閆 坤，韓培慧 ，，曹瑞波，佟 卉

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163000；2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)的非均質(zhì)油藏開(kāi)展聚合物驅(qū)后，油層層間、層內(nèi)矛盾在水驅(qū)基礎(chǔ)上進(jìn)一步加劇，油層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，造成滲透率增大，孔隙喉道半徑增大，從而在油層中發(fā)展成以高滲透性和低殘余油飽和度為特征的優(yōu)勢(shì)滲流通道[1-6]。沿此通道形成明顯的優(yōu)勢(shì)滲流，導(dǎo)致注入液低效無(wú)效循環(huán)[7-12]，為進(jìn)一步開(kāi)展聚驅(qū)后油層開(kāi)發(fā)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，準(zhǔn)確識(shí)別、高效封堵聚驅(qū)后油層優(yōu)勢(shì)滲流通道至關(guān)重要。對(duì)于優(yōu)勢(shì)滲流通道的識(shí)別技術(shù)，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)展了大量的研究。曾流芳等首次將大孔道的形成與地層出砂結(jié)合進(jìn)行研究，用灰色關(guān)聯(lián)和常規(guī)動(dòng)態(tài)的資料對(duì)大孔道識(shí)別進(jìn)行描述[13]。趙永強(qiáng)等應(yīng)用放射性同位素示蹤劑技術(shù)研究油水井間高滲透層，根據(jù)分析結(jié)果繪制出示蹤劑的產(chǎn)出曲線，對(duì)曲線進(jìn)行分析，解釋測(cè)試井區(qū)儲(chǔ)層的非均質(zhì)情況，達(dá)到識(shí)別優(yōu)勢(shì)滲流通道的目的[14]。李科星認(rèn)為利用大量的取心資料可以描述儲(chǔ)層非均質(zhì)情況，提出通過(guò)觀察巖心的巖性、顏色、含油性可以識(shí)別優(yōu)勢(shì)滲流通道[15]?？傮w來(lái)說(shuō)，上述研究均處于定性研究階段，且測(cè)試或取心費(fèi)用高昂。為了克服上述常規(guī)識(shí)別方法存在的問(wèn)題，創(chuàng)新應(yīng)用流線數(shù)值模擬技術(shù)[16]，建立了優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)數(shù)學(xué)模型，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)滲流通道快速、準(zhǔn)確識(shí)別，且費(fèi)用低廉。

1 流線數(shù)值模擬識(shí)別方法的建立

1.1 精細(xì)地質(zhì)模型的建立

以大慶油田北二西東塊聚驅(qū)開(kāi)發(fā)區(qū)為研究平臺(tái)，該區(qū)塊為流線數(shù)值模擬識(shí)別方法的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了精準(zhǔn)描述油層滲流場(chǎng)，建立了北二西東塊地質(zhì)模型。區(qū)塊面積7.63 km2，目的層油水井143口，地質(zhì)模型網(wǎng)格劃分為245×125×18=551 250個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，采用了該區(qū)塊已有的979口井的地質(zhì)資料，地質(zhì)模型將PI組6個(gè)自然沉積單元進(jìn)一步細(xì)分為18個(gè)模擬層，平面網(wǎng)格步長(zhǎng)由常規(guī)模擬的50 m左右縮小為20 m，以確保滿足精細(xì)刻畫平面和縱向優(yōu)勢(shì)滲流通道分布的要求。

1.2 滲透率時(shí)變模型的建立

取心井?dāng)?shù)據(jù)分析表明（圖1），聚驅(qū)后滲透率較聚驅(qū)前明顯增加，在粒度中值為0.1 mm到0.15 mm的區(qū)間內(nèi)，聚驅(qū)前后滲透率的增加幅度最大，當(dāng)粒度中值越大（大于0.15 mm）和粒度中值越?。ㄐ∮?.1 mm）時(shí)，滲透率也在增加，但增加的幅度向兩側(cè)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。

滲透率時(shí)變模型建立的基本思想就是建立多孔介質(zhì)的孔隙度與滲透率在不同時(shí)間段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者是建立多孔介質(zhì)的喉道半徑與滲透率在不同時(shí)間段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。依據(jù)取心井?dāng)?shù)據(jù)分析結(jié)果，建立了研究區(qū)塊細(xì)分5個(gè)級(jí)別的滲透率時(shí)變關(guān)系圖版，在數(shù)值模擬歷史擬合過(guò)程按照這一關(guān)系圖版修正油藏滲透率。

