唐磊

（中國石化油田事業(yè)部，北京 100728）

0 引言

中原油田濮城沙三中6—10油藏為低孔特低滲油藏，儲層宏觀和微觀非均質(zhì)性較強[1]，用1條相滲曲線或1個相滲分區(qū)進行數(shù)值模擬，無法準確刻畫油藏儲層流體的滲流特征，要實現(xiàn)儲層流體及滲流特征精細描述，關(guān)鍵在于描述油藏束縛水飽和度和殘余油飽和度的非均質(zhì)性。孫怡[2]、黨海龍[3]、谷建偉等[4]、侯偉[5]等研究了束縛水成因及影響因素。石玉江等[6]根據(jù)壓汞資料對巖心進行了分析，得到巖心束縛水飽和度與喉道中值半徑、孔隙度、滲透率等參數(shù)的關(guān)系式。陳科貴等[7]利用壓汞資料得到了束縛水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)的關(guān)系式。祝春生等[8]對束縛水飽和度和殘余油飽和度的變化規(guī)律進行了研究，建立了束縛水飽和度、殘余油飽和度與滲透率之間的預(yù)測模型。上述模型未考慮油藏數(shù)值模擬方面的應(yīng)用，存在參數(shù)難以取值或相關(guān)性不強的問題。吳偉[9]等利用油水相對滲透率實驗樣本統(tǒng)計得到了孔滲參數(shù)與相滲端點特征參數(shù)的預(yù)測模型，相關(guān)性較好，這種方法比較適用于油水相滲實驗樣本較多的油藏。

1 預(yù)測模型與數(shù)值模擬

1.1 束縛水飽和度預(yù)測模型

表1為沙三中6—10油藏壓汞實驗資料，對于這種親水油藏，用1減去最大進汞飽和度得束縛水飽和度[10]。該油藏的束縛水飽和度隨孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)變化趨勢如下：當孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)小于5時，孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)越小，束縛水飽和度上升越快；當孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)大于5時，孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)越大，束縛水飽和度下降趨勢越平緩（見圖1）。

表1 濮城沙三中6—10油藏壓汞實驗數(shù)據(jù)

圖1 束縛水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)的關(guān)系

式中：Swir為束縛水飽和度；K 為滲透率，10-3μm2；φ 為孔隙度。

圖2為壓汞實驗巖心孔隙度和滲透率曲線，其關(guān)系式為

圖2 滲透率與孔隙度的關(guān)系

由此，就可在地質(zhì)建模基礎(chǔ)上，根據(jù)孔隙度屬性場，綜合運用式（1）、式（2）建立束縛水飽和度模型。

1.2 殘余油飽和度預(yù)測模型

當儲層為水濕巖石時，許多學(xué)者用退汞飽和度近似地代表殘余油飽和度[10-17]。實際上，退汞飽和度并不能等同于殘余油飽和度。針對相滲實驗樣本少的實際情況，為了研究束縛水飽和度與殘余油飽和度之間的關(guān)系，本文提出一種壓汞曲線實驗與相滲實驗資料相結(jié)合的計算方法。計算方法分2步實現(xiàn)：

1）通過壓汞曲線回歸分析（見圖3）得到束縛水飽和度與退汞飽和度之間的關(guān)系式：

圖3 退汞飽和度與束縛水飽和度關(guān)系

式中：SHr為退汞飽和度。

2）統(tǒng)計相滲實驗束縛水飽和度和殘余油飽和度，同時用式（3）預(yù)測退汞飽和度，求取預(yù)測退汞飽和度與相滲實驗的殘余油飽和度之間的差值，結(jié)合式（3），從而得到殘余油飽和度的預(yù)測公式。

以實例來說明：先統(tǒng)計沙三中6—10油藏相滲實驗數(shù)據(jù)，將相滲實驗的束縛水飽和度代入式（3）中，求得預(yù)測退汞飽和度（見表2）。預(yù)測退汞飽和度大于殘余油飽和度，二者均值相差0.162，由此可得：

