裂縫性砂礫巖油藏數(shù)值模擬

季迎春 （中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015）

在進(jìn)行邊底水裂縫砂礫巖稠油油藏開發(fā)過程中，由于基質(zhì)滲透率小，地下原油黏度大，原油流動性差，裂縫不發(fā)育區(qū)域油井產(chǎn)能低，因此天然裂縫是其開發(fā)過程中需考慮的重要因素。因為一方面裂縫的存在改善了砂礫巖油藏的滲流條件；另一方面邊底水沿開啟裂縫水竄，又會造成油井過早水淹［1］。

實際儲層中的天然裂縫分布極為復(fù)雜，需確定裂縫的發(fā)育特征、滲流能力和邊底水對油藏整體開發(fā)效果的影響［2］。油藏數(shù)值模擬通過歷史擬合合理地調(diào)整模型中一些不確定的油藏靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)，達(dá)到兩者的匹配統(tǒng)一。通過油藏數(shù)值模擬歷史擬合，發(fā)現(xiàn)和修正不合理的油藏描述數(shù)據(jù)，使油藏模型更加完善，更加接近油藏地下實際情況。油藏數(shù)值模擬是驗證地質(zhì)研究成果的有效方法之一［3］。

1 油藏概況

1.1 地質(zhì)概況

CP油田位于哥倫比亞西南部Yari次盆地西北部Ombu區(qū)內(nèi)，主要儲層為白堊系頂部Kc組碎屑巖，儲層非均質(zhì)性較強。Kc組巖性以灰白－灰綠色砂礫巖為主，巖性致密，局部發(fā)育砂巖層，為灰綠色含礫中－細(xì)砂巖。該段發(fā)育的砂巖為長石巖屑砂巖，巖心也較為致密，鏡下見強烈的壓實和膠結(jié)作用（灰質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)）。整套地層厚度平均38m左右，巖心測試表明，Kc組儲層孔隙度多在15%以下，滲透率多小于5mD，屬低孔低滲儲層，然而5口井的DST（鉆桿測試）結(jié)果顯示儲層滲透性相當(dāng)好，初期峰值產(chǎn)能較高，其中3口井平均峰值日產(chǎn)油為20t/d，而地下原油黏度3473mPa·s，原油可流動性差，這顯示裂縫極大地改善了儲層物性。

地層微電阻率掃描成像 （以下簡稱FMI）測井研究的結(jié)果是區(qū)域內(nèi)裂縫延伸方向為平行于主斷層及區(qū)域最大主應(yīng)力方向，在斷層附近約100m范圍內(nèi)受斷層影響，裂縫延伸方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，垂直于斷層方向［4］。

1.2 油藏開發(fā)特征

油田自2008年11月開始試采，共投產(chǎn)3口井，初期產(chǎn)能的差異受儲層巖性及物性影響，C5井附近FMI測井解釋裂縫相對不發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)能低，僅為4t/d；A3井和E8井裂縫發(fā)育產(chǎn)能高，平均日產(chǎn)油高達(dá)37.6t/d。

3口井初期含水率均不高 （6.4%）。2011年6月有A3井和C5井2口井因高含水關(guān)井；E8井含水也明顯上升，截止到2011年6月含水20%。該層裂縫比較發(fā)育，造成A3井底水水錐現(xiàn)象，導(dǎo)致含水上升較快；C5井離邊水近，導(dǎo)致其含水上升；E8井靠近斷層，裂縫發(fā)育，含水上升較快。

2 油藏數(shù)值模擬研究

2.1 選區(qū)模型建立

由于油藏含油面積大 （26.7km2），受軟件和計算機性能限制，無法建立雙重介質(zhì)模型開展全區(qū)研究，初期采用建立等效模型開展數(shù)值模擬工作。由于受地層裂縫發(fā)育非均質(zhì)嚴(yán)重的影響，模型很難反映地層實際特征，歷史擬合效果差。

因此采用選區(qū)開展數(shù)模研究工作，選擇具有代表性的E8井附近區(qū)域，在地質(zhì)研究定性描述的基礎(chǔ)上，初步建立了雙孔雙滲油藏數(shù)值模擬模型［4］。

