肖 武

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015）

近年來，勝利油區(qū)各大主力油田均已進入高含水至特高含水期，剩余油分布及剩余可采儲量動用潛力持續(xù)成為研究熱點和開發(fā)調(diào)整的重點，理論研究和大量礦場實踐表明，儲層非均質(zhì)性及油水黏度差異降低了儲層內(nèi)的水驅波及程度，導致油井提前見水、無效水循環(huán)和見水后產(chǎn)量快速遞減。保持合理采液量規(guī)模是延緩水驅油藏中高含水期產(chǎn)量遞減的一項重要措施［1-6］，措施有效的前提條件是當前采出程度較低，且儲層具有較大的提液潛力［7-9］。水驅波及系數(shù)可表征油藏的非均質(zhì)程度及注采井網(wǎng)的完善程度，采液能力則可通過無因次采液指數(shù)隨含水率的變化趨勢來預測。前人對基于油水相對滲透率的無因次采液指數(shù)計算方法進行了大量的研究和改進［10-12］，但鑒于研究尺度和數(shù)據(jù)來源的局限性，始終未能考慮由于儲層非均質(zhì)性導致的地層中油水分布及其變化過程對采液能力的影響。為此，筆者以模擬非均質(zhì)油藏的經(jīng)典并聯(lián)巖心水驅油實驗數(shù)據(jù)為基礎，回歸建立了滲透率及滲透率級差對無因次采液指數(shù)隨含水率變化規(guī)律影響程度的多元方程及指標曲線圖版；進一步將實際非均質(zhì)油藏劃分為水驅波及區(qū)和未波及區(qū)，將巖心測試的相對滲透率數(shù)據(jù)僅應用于波及區(qū)，計算不同波及系數(shù)時的油藏無因次采液指數(shù)圖版；最后通過測算水驅波及系數(shù)進而得到非均質(zhì)油藏無因次采液指數(shù)的變化規(guī)律，還可根據(jù)礦場實測采液指數(shù)推算水驅波及系數(shù)，為剩余油挖潛提供理論依據(jù)。

1 非均質(zhì)油藏無因次采液指數(shù)影響因素實驗

1.1 并聯(lián)巖心驅替實驗原理

常規(guī)單巖心水驅油實驗反映了微觀非均質(zhì)性對油水相對流動能力的影響，即使是取自同一層段的巖心，由于存在顯著的微觀非均質(zhì)性，所測得的有效滲透率及相對滲透率曲線形態(tài)也會有較大差異。為了體現(xiàn)實際油藏大尺度條件下的層間及平面滲透率差異，采用并聯(lián)巖心驅替實驗流程，在巖心間設置較大滲透率差異，測試數(shù)據(jù)能夠體現(xiàn)滲透率級差對地層油水相對流動能力的影響，進而可計算無因次采液指數(shù)曲線，分析非均質(zhì)性對水驅油藏高含水期油井采液能力的影響。

1.2 無因次采液指數(shù)主控因素的對比實驗方案

采用具有不同粒徑組合的石英砂和不同含量的黏土，在模具里制作了不同長度、不同滲透率的人造巖心，在恒壓條件下分別進行單巖心、雙巖心并聯(lián)及三巖心并聯(lián)的非穩(wěn)態(tài)水驅油實驗。人造巖心的長度分別為5，20和100 cm，氣測滲透率從595 mD到5 234 mD，并聯(lián)巖心滲透率級差最大為8.7，驅替壓力梯度為0.05～0.4 MPa/m，配制油平均黏度為15 mPa·s。

記錄油、水流出量和對應的時間，計算無因次采液指數(shù)，繪制無因次采液指數(shù)隨含水率的變化曲線。

1.3 建立非均質(zhì)儲層無因次采液指數(shù)曲線的經(jīng)驗公式

從實驗數(shù)據(jù)的變化趨勢可以看出，無因次采液指數(shù)隨含水率的變化規(guī)律符合一元三次方程，且截距為1，對實驗數(shù)據(jù)進行回歸，可得方程式為：

針對每組實驗數(shù)據(jù)，無因次采液指數(shù)曲線方程的系數(shù)如表1。

對比具有相近滲透率級差的無因次采液指數(shù)曲線方程中的系數(shù)a，b，c，發(fā)現(xiàn)三者均與滲透率呈線性關系，即：

將表1中數(shù)據(jù)分別代入（2）式，回歸得到無因次采液指數(shù)曲線方程系數(shù)a，b，c關于滲透率的線性方程系數(shù)（表2）。

研究分析發(fā)現(xiàn)，表2中各個系數(shù)關于滲透率級差呈現(xiàn)出線性或指數(shù)變化規(guī)律，從而表明無因次采液指數(shù)也是關于滲透率級差的函數(shù)。

回歸方程式分別為：

綜上所述，基于巖心測試數(shù)據(jù)建立的多因素無因次采液指數(shù)曲線的經(jīng)驗公式為：

1.4 繪制無因次采液指數(shù)的校正圖版

本文所建立的無因次采液指數(shù)曲線方程的系數(shù)均來自巖心實驗，反映的是實驗巖樣在完全被水驅波及條件下的油水相對流動能力。實際油藏的非均質(zhì)性越強，則水驅波及程度越差，高含水期的采液能力將隨油藏非均質(zhì)性的增強而降低。

