伍文明

（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000）

1 問(wèn)題的提出

1.1 強(qiáng)水驅(qū)海相砂巖油田開發(fā)特點(diǎn)

南海珠江口盆地油田以海相砂巖為主，具有構(gòu)造幅度平緩、儲(chǔ)層連續(xù)穩(wěn)定、天然能量充足等特點(diǎn)[1-3]。海相砂巖孔隙度滲透率高，儲(chǔ)層物性較好，依靠天然能量開發(fā)，開發(fā)效果較好。經(jīng)過(guò)多年的高速開發(fā)，南海東部海相砂巖油藏整體進(jìn)入特高含水期、特高采出程度的“雙特高”階段，由于動(dòng)態(tài)及靜態(tài)儲(chǔ)層非均質(zhì)的影響，剩余油高度分散，剩余油分析和精準(zhǔn)預(yù)測(cè)的挑戰(zhàn)逐漸增大。

油藏?cái)?shù)值模擬方法在剩余油分析和展布預(yù)測(cè)中一直發(fā)揮著重要作用，在油田進(jìn)入到“雙特高”階段剩余油精準(zhǔn)分析的需求更為顯著。南海東部海相砂巖由于產(chǎn)能較高，一般采用少井高產(chǎn)、大液量的開采模式，通常單井最高液量為日產(chǎn)液2 500 m3，對(duì)于這類生產(chǎn)井模擬含水偏差1%導(dǎo)致的預(yù)測(cè)日產(chǎn)油就相差25 m3，對(duì)生產(chǎn)井以及油田的經(jīng)濟(jì)開發(fā)決策影響極大，由于特高含水期老油田儲(chǔ)量基數(shù)大，模擬精度對(duì)可采儲(chǔ)量和年產(chǎn)貢獻(xiàn)的影響相當(dāng)可觀。

1.2 剩余油模擬現(xiàn)狀

剩余油分布的研究是國(guó)內(nèi)老油田開發(fā)的重要課題，也是有待深入研究的高難度項(xiàng)目。剩余油分布的研究方法按專業(yè)大致劃分為四大類：地質(zhì)、地震方法；油藏工程、試井及數(shù)值模擬方法；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和工藝技術(shù)。對(duì)于開發(fā)初期研究剩余油的油層體積規(guī)模只限于“大規(guī)?！钡姆秶S著油田開發(fā)的深入，剩余油的分布將更加復(fù)雜和零散，研究剩余油的重點(diǎn)也應(yīng)由“大規(guī)?！敝鸩较颉靶∫?guī)?！鄙踔痢拔⒁?guī)?！卑l(fā)展，以適應(yīng)油層剩余油分布的實(shí)際變化[4]。對(duì)于開發(fā)中后期剩余油分析，核心問(wèn)題是要解決剩余油飽和度的精準(zhǔn)計(jì)算與儲(chǔ)層中殘余油的精確定位，以往的儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究側(cè)重于靜態(tài)研究，而往往忽視動(dòng)態(tài)資料的利用，開發(fā)后期對(duì)于精細(xì)油藏描述地質(zhì)建模與數(shù)值模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度提出了更高要求。

1.3 物性時(shí)變分析主要原因

隨著油田開發(fā)進(jìn)入開發(fā)中后期，長(zhǎng)期沖刷的巖石孔喉結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，油水相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系也必然出現(xiàn)不同程度改變，近年來(lái)，許多學(xué)者用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、測(cè)井方法、動(dòng)態(tài)測(cè)試等方法對(duì)陸上油田開展了大量物性時(shí)變相關(guān)研究[5-7]，由于海上油田取心成本高，可用巖心資料較少，近幾年逐漸針對(duì)海上油田水驅(qū)后儲(chǔ)層參數(shù)變化規(guī)律開展了部分研究[8-10]。針對(duì)海相砂巖油藏長(zhǎng)期水驅(qū)后儲(chǔ)集層物性變化規(guī)律不明的問(wèn)題，對(duì)比分析開發(fā)井與探井巖心多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究了長(zhǎng)期水驅(qū)后儲(chǔ)集層物性、孔隙結(jié)構(gòu)、黏土礦物、潤(rùn)濕性的變化規(guī)律。在目前常規(guī)的油藏?cái)?shù)值模擬研究工作中假定儲(chǔ)層物性不會(huì)變化，對(duì)于油藏某類具體流動(dòng)單元，通常認(rèn)為驅(qū)油效率和殘余油都是定值，采用一條相滲曲線表征具體流動(dòng)單元的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，儲(chǔ)層巖石和流體等物性參數(shù)隨生產(chǎn)過(guò)程是逐漸動(dòng)態(tài)變化的[11]，南海東部油田后期測(cè)井資料表明強(qiáng)水驅(qū)海相砂巖在特高含水階段殘余油飽和度逐漸降低（驅(qū)油效率提高），為解決生產(chǎn)獲得的巖石和流體參數(shù)的變化規(guī)律，傳統(tǒng)做法是結(jié)合油藏動(dòng)態(tài)并依靠現(xiàn)場(chǎng)工程師的經(jīng)驗(yàn)，分階段歷史擬合等效模擬表征開發(fā)過(guò)程中物性參數(shù)的變化，但在預(yù)測(cè)階段由于無(wú)明確規(guī)律可循，導(dǎo)致預(yù)測(cè)的精度和可靠性降低很多。

