韓 鑫，何志輝，盧 艷

（中海石油（中國(guó)）有限公司海南分公司，海南?？?570000）

場(chǎng)圖用于物理量空間展布的可視化表達(dá)，物理量又分為標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)，通常標(biāo)量場(chǎng)表達(dá)有Marchingcubes 等值面法[1]、MarehingTetrahedral 等值面法[2]、直接體繪制法[3]；矢量場(chǎng)表達(dá)有點(diǎn)、線[4]、箭頭[5]表示法、粒子系統(tǒng)[6]、動(dòng)態(tài)紋理映射[7]法。油藏開發(fā)過(guò)程中結(jié)合物理量特點(diǎn)一般應(yīng)用上述方法繪制等值線圖、偽色圖以及流線圖[8]，在動(dòng)態(tài)跟蹤、措施和開發(fā)調(diào)整研究中起到直觀顯示的作用。

水驅(qū)油藏開發(fā)中后期一方面由于挖潛潛力減少，另一方面對(duì)復(fù)雜的水淹程度和水驅(qū)強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)比較困難，導(dǎo)致剩余油挖潛工作難度越來(lái)越大。隨著開發(fā)的進(jìn)行，油藏含水飽和度影響因素多樣化，單一飽和度模型不能準(zhǔn)確反映剩余油的潛力及風(fēng)險(xiǎn)，有必要生成除剩余油飽和度場(chǎng)外更直觀的場(chǎng)圖。同時(shí)由于剩余油分布復(fù)雜造成挖潛方案優(yōu)化工作量大，有必要應(yīng)用多場(chǎng)圖聯(lián)合分析，進(jìn)行油藏開發(fā)中后期調(diào)整潛力評(píng)估和挖潛策略確定，以簡(jiǎn)化挖潛研究流程。

1 油藏水淹情況表征

結(jié)合水相分流量方法和相滲曲線指數(shù)式擬合來(lái)建立含水飽和度與含水率的關(guān)系式，將傳統(tǒng)方法建立的飽和度場(chǎng)圖轉(zhuǎn)化為含水場(chǎng)圖，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水淹層水淹程度的精細(xì)表征。

1.1 含水場(chǎng)圖生成

基于水相分流量方程[9]，推導(dǎo)出含水率和含水飽和度的關(guān)系方程：

其中：a、b 參數(shù)可以通過(guò)油水相滲曲線進(jìn)行線性擬合獲得：

式（1）、（2）中：fw-含水率，無(wú)量綱；Sw-含水飽和度，無(wú)量綱；Kro-油相相對(duì)滲透率，無(wú)量綱；Krw-水相相對(duì)滲透率，無(wú)量綱；a、b－擬合系數(shù)；μw-地層水黏度，mPa·s；μo-原油黏度，mPa·s。

利用上述方程，采用Petrel-RE 等商業(yè)軟件可實(shí)現(xiàn)飽和度場(chǎng)圖轉(zhuǎn)化為含水場(chǎng)圖（見圖1、圖2），以認(rèn)識(shí)油藏在縱向上和平面上的含水分布與產(chǎn)水規(guī)律。

圖1 A 油田Z 油組含水剖面圖

圖2 A 油田Z 油組平均含水分布圖

1.2 水淹情況分級(jí)表征

同時(shí)結(jié)合產(chǎn)水和水淹級(jí)別劃分，可形成含水階段及水淹情況分布場(chǎng)圖，為油藏的調(diào)整挖潛措施提供更充分的依據(jù)和判斷基礎(chǔ)。從A 油田Z 油組含水階段及水淹級(jí)別劃分結(jié)果來(lái)看（見圖3、圖4），平面上整體水驅(qū)均勻，高部位水淹程度更低、更有潛力。

圖3 A 油田Z 油組平均含水階段平面圖

圖4 A 油田Z 油組平均水淹級(jí)別劃分平面圖

2 油藏水驅(qū)程度表征

由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性及開發(fā)井網(wǎng)的影響，開發(fā)中后期油藏水驅(qū)程度差異大，應(yīng)用流場(chǎng)強(qiáng)度的概念可適當(dāng)表征其差異[10]。水驅(qū)程度差異表現(xiàn)為在油藏的某些區(qū)域流場(chǎng)變化劇烈，開發(fā)中期發(fā)育形成優(yōu)勢(shì)流場(chǎng)和非優(yōu)勢(shì)流場(chǎng)，開發(fā)后期流場(chǎng)分布趨于穩(wěn)定，無(wú)調(diào)整措施情況下流場(chǎng)不發(fā)生大規(guī)模變化。通過(guò)研究油藏流場(chǎng)及其分布，可清晰表征油田不同區(qū)域的驅(qū)替狀況，其關(guān)鍵是篩選確定合適的動(dòng)靜態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1 油藏流場(chǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選