表1 基于并聯(lián)巖心驅替實驗數(shù)據(jù)建立的無因次采液指數(shù)曲線方程系數(shù)Table1 Coefficients of dimensionless liquid production index curve equation based on parallel core displacement experimental data

為了突出物性及其非均質(zhì)性對采液能力的影響，并削弱實驗巖樣之間油水相對流動能力差異的干擾，以具有最低滲透率實驗巖樣的無因次采液指數(shù)曲線為基準，繪制不同滲透率及滲透率級差下無因次采液指數(shù)增幅隨含水率變化規(guī)律的校正圖版（圖1）。

表2 無因次采液指數(shù)曲線方程系數(shù)關于滲透率的線性方程系數(shù)Table2 Linear equation coefficients of coefficient items of non-dimensional liquid production index curve on permeability

圖1 考慮滲透率及滲透率級差的無因次采液指數(shù)曲線校正圖版Fig.1 Correction of dimensionless liquid production index curves in consideration of permeability and permeability ratio

2 非均質(zhì)油藏無因次采液指數(shù)變化規(guī)律的預測方法

基于巖心實驗數(shù)據(jù)計算的無因次采液指數(shù)反映了水驅波及區(qū)的采液能力，在預測實際油藏采液能力變化規(guī)律和評價開采潛力時，還須考慮水驅未波及區(qū)的影響。

將油井水淹后的油藏劃分為水驅波及區(qū)和未波及區(qū)2部分（圖2）。其中，水驅波及區(qū)驅油過程包括初期壓降漏斗形成階段的彈性泄油和水驅階段的水驅油，水驅油規(guī)律符合實驗測試的油水相對滲透率曲線，但需要根據(jù)目標油藏的實際滲透率及滲透率級差，按照所建立的校正圖版修正無因次采液指數(shù)曲線；對于水驅未波及區(qū)，僅存在彈性泄油，采液規(guī)律符合彈性驅動的物質(zhì)平衡方程。

圖2 非均質(zhì)油藏水驅波及區(qū)與未波及區(qū)劃分及流動特征Fig.2 Division of water flooding sweep region and flow characteristics of heterogeneous reservoirs

3 實例分析

中國東部某斷塊油藏中的Ⅰ，Ⅱ類儲層平均地層滲透率為3 270 mD，滲透率級差為5.7，獲取的典型巖樣平均滲透率為793 mD，其油水相對滲透率曲線如圖2。該油藏在綜合含水率為98%時進行綜合挖潛調(diào)整，此時礦場的油井無因次采液指數(shù)約為5，遠低于根據(jù)巖心相對滲透率測試數(shù)據(jù)計算的理論值（約為18）。運用新建立的方法預測該油藏采液能力的變化規(guī)律，并測算該油藏水驅波及系數(shù)，為挖潛提供可行性依據(jù)。

將目標油藏劃分為水驅波及區(qū)和未波及區(qū)，預測這2部分在并聯(lián)的條件下油藏的整體采液能力隨含水率的變化規(guī)律。計算步驟如下：①根據(jù)典型巖樣的相對滲透率曲線（圖2）繪制理論無因次采液指數(shù)曲線（圖3）。②根據(jù)滲透率及級差，由新建立的圖版法繪制無因次采液指數(shù)的校正曲線（圖3）。③設定不同波及系數(shù)，按照并聯(lián)模式計算油藏的整體無因次采液指數(shù)。④根據(jù)理論曲線與礦場監(jiān)測數(shù)據(jù)的擬合程度，確定油藏水驅波及系數(shù)（圖4）。對比分析結果表明，目標油藏在當前高含水階段其水驅波及系數(shù)約為0.4，潛力較大。

圖3 目標油藏波及區(qū)無因次采液指數(shù)曲線Fig.3 Dimensionless fluid production index curve of target reservoir in water flooding sweep region

圖4 圖版法測算目標油藏水驅波及系數(shù)Fig.4 Sweep efficiency of water-flooding reservoir with crossplot method

4 結論

基于巖心并聯(lián)水驅油實驗數(shù)據(jù)，建立無因次采液指數(shù)曲線的經(jīng)驗公式及考慮物性及非均質(zhì)程度對采液能力影響的圖版，并將水驅油藏劃分為水驅波及區(qū)和未波及區(qū)，建立非均質(zhì)油藏采液能力的預測方法；研究結果表明：儲層的非均質(zhì)程度降低了水驅油的波及系數(shù)，進而導致油藏的整體采液能力隨非均質(zhì)程度的增加而降低；對比礦場監(jiān)測的油井采液能力變化規(guī)律，利用所建圖版可以測算水驅油藏的水驅波及系數(shù)，從而為挖潛調(diào)整提供理論依據(jù)。新建立的方法所需參數(shù)較少，充分利用了巖心驅替實驗數(shù)據(jù)，能夠考慮儲層物性及非均質(zhì)性對驅油過程的影響，并可根據(jù)礦場數(shù)據(jù)快速評價水驅效果和預測合理采液規(guī)模。

符號解釋

JLD——無因次采液指數(shù)；a,b,c——無因次采液指數(shù)曲線方程系數(shù)；fw——含水率；A1,A2,B1,B2,C1,C2——無因次采液指數(shù)曲線方程關于滲透率的方程系數(shù)；K——滲透率，mD；KD——滲透率級差。