汪全林 周軍良 耿紅柳 張 弛 潘 杰

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 300459

0 前言

隨著油氣勘探開發(fā)的深入,低滲油藏越來越多,已成為石油工業(yè)發(fā)展的重要潛力,開發(fā)好低滲油藏具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。目前低滲油藏的開發(fā)仍主要以注水開發(fā)為主,注水前確定儲(chǔ)層的吸水能力,對(duì)預(yù)測(cè)注水效果及配備相應(yīng)施工設(shè)施均有重要的參考價(jià)值。因此在不增加測(cè)試資料的情況下,僅通過探井?dāng)?shù)據(jù)或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等前期資料準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層吸水能力,對(duì)于低滲油藏特別是增取資料困難的油藏有著極其重要的指導(dǎo)意義?，F(xiàn)有研究[1-10]主要通過靜態(tài)法預(yù)測(cè)儲(chǔ)層吸水能力,但尚無將試油等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合來預(yù)測(cè)低滲儲(chǔ)層吸水能力的相關(guān)報(bào)道,本文就此展開探索性研究。

1 低滲油藏儲(chǔ)層物性特征

儲(chǔ)層物性決定了相應(yīng)的吸水能力,高、低滲儲(chǔ)層物性差異決定了兩者吸水能力的不同。從圖1高、低滲儲(chǔ)層微觀孔喉特征來看,高滲儲(chǔ)層孔喉大,滲流通道連通性好,滲流阻力小,滲流滿足達(dá)西定律;低滲儲(chǔ)層孔喉小,連通性較差,流體滲流時(shí)存在啟動(dòng)壓力,滲流規(guī)律滿足低速非線性滲流。

a)高滲a)High permeability

b)低滲b)Low permeability

高、低滲儲(chǔ)層滲流差異主要是由微觀孔隙結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致,其中毛細(xì)管壓力曲線就能較好地反映兩者的差異,見圖2。兩者差異主要有以下幾方面:

圖2 高、低滲儲(chǔ)層典型毛管壓力曲線圖Fig.2 Typical capillary pressure curve of high and low permeability reservoir

1)曲線平坦段差異較大,高滲儲(chǔ)層平緩段較長(zhǎng),低滲儲(chǔ)層平緩段較短,反映低滲儲(chǔ)層較高滲儲(chǔ)層分選性差。

2)毛管中值壓力差異明顯,低滲儲(chǔ)層中值壓力較高滲儲(chǔ)層高,表明低滲儲(chǔ)層物性差,滲流阻力大,流體流動(dòng)困難。

3)最大進(jìn)汞飽和度差異顯著,低滲儲(chǔ)層最大進(jìn)汞飽和度僅為60%左右,較高滲儲(chǔ)層低,表明低滲儲(chǔ)層吸水能力較高滲儲(chǔ)層差[11-15]。

2 確定吸水能力方法

高滲儲(chǔ)層滲流符合達(dá)西定律,主要采用采油指數(shù)與采液指數(shù)的關(guān)系確定儲(chǔ)層吸水能力,但低滲儲(chǔ)層滲流規(guī)律非線性滲流,因此必須采用新方法預(yù)測(cè)低滲儲(chǔ)層吸水能力。

現(xiàn)有生產(chǎn)井資料包括毛管壓力曲線、相滲曲線、流體性質(zhì)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。將毛管壓力曲線歸一化處理[16-20],再根據(jù)式(1)計(jì)算儲(chǔ)層中各孔道半徑區(qū)間滲透率占總滲透率的百分?jǐn)?shù)Kri以及累計(jì)滲透率百分?jǐn)?shù)。以累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值99.99%為上限,獲得可流動(dòng)孔隙體積占儲(chǔ)層總孔隙體積比例,從而確定可流動(dòng)最小毛管半徑。

(1)

實(shí)際巖石中的孔隙空間多由不規(guī)則孔道組成,毛細(xì)管束模型將其簡(jiǎn)化為孔隙空間由不同直徑的平行毛管束組成，見圖3。

a)真實(shí)巖石模型 b)簡(jiǎn)化巖石模型a)Real rock model b)Simplified rock model

根據(jù)式(2)泊謖葉方程,可求出各類毛管半徑對(duì)應(yīng)的單根毛管日吸水量。

(2)