依據(jù)滲透率與喉道半徑關(guān)系理論結(jié)合取心井資料，建立了滲透率時(shí)變模型。從微觀孔隙到微觀滲透率，建立滲透率與喉道半徑的關(guān)系式：

式中：R為喉道水力半徑，為喉道半徑的1/2，μm；f1'(s為)喉道無(wú)量綱因子；f2('s為)孔隙度因子。

式中：K1為原始滲透率場(chǎng)，μm2；r1為原始喉道半徑，μm。

式中：K2為某一時(shí)刻的滲透率場(chǎng)，μm2；r2為改變后某一時(shí)刻喉道半徑，μm；r2＞r1，r2是時(shí)間的函數(shù)。

平均滲透率增加：

1.3 利用流線數(shù)值模擬器進(jìn)行歷史擬合

依據(jù)滲透率時(shí)變關(guān)系，利用流線數(shù)值模擬器準(zhǔn)確擬合了北二西東塊聚驅(qū)開(kāi)發(fā)歷史，為優(yōu)勢(shì)滲流通道量化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)全區(qū)開(kāi)發(fā)歷史擬合曲線對(duì)比表明（圖2），考慮了滲透率時(shí)變模型的聚驅(qū)開(kāi)發(fā)歷史擬合效果更好，單井符合率85%以上。同時(shí)，流線數(shù)值模擬器計(jì)算的含油飽和度與密閉取心井實(shí)測(cè)含油飽和度對(duì)比變化趨勢(shì)基本一致，表明流線數(shù)值模擬方法比較準(zhǔn)確刻畫了水驅(qū)和聚驅(qū)流體動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

圖2 全區(qū)開(kāi)發(fā)歷史擬合結(jié)果對(duì)比Fig.2 Comparison of development history fitting results in whole region

1.4 優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)數(shù)學(xué)模型的建立

由于優(yōu)勢(shì)滲流通道的形成是長(zhǎng)期對(duì)油藏改造的結(jié)果，因此，優(yōu)勢(shì)滲流通道定量表征參數(shù)應(yīng)具有可累積，可量化的屬性，能從動(dòng)靜時(shí)空方面量化識(shí)別優(yōu)勢(shì)滲流通道。選取了井間過(guò)水倍數(shù)、滲透率變化值、注水效率和含水飽和度作為關(guān)鍵參數(shù)。井間過(guò)水倍數(shù)體現(xiàn)了注入水體流動(dòng)的方向性，滲透率變化值表示了儲(chǔ)層物性內(nèi)在變化性，注水效率代表注入流體油藏波及性，含油飽和度表示了變化發(fā)生時(shí)間和程度。上述關(guān)鍵參數(shù)反映了流體在油藏中滲流特征，從動(dòng)靜時(shí)空方面綜合描述了優(yōu)勢(shì)滲流通道性質(zhì)。

針對(duì)研究區(qū)塊五點(diǎn)法井網(wǎng)每個(gè)存在受效關(guān)系注采井對(duì)，為每個(gè)油層定義綜合識(shí)別指數(shù)，描述優(yōu)勢(shì)滲流通道發(fā)育程度，第i個(gè)井對(duì)第j層綜合識(shí)別指數(shù)是井間過(guò)水倍數(shù)、滲透率變化值、注水效率和含水飽和度函數(shù)，建立優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)數(shù)學(xué)模型為：

式中：dk，ij為第i個(gè)井對(duì)第j層k個(gè)關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值，無(wú)因次；λk，ij為第i個(gè)井對(duì)第j層第k個(gè)關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重系數(shù)，無(wú)因次；Eij為第i個(gè)井對(duì)第j層綜合識(shí)別指數(shù)，無(wú)因次。

根據(jù)初值迭代方法結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)給出了關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重，關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重確定見(jiàn)表1。通過(guò)綜合識(shí)別指數(shù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出研究區(qū)塊第i個(gè)井對(duì)第j層綜合識(shí)別指數(shù)，作為考慮多因素綜合影響后優(yōu)勢(shì)滲流通道識(shí)別指標(biāo)，按照綜合識(shí)別指數(shù)大小，對(duì)北二西東塊聚驅(qū)開(kāi)發(fā)區(qū)所有注井對(duì)包含的油層確定劃分了4個(gè)優(yōu)勢(shì)滲流通道級(jí)別（表2）。

