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(chǔ)層宏觀和微觀非均質(zhì)性較強(qiáng)[1]，用1條相滲曲線或1個(gè)相滲分區(qū)進(jìn)行數(shù)值模擬，無法準(zhǔn)確刻畫油藏儲(chǔ)層流體的滲流特征，要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層流體及滲流特征精細(xì)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(duì)巖心進(jìn)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(duì)束縛水飽和度和殘余油飽和度的變化規(guī)律進(jìn)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?cái)?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(qiáng)的問題。吳偉[9]等利用油水相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)樣本統(tǒng)計(jì)得到了孔滲參數(shù)與相滲端點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)資料，對(duì)于這種親水油藏，用1減去最大進(jìn)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(dāng)孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)小于5時(shí)，孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)越小，束縛水飽和度上升越快；當(dāng)孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)大于5時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?；A(chǔ)上，根據(jù)孔隙度屬性場，綜合運(yùn)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(dāng)儲(chǔ)層為水濕巖石時(shí)，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(shí)際上，退汞飽和度并不能等同于殘余油飽和度。針對(duì)相滲實(shí)驗(yàn)樣本少的實(shí)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(shí)驗(yàn)與相滲實(shí)驗(yàn)資料相結(jié)合的計(jì)算方法。計(jì)算方法分2步實(shí)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(jì)相滲實(shí)驗(yàn)束縛水飽和度和殘余油飽和度，同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)例來說明：先統(tǒng)計(jì)沙三中6—10油藏相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將相滲實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)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(jì)算建立殘余油飽和度模型。

1.3 非均質(zhì)相滲的油藏?cái)?shù)模模型

油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)中的相滲端點(diǎn)標(biāo)定包括8個(gè)飽和度端點(diǎn)值和 4個(gè)相對(duì)滲透率端點(diǎn)值[18-21]。8個(gè)飽和度端點(diǎn)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(gè)相對(duì)滲透率端點(diǎn)分別為油水相對(duì)滲透率曲線的水相最大相對(duì)滲透率、油水相對(duì)滲透率曲線的油相最大相對(duì)滲透率、油氣相對(duì)滲透率曲線的氣相最大相對(duì)滲透率、油氣相對(duì)滲透率曲線的油相最大相對(duì)滲透率。其中8個(gè)飽和度端點(diǎn)值的標(biāo)定稱為相滲橫向標(biāo)定，4個(gè)相對(duì)滲透率端點(diǎn)值的標(biāo)定稱為相滲垂向標(biāo)定。束縛水飽和度和殘余油飽和度標(biāo)定屬于相滲橫向標(biāo)定的內(nèi)容。本文的端點(diǎn)標(biāo)定指的是對(duì)束縛水飽和度和油水兩相殘余油飽和度標(biāo)定，包含4個(gè)步驟：

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

圖4 標(biāo)準(zhǔn)化后的油水相滲曲線

2）在數(shù)模模型中，對(duì)束縛水飽和度進(jìn)行端點(diǎn)標(biāo)定。標(biāo)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?cái)?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(duì)殘余油飽和度進(jìn)行端點(diǎn)標(biāo)定。與束縛水飽和度標(biāo)定方法類似，殘余油飽和度端點(diǎn)標(biāo)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(diǎn)標(biāo)定后，每個(gè)網(wǎng)格都有獨(dú)立的相滲曲線（見圖5）。

圖5 某網(wǎng)格端點(diǎn)標(biāo)定后的油水相滲曲線

4）利用平衡枚舉法對(duì)模型進(jìn)行初始化，即通過垂向平衡和對(duì)毛細(xì)管力曲線和相滲曲線標(biāo)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(gè)網(wǎng)格的相滲曲線由標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)層實(shí)際滲流特征。

2 相滲端點(diǎn)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(zhǔn)確描述油藏相滲變化特征。根據(jù)沉積相進(jìn)行相滲分區(qū)方法較全油藏用一條相滲曲線的油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)要科學(xué)準(zhǔn)確，但該方法仍不能定量描述儲(chǔ)層流體飽和度和相滲非均質(zhì)性。應(yīng)用相滲端點(diǎn)標(biāo)定技術(shù)可以給模型中每一個(gè)網(wǎng)格的流體飽和度和相滲進(jìn)行賦值，但通常由于缺乏依據(jù)，鮮見對(duì)相滲曲線進(jìn)行橫向端點(diǎn)標(biāo)定的文獻(xiàn)報(bào)道，只是在歷史擬合研究中用相滲垂向端點(diǎn)標(biāo)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(diǎn)標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行可靠的相滲橫向標(biāo)定，從而實(shí)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(gè)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(chǔ)層物性變化的特征。以沙三中81小層為例（見圖6），每個(gè)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(jì)算得到，儲(chǔ)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(duì)初始含油飽和度表征時(shí)，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(diǎn)標(biāo)定，則每個(gè)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(gè)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(dòng)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(diǎn)標(biāo)定模型計(jì)算的可動(dòng)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(diǎn)標(biāo)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(rèn)識(shí)。從剩余油分布圖（見圖7）可見：未做相滲端點(diǎn)標(biāo)定模型的水井注入水相對(duì)均勻地波及到周圍油井；進(jìn)行過相滲端點(diǎn)標(biāo)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(duì)下一步的調(diào)整挖潛工作提供了認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。

圖7 沙三中81小層相滲端點(diǎn)標(biāo)定前后模型可動(dòng)剩余油飽和度

3）新的端點(diǎn)標(biāo)定法因?yàn)閷?duì)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(duì)濮城沙三中6—10油藏，分別使用端點(diǎn)標(biāo)定法和常規(guī)相滲進(jìn)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(dá)到更高的擬合精度。

圖8 相滲端點(diǎn)標(biāo)定模型與常規(guī)相滲模型歷史擬合曲線對(duì)比

3 結(jié)論

1）利用孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)計(jì)算束縛水飽和度，進(jìn)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(jì)算方法只考慮孔隙度和滲透率2個(gè)參數(shù)，易于在油藏?cái)?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(diǎn)標(biāo)定，為油藏精細(xì)研究提供了新手段，能夠提高儲(chǔ)量認(rèn)識(shí)精度，提高了歷史擬合研究效率和精度。

3）對(duì)油藏的相滲標(biāo)準(zhǔn)化后再進(jìn)行端點(diǎn)標(biāo)定，雖然給束縛水飽和度和殘余油飽和度這2個(gè)重要相滲特征點(diǎn)的表征提供了方法，但不能對(duì)油水兩相共滲區(qū)域相對(duì)滲透率變化趨勢的非均質(zhì)性進(jìn)行表征。如果一個(gè)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(diǎn)標(biāo)定之前，先根據(jù)沉積微相進(jìn)行相滲分區(qū)。

4）因?yàn)楣奈廴締栴}，壓汞實(shí)驗(yàn)越來越少，如果采用離心法測毛細(xì)管力，應(yīng)用時(shí)建議參考本文的方法，結(jié)合油水相滲實(shí)驗(yàn)對(duì)殘余油飽和度計(jì)算關(guān)系式進(jìn)行校正，以確保研究成果符合油藏實(shí)際。