雖然物性時(shí)變已經(jīng)獲得了一定研究，但由于很長(zhǎng)一段時(shí)間模擬手段和時(shí)變規(guī)律的獲得都存在較大困難。通常僅用初始巖樣獲得的一條相滲曲線參與油藏?cái)?shù)值模擬，大部分油田一般只在油藏未開發(fā)初始狀態(tài)鉆取巖心測(cè)試相滲，油田開發(fā)中后期重新取樣測(cè)試相滲的甚少，這在特高含水期剩余油分析中存在很大不足。此外由于驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)研究存在一定局限性，沒(méi)有得到一個(gè)具有可對(duì)比的實(shí)驗(yàn)流程，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)定真實(shí)巖心驅(qū)油效率沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)確定的儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)達(dá)到經(jīng)濟(jì)極限時(shí)間較長(zhǎng)，為節(jié)約測(cè)試時(shí)間，一般結(jié)束時(shí)間為含水98%或者不出油為止，實(shí)驗(yàn)室相滲實(shí)驗(yàn)測(cè)得的殘余油普遍偏高。

2 考慮物性時(shí)變模擬的剩余油分布研究新方法

物性參數(shù)的變化對(duì)開發(fā)中后期的開發(fā)效果和數(shù)值模擬影響很大，雖然近年來(lái)針對(duì)物性時(shí)變開展了大量研究，但如何表征物性時(shí)變的變化過(guò)程并指導(dǎo)實(shí)際剩余油分析的研究還不夠深入，無(wú)法將實(shí)驗(yàn)成果直接應(yīng)用到油藏?cái)?shù)值模擬中，剩余油飽和度分布預(yù)測(cè)精度不高，無(wú)法準(zhǔn)確指導(dǎo)開發(fā)調(diào)整，目前常用的表征方法主要是采用自編軟件的方式進(jìn)行處理[12，13]，但軟件的推廣難度以及表征精度難以驗(yàn)證。

2.1 物性時(shí)變新方法的優(yōu)勢(shì)

物性參數(shù)是數(shù)值模擬的重要參數(shù)，本文采用綜合考慮物性時(shí)變模擬耦合時(shí)移測(cè)井飽和度擬合技術(shù)的分布研究新方法，通過(guò)物性時(shí)變表征了物性參數(shù)隨開發(fā)強(qiáng)度的變化規(guī)律[14，15]，耦合模擬描述了動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性隨著生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和物性參數(shù)的變化，結(jié)合時(shí)移測(cè)井飽和度擬合技術(shù)在生產(chǎn)動(dòng)態(tài)擬合的基礎(chǔ)上驗(yàn)證了數(shù)值模擬的精確度，真正實(shí)現(xiàn)了物性時(shí)變模擬在時(shí)間、空間多維度的模擬，以及從巖心到油藏的跨尺度模擬。采用物性時(shí)變解決了以往殘余油只用一個(gè)定值的弊端，新的方法不僅考慮生產(chǎn)動(dòng)用對(duì)儲(chǔ)層的改造，也避免人為因素導(dǎo)致的模型不確定性（見圖1）。

圖1 常規(guī)模型與時(shí)變模型對(duì)比

2.2 物性時(shí)變新方法的主要機(jī)理

物性時(shí)變描述的是水驅(qū)油開發(fā)過(guò)程中由于物理化學(xué)反應(yīng)，使儲(chǔ)層和流體性質(zhì)發(fā)生變化，而這個(gè)儲(chǔ)層（如滲透率、潤(rùn)濕性、相滲）和流體（如黏度）等性質(zhì)的變化又會(huì)反過(guò)來(lái)對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響，物性時(shí)變能更好的模擬地層真實(shí)情況。影響水驅(qū)油效率和物性參數(shù)時(shí)變的重要因素是儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)變化，在邊底水長(zhǎng)期沖刷下水驅(qū)油藏的孔隙結(jié)構(gòu)、潤(rùn)濕性和驅(qū)油效率發(fā)生了較大的變化。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期高強(qiáng)度水驅(qū)，儲(chǔ)層參數(shù)不斷實(shí)時(shí)變化，殘余油和驅(qū)油效率也在變化。通過(guò)分析認(rèn)識(shí)水驅(qū)過(guò)程中儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)變機(jī)理表征油田開發(fā)過(guò)程中的物性時(shí)變，本次時(shí)變規(guī)律主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)描述全時(shí)間段長(zhǎng)期水驅(qū)條件下物性參數(shù)變化。