式中:qi為流體流量,m3/S;ri為毛管半徑,m;Δp為壓差,Pa;μ為流體黏度,mPa·S;L為毛管長(zhǎng)度,m。

要確定儲(chǔ)層吸水能力,關(guān)鍵是要確定出單位吸水剖面內(nèi)單個(gè)毛管半徑根數(shù)n1、n2…nk。考慮面積為A,長(zhǎng)度為L(zhǎng)的一維流動(dòng)模型,當(dāng)孔隙度為φ時(shí),則可滲透孔隙體積可表示為:[2]

Vmobile=A×L×φ×SHg mobile

(3)

可滲透孔隙體積Vmobile由最大毛管半徑到最小毛管半徑所有毛管按滲透率貢獻(xiàn)值并聯(lián)組成,則：

Vmobile=A×L×φ×SHg mobile

(4)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)毛管迂曲度τ=1.4[14],則A截面積內(nèi)各半徑毛管根數(shù)可由式(5)確定。

(5)

確定毛管根數(shù)后,求出單位面積毛管日吸水量,最后可得儲(chǔ)層累積吸水量:

(6)

利用毛管壓力曲線確定吸水量,是基于巖石由理想毛管束組成的假設(shè)條件,因此由理想模型計(jì)算出的吸水量與實(shí)際情況之間必然會(huì)存在較大誤差。因此在此基礎(chǔ)上,引入相滲曲線、流體物性及生產(chǎn)數(shù)據(jù)加以校正,得到更準(zhǔn)確的儲(chǔ)層吸水能力。

試采時(shí)生產(chǎn)壓差為Δp,根據(jù)式(6)計(jì)算得出相應(yīng)注水壓差下理想毛管束的日吸水量。儲(chǔ)層產(chǎn)液與吸水時(shí)儲(chǔ)層面積相等,相同壓差下儲(chǔ)層具有相同的產(chǎn)液能力,則可得初期日產(chǎn)油量為:

(7)

由模型計(jì)算所得產(chǎn)油量應(yīng)與實(shí)際產(chǎn)油量相等,則模型校正系數(shù)f1可表示為:

(8)

式中:qo為生產(chǎn)壓差Δp下實(shí)際產(chǎn)油量,m3/d。

式(8)主要根據(jù)探井初期采油時(shí)情況,流體為油單相流動(dòng),注水時(shí)轉(zhuǎn)換為水相流動(dòng),且流動(dòng)跟流度成正比，因此需再引進(jìn)流度關(guān)系系數(shù)f2。

(9)

式中:Krw(Sor)為殘余油飽和度水相滲透率;Kro(Swi)為束縛水飽和度下油相滲透率;μo(w)為地層條件下油(水)黏度,mPa·s;M為流度比。

因此,最終計(jì)算儲(chǔ)層吸水量的表達(dá)式為:

(10)

3 實(shí)例應(yīng)用

渤海BZ油田原始地層壓力33.0 MPa,束縛水飽和度Sw=37.6%,射開儲(chǔ)層厚度h=22.4 m,地層油、水油黏度分別為μo=0.825 mPa·s、μw=0.220 mPa·s,孔隙度φ=14.5%,滲透率K=30.0×10-3μm2。油藏試采數(shù)據(jù)：有效厚度5.0 m，日產(chǎn)油量149.8 m3/d,生產(chǎn)壓差23.17 MPa,滲透率29.2×10-3μm2。

根據(jù)歸一化毛管曲線,由式(1)計(jì)算得出儲(chǔ)層最大滲流毛管半徑為97.84 μm,最小滲流毛管半徑為46.36 μm,可流動(dòng)孔隙體積占41.4%。該井吸水厚度22.4 m,注水壓差9.0 MPa,由式(6)計(jì)算得出理想毛管束模型儲(chǔ)層日吸水量為150.0 m3/d,再由式(9)預(yù)測(cè)該油田低滲吸水量為267.2 m3/d,與該儲(chǔ)層實(shí)際平均吸水量252.0 m3/d基本保持一致,表明了該方法的準(zhǔn)確可靠。

4 結(jié)論

探井試油數(shù)據(jù)是各油田投產(chǎn)前的必備資料,它不僅從本質(zhì)上反映了儲(chǔ)層物性及流體滲流特征,而且壓力、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)較生產(chǎn)后期數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。將實(shí)際儲(chǔ)層簡(jiǎn)化為理想毛管束，采用泊謖葉方程，并結(jié)合探井動(dòng)、靜態(tài)資料，預(yù)測(cè)低滲油藏儲(chǔ)層吸水能力，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況基本一致。因此本方法在低滲油藏注水開發(fā)方案制定、開發(fā)效果預(yù)測(cè)和注水設(shè)施配置中有著非常重要的意義。