表1 關(guān)鍵參數(shù)確定Table1 Determination of key parameters

表2 優(yōu)勢(shì)滲流通道劃分級(jí)別Table2 Rank of preferential seepage channels

2 應(yīng)用實(shí)例

為了驗(yàn)證基于流線數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，應(yīng)用該方法計(jì)算了北二西東塊不同開(kāi)發(fā)階段優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)，并與實(shí)際吸水剖面測(cè)試資料進(jìn)行對(duì)比（圖3）。對(duì)比結(jié)果表明，新方法計(jì)算值與實(shí)測(cè)結(jié)果高度吻合，如1996年，計(jì)算的PI222和PI312、PI32單元綜合識(shí)別指數(shù)處于強(qiáng)優(yōu)勢(shì)滲流通道范圍（＞0.6），而吸水剖面測(cè)試曲線顯示在上述層位吸水量明顯增大，表明建立的方法能夠準(zhǔn)確識(shí)別聚驅(qū)后優(yōu)勢(shì)滲流通道分布部位。

通過(guò)該方法計(jì)算了北二西東塊不同開(kāi)發(fā)階段優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)量化演變過(guò)程。計(jì)算結(jié)果繪制柵狀圖（圖4）。從圖4可以看出，1994年注聚前，由于經(jīng)歷了近30年的水驅(qū)開(kāi)發(fā)，油藏局部存在優(yōu)勢(shì)滲流通道，形成低效、無(wú)效循環(huán)。該區(qū)塊1996年注聚合物，2001年聚驅(qū)處于含水低值期，由于聚合物增加水相黏度和滯留引起油層滲透率下降產(chǎn)生的剖面調(diào)整作用，與注聚前相比，綜合識(shí)別指數(shù)總體處于小于0.3的范圍，優(yōu)勢(shì)滲流通道得到明顯控制。2003年處于注聚后期，由于產(chǎn)油高峰期已過(guò)，油水相對(duì)流動(dòng)能力發(fā)生了改變，局部區(qū)域出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)滲流通道，需要采取調(diào)剖控水措施。2013年已進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)10年，強(qiáng)優(yōu)勢(shì)滲流通道大面積發(fā)育，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全區(qū)共1 286個(gè)井對(duì)層，其中優(yōu)勢(shì)滲流通道井對(duì)層356個(gè)，所占比例27.7%，優(yōu)勢(shì)滲流通道厚度比例占總厚度的18.5%。

圖3 B2-5-P36井不同時(shí)期優(yōu)勢(shì)滲流通道與實(shí)際剖面測(cè)試結(jié)果對(duì)比Fig.3 Comparison of dominant seepage channels with actual profile test results in different stages of well B2-5-P36

圖4 北二西東塊不同開(kāi)發(fā)階段優(yōu)勢(shì)滲流通道綜合識(shí)別指數(shù)空間分布Fig.4 Composite identification index distribution of dominant seepage channels in B2D block at different development stages

典型區(qū)塊研究結(jié)果表明，建立的新方法可準(zhǔn)確識(shí)別和量化優(yōu)勢(shì)滲流通道的時(shí)空演化過(guò)程，該方法克服了常規(guī)方法需要連續(xù)測(cè)試資料、耗費(fèi)高的問(wèn)題，具有快速、準(zhǔn)確、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)論

1）聚驅(qū)后優(yōu)勢(shì)滲流通道高度發(fā)育，致使低效、無(wú)效循環(huán)嚴(yán)重，是制約聚驅(qū)后進(jìn)一步提高采收率的技術(shù)瓶頸之一。

2）依據(jù)典型聚驅(qū)區(qū)塊開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)，建立地質(zhì)模型，篩選了描述優(yōu)勢(shì)滲流通道的關(guān)鍵參數(shù)，建立了滲透率時(shí)變模型和綜合識(shí)別指數(shù)數(shù)學(xué)模型，建立了基于流線數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)滲流通道識(shí)別方法，為快速識(shí)別優(yōu)勢(shì)滲流通道提供了工具。

3）典型區(qū)塊計(jì)算結(jié)果表明，基于流線數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)滲流通道識(shí)別方法與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)高度吻合。