表2 濮城沙三中6—10油藏相滲實驗統(tǒng)計及退汞飽和度預(yù)測

式中：Sor為殘余油飽和度。

由式（3）、式（4），得沙三中 6—10 油藏殘余油飽和度預(yù)測公式為

至此，根據(jù)束縛水飽和度模型及式（5），即可用地質(zhì)屬性模型計算建立殘余油飽和度模型。

1.3 非均質(zhì)相滲的油藏數(shù)模模型

油藏數(shù)值模擬技術(shù)中的相滲端點標定包括8個飽和度端點值和 4個相對滲透率端點值[18-21]。8個飽和度端點值分別為束縛水飽和度、臨界含水飽和度、最大含水飽和度、束縛氣飽和度、臨界含氣飽和度、最大含氣飽和度、油水兩相殘余油飽和度、油氣兩相殘余油飽和度；4個相對滲透率端點分別為油水相對滲透率曲線的水相最大相對滲透率、油水相對滲透率曲線的油相最大相對滲透率、油氣相對滲透率曲線的氣相最大相對滲透率、油氣相對滲透率曲線的油相最大相對滲透率。其中8個飽和度端點值的標定稱為相滲橫向標定，4個相對滲透率端點值的標定稱為相滲垂向標定。束縛水飽和度和殘余油飽和度標定屬于相滲橫向標定的內(nèi)容。本文的端點標定指的是對束縛水飽和度和油水兩相殘余油飽和度標定，包含4個步驟：

1）相滲曲線和毛細管力曲線平均化和標準化處理?？梢杂肊CLIPSE軟件的SCAL模塊輸入相滲曲線和毛細管力曲線，然后對相滲曲線和毛細管力曲線進行平均化，最后對平均化后的曲線進行水平方向標準化，標準化相滲曲線含水飽和度范圍是0到1（見圖4）。

圖4 標準化后的油水相滲曲線

2）在數(shù)模模型中，對束縛水飽和度進行端點標定。標定的方法是：本文根據(jù)建立的束縛水飽和度屬性場，在油藏數(shù)值模擬器中，以關(guān)鍵字“SWL”的形式引入模型中。

3）在數(shù)模模型中，對殘余油飽和度進行端點標定。與束縛水飽和度標定方法類似，殘余油飽和度端點標定是把殘余油飽和度屬性場以關(guān)鍵字“SOWCR”的形式引入模型中。完成束縛水飽和度和殘余油飽和度端點標定后，每個網(wǎng)格都有獨立的相滲曲線（見圖5）。

圖5 某網(wǎng)格端點標定后的油水相滲曲線

4）利用平衡枚舉法對模型進行初始化，即通過垂向平衡和對毛細管力曲線和相滲曲線標定，確保模型初始狀態(tài)的穩(wěn)定，建立考慮相滲非均質(zhì)性的數(shù)模模型。

模型中每個網(wǎng)格的相滲曲線由標準化相滲曲線、束縛水飽和度及殘余油飽和度確定。這樣建立的數(shù)模模型能夠描述油藏相滲曲線的非均質(zhì)性變化，更加接近油藏儲層實際滲流特征。

2 相滲端點預(yù)測模型應(yīng)用效果

通過相滲曲線樣品回歸得到平均化的相滲曲線無法準確描述油藏相滲變化特征。根據(jù)沉積相進行相滲分區(qū)方法較全油藏用一條相滲曲線的油藏數(shù)值模擬技術(shù)要科學(xué)準確，但該方法仍不能定量描述儲層流體飽和度和相滲非均質(zhì)性。應(yīng)用相滲端點標定技術(shù)可以給模型中每一個網(wǎng)格的流體飽和度和相滲進行賦值，但通常由于缺乏依據(jù)，鮮見對相滲曲線進行橫向端點標定的文獻報道，只是在歷史擬合研究中用相滲垂向端點標定方法來擬合含水率。而有了束縛水飽和度模型和殘余油飽和度模型，則可以結(jié)合相滲端點標定技術(shù)進行可靠的相滲橫向標定，從而實現(xiàn)全油藏流體和相滲的非均質(zhì)性定量描述。