E8井附近構(gòu)造相對簡單，砂層分布穩(wěn)定，且選區(qū)內(nèi)E8井生產(chǎn)時間長，選區(qū)范圍內(nèi)包含邊底水，可通過調(diào)整水體大小，模擬油藏的主要開發(fā)特征，即邊底水沿裂縫竄流影響油井產(chǎn)能和含水的變化規(guī)律。選區(qū)范圍內(nèi)包含控制地層裂縫發(fā)育方向的2條主要邊界斷層，可通過數(shù)值模擬開展裂縫發(fā)育方向受斷層影響范圍的定量研究。

2.2 裂縫滲流能力確定

由于裂縫的滲流能力受裂縫發(fā)育強度、裂縫寬度、裂縫密度以及裂縫填充情況等多種因素影響［5，6］，當(dāng)儲層裂縫發(fā)育程度低，儲層非均質(zhì)性相對弱時，裂縫滲透率與基質(zhì)滲透率比值較小；隨著儲層裂縫發(fā)育程度的提高，非均質(zhì)程度增加，裂縫滲透率與基質(zhì)滲透率比值增大。在不同油藏中裂縫滲透率與基質(zhì)滲透率比值不同［7］。

在研究裂縫滲流能力的過程中，根據(jù)單井常規(guī)測井解釋和FMI成像測井解釋結(jié)果，初期在裂縫系統(tǒng)滲透率建模時，根據(jù)確定的基質(zhì)滲透率模型，按照裂縫系統(tǒng)滲透率為基質(zhì)系統(tǒng)滲透率30倍的對應(yīng)關(guān)系建立裂縫系統(tǒng)的滲透率模型，裂縫系統(tǒng)滲透率范圍為200～600mD。通過對E8井日產(chǎn)液水平的擬合，未調(diào)整模型前E8井模型計算的日產(chǎn)液量遠(yuǎn)小于實際生產(chǎn)數(shù)據(jù) （如圖1所示），模型的滲流能力不能反映實際地層情況。分析原因是地下原油黏度大，超過3000mPa·s，按照達(dá)西定律初步估算，作為模型主要滲流通道的裂縫滲透率偏小，儲層的非均質(zhì)性要遠(yuǎn)高于初期的認(rèn)識。

通過增加儲層非均質(zhì)性，逐步調(diào)整裂縫滲透率與基質(zhì)滲透率比值，將模型裂縫網(wǎng)格系統(tǒng)的滲透率數(shù)量級提高，最終將裂縫系統(tǒng)滲透率提高到基質(zhì)系統(tǒng)滲透率的300倍，即裂縫滲透率調(diào)整為原來的10倍，裂縫滲透率范圍為2000～6000mD，模型日產(chǎn)液擬合效果好 （如圖2所示）。

2.3 裂縫發(fā)育方向研究

FMI測井研究的結(jié)果是區(qū)域內(nèi)裂縫延伸方向為平行于主斷層及區(qū)域最大主應(yīng)力方向，在斷層附近受斷層影響，裂縫延伸方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，垂直于斷層方向，根據(jù)單井統(tǒng)計結(jié)果，斷層影響范圍為100m左右。

圖1 模型調(diào)整前產(chǎn)液能力擬合曲線

圖2 模型調(diào)整后產(chǎn)液能力擬合曲線

圖3 模型調(diào)整前后含水率擬合曲線

在歷史擬合過程中，由于地質(zhì)建模受資料限制，未能準(zhǔn)確反映裂縫發(fā)育方向的展布規(guī)律，尤其是在裂縫發(fā)育方向受斷層影響發(fā)生轉(zhuǎn)變時過渡帶的影響，模型計算的E8井見水后含水上升過快，含水率擬合效果差 （如圖3所示）。

通過調(diào)整模型沿斷層附近不同距離范圍內(nèi)的裂縫網(wǎng)格的傳導(dǎo)率，既考慮到斷層附近裂縫發(fā)育方向受斷層影響，裂縫發(fā)育方向垂直于斷層方向，裂縫網(wǎng)格的傳導(dǎo)率沿斷層方向遠(yuǎn)小于垂直于斷層的方向，同時考慮到在裂縫發(fā)育方向發(fā)生轉(zhuǎn)變的區(qū)域存在過渡帶，為方便調(diào)整模型參數(shù)，減小對計算速度的影響，對距斷層100m左右，即距斷層90～110m沿垂直斷層方向的網(wǎng)格進(jìn)行局部加密，其他區(qū)域模型網(wǎng)格適當(dāng)加大。

