劉 斌 岳寶林 張 偉 瞿朝朝 張 靜

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

0 前 言

渤海X油田儲(chǔ)層物性較好，屬于高孔中高滲儲(chǔ)層，頂部存在氣頂。在該油田開發(fā)前期，由于注水井欠注等問題，導(dǎo)致地層能量迅速下降、油氣界面下移、生產(chǎn)井氣竄嚴(yán)重[1-5]。隨著開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，通過大力治理注水井，近年來地層能量有所回升，在氣頂區(qū)域調(diào)整井實(shí)鉆情況中發(fā)現(xiàn)油氣界面有所回縮[6-8]。海上油田具有高成本、高風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，研究油氣界面運(yùn)移規(guī)律，可為油田后期部署調(diào)整井、提高油田開發(fā)效果等提供理論依據(jù)[9-11]。目前對(duì)海上油田油氣界面運(yùn)移的研究相對(duì)較少，因此，開展氣頂區(qū)油氣移動(dòng)規(guī)律及剩余油分布特征的研究是十分必要的。本次研究結(jié)合油田靜態(tài)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，分析了油田氣頂區(qū)在油田開發(fā)各階段油氣水運(yùn)移規(guī)律及其韻律性對(duì)剩余油分布的影響，并總結(jié)了地層壓力變化對(duì)油氣水運(yùn)移的影響，為指導(dǎo)后期氣油過渡帶區(qū)域剩余油的挖潛提供了一定依據(jù)。

1 數(shù)值模擬模型

1.1 模型建立

基于油田實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立“一注一采”概念模型，網(wǎng)格劃分107×1×50=5 350，網(wǎng)格步長(zhǎng)為10.0 m×10.0 m×1.0 m，注水井坐標(biāo)為(6，1，1)，生產(chǎn)井坐標(biāo)為(31，1，1)，為了進(jìn)一步刻畫油氣界面移動(dòng)規(guī)律，對(duì)I方向33—63網(wǎng)格在縱向上進(jìn)一步細(xì)分，把原來的一個(gè)網(wǎng)格拆分為5個(gè)，即縱向上網(wǎng)格步長(zhǎng)為0.2 m，概念模型基本參數(shù)如表1所示。

表1 油藏概念模型基本參數(shù)

基于以上條件建立概念模型，設(shè)置垂向滲透率與平面滲透率比值為0.1、氣頂指數(shù)為1.1，油區(qū)網(wǎng)格數(shù)為2 548、氣頂區(qū)網(wǎng)格數(shù)為2 802，油區(qū)孔隙體積為73 892 m3、氣頂區(qū)孔隙體積為81 258 m3。模型建立示意圖如圖1所示。

圖1 模型建立示意圖

建立模型使用的相滲數(shù)據(jù)如圖2所示。束縛水飽和度為0.27，建立模型時(shí)的原始含油飽和度設(shè)置為0.73。

圖2 模型相滲曲線

2 氣頂區(qū)油氣界面移動(dòng)規(guī)律及韻律性影響剩余油分布特征研究

油田整體以反韻律為主，但也存在其他韻律性，本次研究考慮均質(zhì)韻律、正韻律、反韻律、復(fù)合正韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正反韻律和復(fù)合反正韻律等7種不同韻律性。當(dāng)含水率達(dá)到98%時(shí)停止模擬，研究不同韻律性氣頂區(qū)油氣移動(dòng)規(guī)律及剩余油分布特征，不同韻律性模型平均滲透率為1 500×10-3μm2，其基本參數(shù)如表2所示。

表2 不同韻律性模型基本參數(shù)表

2.1 不同韻律性模型分析

(1)均質(zhì)韻律模型。在重力作用下，注入水首先沿著模型下部向前驅(qū)替，逐漸過渡到模型的中上部，注入水對(duì)模型上部地層驅(qū)替效率較低。剩余油主要富集在模型生產(chǎn)井端和模型的上部，除此之外，剩余油還富集在模型生產(chǎn)井和油氣界面之間，且生產(chǎn)井上部剩余油富集程度高，生產(chǎn)井下部剩余油富集程度低(見圖3)。

圖3 均質(zhì)韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對(duì)于均質(zhì)韻律模型注入水使地層上部(左側(cè))油氣界面略微向上移動(dòng)，幾乎不會(huì)影響到地層下部(右側(cè))油氣界面，油氣界面移動(dòng)幅度較小。

(2)正韻律模型。正韻律模型下部的滲透率高，上部滲透率低，且在重力的作用下，注入水會(huì)沿著模型的下部突進(jìn)，對(duì)模型上部動(dòng)用程度低。剩余油富集規(guī)律與均質(zhì)韻律模型相同。