油藏流場(chǎng)的分布影響因素可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)因素兩大類。靜態(tài)因素主要有沉積相、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、膠結(jié)程度、孔隙度、滲透率、流體黏度等，反映了油藏允許流體通過(guò)的能力。動(dòng)態(tài)因素主要有油田開發(fā)方式、累積沖刷強(qiáng)度、井的注采量、流體流速、面通量、注采壓差、含水率等，反映了油藏流場(chǎng)中流體實(shí)際的流動(dòng)能力和沖刷強(qiáng)度。通過(guò)邏輯分析法產(chǎn)生最終指標(biāo)間比較獨(dú)立、能夠描述油藏流場(chǎng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。指標(biāo)的確定遵循以下三個(gè)原則[11]：（1）指標(biāo)對(duì)油藏流場(chǎng)有較為準(zhǔn)確的表征；（2）指標(biāo)應(yīng)具有較強(qiáng)的獨(dú)立性；（3）盡量用最少、最優(yōu)的指標(biāo)描述油藏流場(chǎng)。

對(duì)于水驅(qū)油藏，影響油藏流場(chǎng)的靜態(tài)因素如儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率及流體黏度等均已確定，其影響直接反映在生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)中。例如在注采量一定的條件下，物性較好區(qū)域的面通量會(huì)大于物性相對(duì)較差區(qū)域的面通量。流場(chǎng)的靜態(tài)因素與動(dòng)態(tài)因素之間屬于過(guò)程關(guān)系，可將靜態(tài)因素從指標(biāo)體系中剔除。動(dòng)態(tài)因素中井的注采量與注采壓差之間為等價(jià)關(guān)系，可將后者剔除；流體流速與井的注采量之間為因果關(guān)系，可將后者剔除；面通量與地下含水率之間為因果關(guān)系，可將后者剔除；同時(shí)流體流速反映的是面通量隨時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，兩者屬于過(guò)程關(guān)系，可將流體流速指標(biāo)剔除。最終篩選出面通量作為流場(chǎng)評(píng)價(jià)的唯一指標(biāo)（見圖5）。

圖5 水驅(qū)油藏流場(chǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

2.2 流場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算方法

面通量指累積通過(guò)的流體體積與橫截面積之比[12]，表征流體的滲流能力，可表示為：

式中：M-面通量，DX、DY、DZ 分別為X、Y、Z 三個(gè)方向上的網(wǎng)格步長(zhǎng)。

面通量進(jìn)行歸一化處理后即得到各網(wǎng)格的流場(chǎng)強(qiáng)度，水相流體面通量的處理結(jié)果即可用于水驅(qū)程度表征。由于面通量數(shù)據(jù)數(shù)值變化范圍大，采用對(duì)數(shù)型隸屬函數(shù)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行處理。

式中：L-流場(chǎng)強(qiáng)度值；M-面通量值。

基于油藏?cái)?shù)值模擬模型，具體流場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算步驟如下：

（1）輸出油藏模擬網(wǎng)格X、Y、Z 三個(gè)方向的日流量（在ECL 中采用FLOWAT 等關(guān)鍵字）；（2）利用式（3）計(jì)算油藏模擬網(wǎng)格的日面通量及當(dāng)前時(shí)間的累積面通量；（3）將累積面通量數(shù)據(jù)應(yīng)用式（4）處理得到全油田的流場(chǎng)強(qiáng)度分布。

2.3 生成流場(chǎng)強(qiáng)度分布圖

流場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)可借助數(shù)模后處理軟件模塊成圖（見圖6），采用iLoop-RE 數(shù)模后處理軟件生成動(dòng)態(tài)的流場(chǎng)強(qiáng)度分布圖。根據(jù)油藏水驅(qū)流場(chǎng)強(qiáng)度分布，可以直觀了解油藏的水驅(qū)狀況，同時(shí)也可以輔助分析注采井間的對(duì)應(yīng)關(guān)系及生產(chǎn)井的受效情況。