最終調(diào)整距斷層90m范圍內(nèi)裂縫網(wǎng)格沿斷層方向的傳導(dǎo)率和垂直斷層方向的傳導(dǎo)率比值為1∶20（即沿斷層方向的傳導(dǎo)率小于垂直斷層方向的傳導(dǎo)率），在距斷層110m以外的范圍內(nèi)裂縫網(wǎng)格沿斷層方向的傳導(dǎo)率和垂直斷層方向的傳導(dǎo)率比值為20∶1，而在距斷層90～110m范圍內(nèi)平面上兩個方向裂縫傳導(dǎo)率的比值沿垂直斷層方向逐漸變化。

通過對模型進(jìn)行調(diào)整后油井含水率擬合較好 （如圖3所示），模型更準(zhǔn)確地反映了儲層裂縫的發(fā)育規(guī)律。

3 方案部署建議與效果

工區(qū)內(nèi)Kc組儲層為裂縫性砂礫巖儲層，儲層非均質(zhì)性強，基質(zhì)的滲透率低，地層原油黏度大，原油流動性差，裂縫是儲層的主要滲流通道，裂縫是否發(fā)育直接影響油井產(chǎn)能，因此開發(fā)井優(yōu)先部署在裂縫發(fā)育區(qū)；同時油藏邊底水發(fā)育，而區(qū)域上裂縫主要發(fā)育方向平行邊界大斷層的北東方向，在斷層附近90～110m范圍內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)變，變成垂直于斷層方向，因此，在靠近邊底水且斷層平行于油水界面的區(qū)域，避免在距斷層110m范圍布井；在油藏的中心區(qū)域水平井方向垂直于邊界大斷層方向；在遠(yuǎn)離邊底水區(qū)域，斷層附近水平井方向平行于該斷層方向。

現(xiàn)場實施時，充分考慮了兩者裂縫延伸方向上的差別，避免了油井過早水淹和水平井延伸方向?qū)λ骄a(chǎn)能的影響。投產(chǎn)的水平井初期產(chǎn)能是直井的3倍左右，見水時間推遲，無水采油期延長1倍，見水后含水上升速度減緩。

4 結(jié) 論

1）研究區(qū)儲層非均質(zhì)性強，通過調(diào)整模型裂縫滲透率與基質(zhì)滲透率比值，提高模型裂縫的滲流能力，從而反映油藏實際滲流特征。

2）裂縫受斷層影響，儲層裂縫發(fā)育方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，通過在模型中逐漸改變過不同區(qū)域不同方向裂縫傳導(dǎo)率比值，模擬裂縫發(fā)育方向的變化特點，能更準(zhǔn)確地提高地質(zhì)模型的精確度，提高歷史擬合效果，從而開展開發(fā)效果預(yù)測研究，指導(dǎo)開發(fā)方案部署。

［1］劉建軍，馮夏庭，劉先貴 .裂縫性砂巖油藏水驅(qū)效果的物理及數(shù)值模擬 ［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004，23（14）：2313～2318.

［2］陰國鋒，徐懷明，張廣群，等 .礫巖油藏裂縫特征及其對開發(fā)效果的影響——以克拉瑪依油田八區(qū)烏爾禾組油藏為例 ［J］.科技導(dǎo)報，2011，29 （15）：46～51.

［3］李允 .油藏模擬 ［M］.東營：石油大學(xué)出版社，1998.234.

［4］王偉 .哥倫比亞Ombu區(qū)Kc組裂縫描述和地質(zhì)建模 ［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2012，26（1）：139～144.

［5］王志章 .裂縫性油藏描述及預(yù)測 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.18～58.

［6］馮陳東，戴俊生，王霞田，等 .不同坐標(biāo)系中裂縫滲透率的定量計算 ［J］.石油學(xué)報，2011，32（1）：135～139.

［7］孫業(yè)恒 .裂縫性低滲透砂巖油藏數(shù)值模擬歷史擬合方法 ［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（2）：87～90.

［編輯］ 蕭 雨