對(duì)于正韻律模型，雖然注入水從模型的下部突進(jìn)，并且越過生產(chǎn)井，但仍然是地層上部(左側(cè))油氣界面移動(dòng)幅度較大，地層下部(右側(cè))油氣界面移動(dòng)幅度較小，整個(gè)油氣界面略微向上移動(dòng)，與均質(zhì)韻律的油氣界面移動(dòng)幅度幾乎相同。

圖4 正韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

(3)反韻律模型。反韻律模型上部滲透率高，下部滲透率低，雖然有重力的作用，但是注入水仍然會(huì)沿著模型上部的高滲層突進(jìn)(見圖5)?？梢姡瑢?duì)于反韻律模型，滲透率對(duì)注入水驅(qū)替的影響大于重力的影響。

圖5 反韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對(duì)于反韻律模型，注入水仍然主要影響模型上部(左側(cè))油氣界面，對(duì)模型下部(右側(cè))油氣界面影響小，整個(gè)油氣界面略微向上移動(dòng)，與均質(zhì)韻律的油氣界面移動(dòng)幅度幾乎相同。

(4)復(fù)合正韻律模型。復(fù)合正韻律模型是由兩個(gè)正韻律模型疊加而成，每個(gè)正韻律都是上部滲透率低、下部滲透率高，再加上重力的影響，注入水會(huì)沿著每個(gè)正韻律下部向前突進(jìn)，并且模型下部正韻律向前突進(jìn)距離大于模型上部正韻律(見圖6)。復(fù)合正韻律模型剩余油富集規(guī)律與均質(zhì)韻律模型相同。

圖6 復(fù)合正韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對(duì)于復(fù)合正韻律模型，注入水都是從每個(gè)正韻律模型的下部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動(dòng)，但是油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動(dòng)，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動(dòng)幅度幾乎相同。

(5)復(fù)合反韻律模型。復(fù)合反韻律模型由兩個(gè)反韻律模型疊加而成，注入水會(huì)沿著每個(gè)反韻律上部向前突進(jìn)。上下部反韻律沿著高滲層向前突進(jìn)距離相同，與復(fù)合正韻律模型相比，復(fù)合反韻律受重力作用較弱，模型下部反韻律對(duì)上部反韻律影響較小(見圖7)。在重力的作用下，生產(chǎn)井每個(gè)反韻律上部剩余油富集程度均大于其下部。

圖7 復(fù)合反韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對(duì)于復(fù)合反韻律模型，注入水首先從每個(gè)反韻律的上部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動(dòng)，油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動(dòng)，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動(dòng)幅度幾乎相同。

(6)復(fù)合正反韻律模型。復(fù)合正反韻律模型是由正韻律和反韻律模型疊加而成，注入水會(huì)沿著正韻律的下部和反韻律的上部向前突進(jìn)(見圖8)。復(fù)合正反韻律模型中注入水首先會(huì)沿著高滲層越過生產(chǎn)井，使得模型下部的原油向上移動(dòng)，故在生產(chǎn)井右側(cè)模型上部剩余油富集程度大于其下部。

圖8 復(fù)合正反韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對(duì)于復(fù)合正反韻律模型，注入水首先從整個(gè)模型的中部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動(dòng)，但是油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動(dòng)，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動(dòng)幅度幾乎相同。

(7)復(fù)合反正韻律模型。復(fù)合反正韻律模型是由反韻律和正韻律模型疊加而成，注入水會(huì)沿著反韻律的上部和正韻律的下部向前突進(jìn)(見圖9)。復(fù)合反正韻律模型中注入水首先會(huì)沿著模型上部和下部的高滲層越過生產(chǎn)井，使得生產(chǎn)井右側(cè)每個(gè)韻律上部剩余油的富集程度大于其下部。

圖9 復(fù)合反正韻律模型注入水驅(qū)替變化示意圖

對(duì)于復(fù)合反正韻律模型，注入水首先從整個(gè)模型的上部和下部越過生產(chǎn)井從而影響油氣界面移動(dòng)，但是油氣界面仍然首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動(dòng)，然后逐漸過渡到模型的下部，與均質(zhì)韻律的油氣界面向上移動(dòng)幅度幾乎相同。

對(duì)于單個(gè)韻律模型，注入水主要沿著模型高滲層突進(jìn)，在注采井間，剩余油主要富集在生產(chǎn)井端和低滲層。油氣界面附近剩余油主要富集在生產(chǎn)井和油氣界面之間，且生產(chǎn)井上部剩余油的富集程度大于下部剩余油的富集程度。

