他油區(qū)來說，按照本文方法建立各自油田或油區(qū)不同類型水驅(qū)油藏、不同含水階段“階段末采出程度”評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)即可。