1）新方法能夠表征每一個網(wǎng)格束縛水飽和度、殘余油飽和度及初始含油飽和度隨儲層物性變化的特征。以沙三中81小層為例（見圖6），每個網(wǎng)格束縛水飽和度和殘余油飽和度都是根據(jù)所建立的預(yù)測關(guān)系式計算得到，儲層滲透率高的區(qū)域束縛水飽和度低，殘余油飽和度變化趨勢則與束縛水飽和度相反。在對初始含油飽和度表征時，如果是在油水過渡帶以上的純油層，那么初始含油飽和度是用1減去束縛水飽和度得到。顯然，初始含油飽和度也是隨物性變化而變化的，物性越好，初始含油飽和度就越高。如果用1條相滲曲線控制，而不作飽和度端點標定，則每個網(wǎng)格的束縛水飽和度、殘余油飽和度和初始含油飽和度都是1個值。

圖6 沙三中81小層滲透率、束縛水飽和度及殘余油飽和度

2）采用新模型能夠更清晰地刻畫油藏水驅(qū)開發(fā)后可動剩余油局部富集現(xiàn)象。以濮城沙三中81小層的某井區(qū)為例（見圖7），端點標定模型計算的可動剩余油飽和度在井間滯留區(qū)和油藏邊部分布較高，而未做端點標定模型剩余油差異分布不明顯，前者更符合水驅(qū)開發(fā)規(guī)律認識。從剩余油分布圖（見圖7）可見：未做相滲端點標定模型的水井注入水相對均勻地波及到周圍油井；進行過相滲端點標定模型的水井7-120、7-119均有明顯的水驅(qū)優(yōu)勢方向，并且，圖中西北部 X7-8井周圍、7-119與1-181井間等剩余油潛力區(qū)被明顯地刻畫出來，這對下一步的調(diào)整挖潛工作提供了認識基礎(chǔ)。

圖7 沙三中81小層相滲端點標定前后模型可動剩余油飽和度

3）新的端點標定法因為對流體分布和滲流規(guī)律表征上有優(yōu)勢，大大提高了歷史擬合效率。對濮城沙三中6—10油藏，分別使用端點標定法和常規(guī)相滲進行初步歷史擬合，結(jié)果（見圖8）表明，新方法在較少參數(shù)調(diào)整的條件下，可以達到更高的擬合精度。

圖8 相滲端點標定模型與常規(guī)相滲模型歷史擬合曲線對比

3 結(jié)論

1）利用孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)計算束縛水飽和度，進而利用束縛水飽和度求取殘余油飽和度，具有較好的相關(guān)性，計算方法只考慮孔隙度和滲透率2個參數(shù)，易于在油藏數(shù)值模擬研究中推廣應(yīng)用。

2）束縛水飽和度和殘余油飽和度的端點標定，為油藏精細研究提供了新手段，能夠提高儲量認識精度，提高了歷史擬合研究效率和精度。

3）對油藏的相滲標準化后再進行端點標定，雖然給束縛水飽和度和殘余油飽和度這2個重要相滲特征點的表征提供了方法，但不能對油水兩相共滲區(qū)域相對滲透率變化趨勢的非均質(zhì)性進行表征。如果一個油藏發(fā)育多種相帶，并且能夠提供不同相帶的相滲曲線，建議在作端點標定之前，先根據(jù)沉積微相進行相滲分區(qū)。

4）因為汞的污染問題，壓汞實驗越來越少，如果采用離心法測毛細管力，應(yīng)用時建議參考本文的方法，結(jié)合油水相滲實驗對殘余油飽和度計算關(guān)系式進行校正，以確保研究成果符合油藏實際。