對(duì)于復(fù)合韻律模型，注入水沿著模型中的高滲層突進(jìn)，在注采井間，剩余油主要富集在每一個(gè)韻律的低滲層和生產(chǎn)井端。在油氣界面附近剩余油主要富集在生產(chǎn)井和油氣界面之間且在生產(chǎn)井右側(cè)，每個(gè)韻律上部的剩余油富集程度大于其下部剩余油的富集程度。同時(shí)，在同一個(gè)復(fù)合韻律中，上部韻律的下部剩余油富集程度大于下部韻律的下部。

針對(duì)不同韻律性模型，無論注入水首先從生產(chǎn)井什么部位越過、波及其右側(cè)原油，油氣界面都首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動(dòng)，然后逐漸過渡到模型的下部，且模型上部(左側(cè))油氣界面的移動(dòng)程度大于模型下部(右側(cè))油氣界面。不同韻律性模型油氣界面移動(dòng)的規(guī)律和幅度幾乎相同，都是略微向上移動(dòng)，韻律性對(duì)油氣界面移動(dòng)影響較小。

2.2 不同韻律性模型對(duì)油水界面移動(dòng)的影響

侵入氣頂區(qū)油量和水量隨韻律性變化的關(guān)系曲線如圖10所示。

圖10 侵入氣頂區(qū)油量和水量隨韻律性變化的關(guān)系曲線

針對(duì)不同韻律性模型，在侵入氣頂區(qū)的流體中，侵入油所占比例均大于95%，侵入水所占比例很小。說明注入水能夠突破原油進(jìn)入氣頂區(qū)的量很少，油氣界面移動(dòng)主要是由儲(chǔ)層原油進(jìn)入氣頂區(qū)引起的。

不同韻律性模型侵入氣頂區(qū)的油量由多到少次序?yàn)椋悍错嵚?、?fù)合正韻律、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正反韻律、均質(zhì)韻律、復(fù)合反韻律、正韻律。

不同韻律性模型侵入氣頂區(qū)的水量由多到少次序?yàn)椋赫嵚?、?fù)合反韻律、均質(zhì)韻律、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正反韻律、復(fù)合正韻律、反韻律。

基于侵入氣頂區(qū)的油量和水量，不同韻律性模型的油氣界面位置隨時(shí)間變化示意圖如圖11所示。

圖11 不同韻律性模型的油氣界面深度隨時(shí)間變化關(guān)系曲線

隨著注入水的驅(qū)替作用，當(dāng)含水率達(dá)到98%時(shí)，不同韻律性模型的油氣界面均高于原始油氣界面。不同韻律性模型油氣界面的變化幅度均較小，且不同韻律性模型油氣界面的變化規(guī)律相同，故韻律性對(duì)油氣界面影響較小。

當(dāng)含水率達(dá)到98%時(shí)，油氣界面位置：反韻律>復(fù)合正韻律>復(fù)合反正韻律>復(fù)合正反韻律>均質(zhì)韻律>復(fù)合反韻律>正韻律。

3 油田應(yīng)用

渤海X油田投產(chǎn)初期衰竭開采，由于沒有能量補(bǔ)充，高部位氣頂區(qū)油氣界面下移。隨著開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，后期增大注水，提高能量補(bǔ)充。根據(jù)以上油氣界面運(yùn)移規(guī)律的研究，結(jié)合渤海X油田剩余油分布規(guī)律，開展調(diào)整井方案設(shè)計(jì)。2020年3月在高部位油氣界面附近生產(chǎn)井間、復(fù)合韻律儲(chǔ)層頂部部署水平井X1(見圖12)，進(jìn)行剩余油挖潛試驗(yàn)。X1井投產(chǎn)后初期日產(chǎn)油量85 m3，目前累產(chǎn)油量2.1×104m3，挖潛效果較好。

圖12 X油田X1井實(shí)際生產(chǎn)曲線圖

4 結(jié) 語(yǔ)

無論注入水首先從生產(chǎn)井什么部位越過、波及其右側(cè)原油，油氣界面都首先從模型上部(左側(cè))開始向上移動(dòng)，然后逐漸過渡到模型的下部，且模型上部(左側(cè))油氣界面的移動(dòng)程度大于模型下部(右側(cè))油氣界面移動(dòng)程度。不同韻律性模型油氣界面移動(dòng)的規(guī)律和幅度幾乎相同，都是略微向上移動(dòng)，韻律性對(duì)油氣界面移動(dòng)影響較小。

在侵入氣頂區(qū)的流體中，侵入油所占比例均大于95%，侵入水所占比例很小。說明注入水能夠突破原油進(jìn)入氣頂區(qū)的量很少，油氣界面移動(dòng)主要是由儲(chǔ)層原油進(jìn)入氣頂區(qū)引起的。