圖6 流場(chǎng)強(qiáng)度分布示意圖

水驅(qū)油藏隨著水驅(qū)沖刷的進(jìn)行，驅(qū)油效率將明顯提高而殘余油飽和度減小[13]：一是長(zhǎng)期水驅(qū)沖刷使巖石潤(rùn)濕性向親水性轉(zhuǎn)變并進(jìn)一步增強(qiáng)，從而降低了殘余油飽和度，增大了驅(qū)油效率；二是水驅(qū)過(guò)程中逐漸波及到小孔隙，從而增大了微觀波及范圍，改善了驅(qū)油效率。因此流場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)圖還可輔助進(jìn)行更加精細(xì)的油藏?cái)?shù)值模擬研究。

3 油藏動(dòng)態(tài)場(chǎng)圖綜合分析

反映水驅(qū)油藏水淹情況和水驅(qū)程度的場(chǎng)圖不僅提供直觀的動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)，更重要的是多種動(dòng)態(tài)場(chǎng)圖的聯(lián)合分析，可在開發(fā)調(diào)整方案部署研究之前進(jìn)行油藏開發(fā)中后期調(diào)整潛力的定性評(píng)估和挖潛策略確定，以減少措施方案比選優(yōu)化工作量。

對(duì)油藏含水率精細(xì)劃分實(shí)現(xiàn)對(duì)油藏水淹情況的判斷（見表1），同時(shí)對(duì)流場(chǎng)強(qiáng)度的劃分實(shí)現(xiàn)對(duì)油藏水驅(qū)程度的分級(jí)（見表2）。流場(chǎng)級(jí)別的劃分依賴于整體上水驅(qū)沖刷的程度，與開發(fā)階段、水驅(qū)類型有關(guān)，需根據(jù)實(shí)際油藏開發(fā)情況劃分。

表1 水淹級(jí)別分級(jí)劃分

表2 流場(chǎng)強(qiáng)度分級(jí)劃分（參考）

綜合應(yīng)用含水場(chǎng)圖、流場(chǎng)強(qiáng)度分布場(chǎng)圖、剩余油分布場(chǎng)圖能有效進(jìn)行水驅(qū)油藏開發(fā)中后期潛力區(qū)識(shí)別，并根據(jù)開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定挖潛策略（見表3），可實(shí)現(xiàn)減少措施方案比選工作量的目的。不難想象，將場(chǎng)圖生成、分級(jí)劃分及潛力分類進(jìn)行集成和程序化，能夠一定程度上實(shí)現(xiàn)水驅(qū)油藏開發(fā)中后期挖潛方案研究智能化和自動(dòng)化。

表3 水驅(qū)油藏動(dòng)態(tài)場(chǎng)圖潛力區(qū)分類

4 實(shí)例應(yīng)用

X 油田Z 油組目前有采油井12 口，已進(jìn)入中高含水期，由于隔夾層發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)，剩余油分布十分復(fù)雜，應(yīng)用油藏動(dòng)態(tài)場(chǎng)圖綜合分析方法進(jìn)行潛力區(qū)分類識(shí)別并提出相應(yīng)措施（見表4）。在此分析基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整方案設(shè)計(jì)，部署增加5 口調(diào)整井，同時(shí)A1H、A4H、A5H 井控水，A1H、A2H、A5H、A7H、A8H 井進(jìn)行提液，調(diào)整前后對(duì)比表明，弱優(yōu)勢(shì)流場(chǎng)與非優(yōu)勢(shì)流場(chǎng)區(qū)域逐漸發(fā)育為優(yōu)勢(shì)流場(chǎng)，油藏流場(chǎng)整體的不均勻性得到改善，提高了水驅(qū)波及范圍，改善了油田開發(fā)效果，預(yù)測(cè)油田累增油58×104m3。

表4 X 油田Z 油組潛力區(qū)識(shí)別及調(diào)整策略建議

5 結(jié)論

（1）結(jié)合相滲等油藏資料可進(jìn)一步生成油藏動(dòng)態(tài)場(chǎng)圖，其中含水場(chǎng)圖和流場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)圖可對(duì)水驅(qū)油藏的水淹情況和水驅(qū)程度直觀表征，是油田開發(fā)中后期挖潛中剩余油研究可靠和必要的補(bǔ)充。

（2）動(dòng)態(tài)場(chǎng)圖的聯(lián)合分析，可實(shí)現(xiàn)在水驅(qū)油藏開發(fā)中后期調(diào)整方案研究之前，進(jìn)行潛力的定性評(píng)估和挖潛策略確定，以減少措施方案比選優(yōu)化工作量。