2.3 物性時(shí)變新方法的主要步驟

（1）首先分析水驅(qū)油過(guò)程中儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)變機(jī)理，通過(guò)開展機(jī)理和實(shí)驗(yàn)分析，尋找主控時(shí)變因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)回歸出影響開發(fā)動(dòng)態(tài)的主要時(shí)變參數(shù)，引用面通量?jī)?yōu)選參數(shù)定量表征實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)變表征；（2）建立水驅(qū)過(guò)程中儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)變規(guī)律的動(dòng)態(tài)綜合表征方法，以面通量表征的時(shí)變參數(shù)規(guī)律為基礎(chǔ)，基于Petrel RE 平臺(tái)采用INTERSECT 軟件內(nèi)嵌的Python語(yǔ)言編譯；（3）探索基于時(shí)變參數(shù)的油藏?cái)?shù)值模擬方法，采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)擬合耦合時(shí)移測(cè)井飽和度擬合技術(shù)，采用INTERSECT 軟件調(diào)用時(shí)變算法進(jìn)行耦合表征實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層參數(shù)的連續(xù)變化，通過(guò)儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)變數(shù)值模擬提高水驅(qū)油藏水驅(qū)效率預(yù)測(cè)精度，指導(dǎo)水驅(qū)砂巖油藏的挖潛，技術(shù)流程（見圖2）。

圖2 物性時(shí)變研究流程圖

3 靶區(qū)應(yīng)用

3.1 靶區(qū)概況

X3 油田為海相三角洲前緣相以及三角洲平原相砂巖沉積，靶區(qū)目前處于雙特高開發(fā)階段（采出程度高于60%、含水率高于95%），挖潛難度非常大。開展物性時(shí)變技術(shù)的研究和攻關(guān)，通過(guò)采用物性時(shí)變模擬表征技術(shù)，結(jié)合機(jī)理實(shí)驗(yàn)解釋了X3 油田隨水驅(qū)強(qiáng)度增加而殘余油逐漸下降的趨勢(shì)，解釋了高含水油田后期含水降低的現(xiàn)象，提高了剩余油預(yù)測(cè)精度并增加了挖潛目標(biāo)，從而提高油田采收率。在考慮物性時(shí)變模擬的同時(shí)開展時(shí)移飽和度擬合，考慮物性參數(shù)動(dòng)態(tài)時(shí)變后高含水期含水上升趨勢(shì)及含水預(yù)測(cè)更為合理（見圖3）。

圖3 考慮時(shí)變與不考慮時(shí)變歷史擬合對(duì)比

以含水率擬合情況驗(yàn)證時(shí)變參數(shù)吻合率，以過(guò)路井飽和度擬合情況驗(yàn)證剩余油飽和度預(yù)測(cè)符合率，時(shí)移過(guò)路井飽和度擬合驗(yàn)證模型擬合精度，同時(shí)與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)雙參數(shù)約束修正模型[16]。通過(guò)新技術(shù)獲得顛覆傳統(tǒng)的剩余油分布新認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)剩余油挖潛新方向。采用常規(guī)模擬方法模擬的縱向剩余油分布比較平均、分散，而時(shí)變模擬新方法垂向上剩余油分布差異性更為明顯，局部區(qū)域更為富集（見圖4、圖5）。

圖4 常規(guī)模擬與時(shí)變模擬縱向剩余油分布對(duì)比

圖5 常規(guī)模擬與時(shí)變模擬平面剩余油分布對(duì)比

3.2 應(yīng)用效果

基于主流商業(yè)軟件INTERSECT，通過(guò)開展時(shí)移測(cè)井飽和度擬合耦合物性時(shí)變模擬，在此基礎(chǔ)上分析剩余油分布規(guī)律，提出了調(diào)整井及提液措施，預(yù)計(jì)油田將提高采收率3%，措施效果較好，采收率高達(dá)70%。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)考慮物性時(shí)變，引入面通量定量表征物性參數(shù)時(shí)變，改變以往整體用一個(gè)殘余油值，不能反映油藏實(shí)際的弊端，精細(xì)刻畫了儲(chǔ)層時(shí)變參數(shù)隨水驅(qū)強(qiáng)度變化的規(guī)律，動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性對(duì)剩余油的刻畫更為合理。

（2）時(shí)移測(cè)井飽和度擬合耦合物性時(shí)變的模擬新方法預(yù)測(cè)剩余油分布更為精細(xì)，更有利于尋找潛力，實(shí)現(xiàn)井網(wǎng)結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)整。