復(fù)雜斷塊油田動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算實(shí)例分析

黃冬梅 李 標(biāo) 李正健 王 一 唐慧敏 楊 勇

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

復(fù)雜斷塊油田動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算實(shí)例分析

黃冬梅 李 標(biāo) 李正健 王 一 唐慧敏 楊 勇

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

南海西部北部灣盆地流沙港組復(fù)雜斷塊油藏具有沉積范圍小、砂體橫向變化快、地震資料品質(zhì)差、儲(chǔ)層難以識(shí)別的特點(diǎn)。采用容積法計(jì)算儲(chǔ)量的準(zhǔn)確度受到了限制，導(dǎo)致對(duì)油田的開發(fā)潛力認(rèn)識(shí)不清。以WZN油田6H井為例，采用物質(zhì)平衡法計(jì)算該井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，并結(jié)合地震、地質(zhì)資料驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，為該井區(qū)進(jìn)一步調(diào)整挖潛提供儲(chǔ)量基礎(chǔ)。

復(fù)雜斷塊； 物質(zhì)平衡； 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量； 解析法； 圖解法

油藏儲(chǔ)量是進(jìn)行油田勘探開發(fā)、確定投資與建設(shè)規(guī)模、評(píng)估油田資源性資產(chǎn)的重要依據(jù)[1]。因此，儲(chǔ)量計(jì)算的精確與否至關(guān)重要。受油藏生、儲(chǔ)、蓋的形成演化以及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晚期快速成藏等作用的影響，南海西部北部灣盆地流沙港組以復(fù)雜斷塊油藏為主。油田范圍內(nèi)斷層多、油氣水系統(tǒng)復(fù)雜、儲(chǔ)層橫向變化快。由于復(fù)雜斷塊油藏參數(shù)的選取存在一定的困難，用容積法計(jì)算油藏靜態(tài)地質(zhì)儲(chǔ)量的準(zhǔn)確性受到限制，因此在此類油田開發(fā)調(diào)整時(shí)經(jīng)常采用動(dòng)態(tài)法來(lái)計(jì)算油田的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量并以此作為油田調(diào)整挖潛的儲(chǔ)量基礎(chǔ)[2]。計(jì)算油田動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的方法主要有物質(zhì)平衡法[3]、試井解釋法[4]、水驅(qū)曲線法[5]等。其中，試井解釋法和水驅(qū)曲線法受復(fù)雜斷塊油藏邊界影響較大，計(jì)算結(jié)果誤差較大；而物質(zhì)平衡法原理簡(jiǎn)單,運(yùn)算容易,便于掌握,依賴地質(zhì)資料少,能避免某些復(fù)雜地質(zhì)因素給儲(chǔ)量計(jì)算和動(dòng)態(tài)分析帶來(lái)的困難, 并能獲得比較滿意的結(jié)果[6]，因此成為計(jì)算復(fù)雜斷塊油田動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的主要方法。目前應(yīng)用物質(zhì)平衡法計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的軟件有IPM軟件、PEOffice軟件等，其中IPM軟件將物質(zhì)平衡法中的解析法與圖解法相結(jié)合，提高了結(jié)果的準(zhǔn)確性，是日常油藏工作中常用的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算軟件。本次研究以WZN油田6H井為例，介紹了IPM軟件計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的原理；采用物質(zhì)平衡法中的解析法和圖解法計(jì)算了該井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量；結(jié)合地震、地質(zhì)資料驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，為復(fù)雜斷塊油田后期調(diào)整挖潛奠定基礎(chǔ)。

1 物質(zhì)平衡法計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量原理

物質(zhì)平衡方程表述了所有流入、流出和保留在油藏中物質(zhì)的關(guān)系[7]。物質(zhì)平衡方程的概念由Schilthuis于1941年提出，方程最簡(jiǎn)單的體積形式可寫為：

原始體積=剩余體積+移走的體積

(1)

物質(zhì)平衡方程的一般形式為[7]：

(2)

式中：N—— 原始石油地質(zhì)儲(chǔ)量，m3；

Np—— 累計(jì)產(chǎn)油量，m3；

Bo—— 當(dāng)前原油地層體積系數(shù)，f；

Rp—— 累計(jì)生產(chǎn)氣油體積比；

Rs—— 當(dāng)前天然氣溶解度，f；

Bg—— 當(dāng)前天然氣地層體積系數(shù),f；

We—— 累計(jì)水侵量，m3；

Wp—— 累計(jì)產(chǎn)水量，m3；

Bw—— 水的地層體積系數(shù)，f；

Ging—— 累計(jì)注入氣量,m3；

Bging—— 注入氣的地層體積系數(shù),f；

Wing—— 累計(jì)注入水量,m3；

Bwi—— 地層水原始地層體積系數(shù)，f；

Boi—— 原油原始地層體積系數(shù)，f；

Rsi—— 原始油藏壓力下的天然氣溶解度，f；

m—— 氣頂氣體積與原油體積的比值；

Bgi—— 天然氣原始地層體積系數(shù),f；

Cw—— 水的壓縮系數(shù)，MPa-1；

Swi—— 原始含水飽和度,f；

Cf—— 巖石的壓縮系數(shù)，MPa-1；

Δp—— 油藏平均壓力變化值，MPa。

Havlena和Odeh用更簡(jiǎn)練的形式表達(dá)了物質(zhì)平衡方程[8]：

F=N[Eo+mEg+Ef,w]+(We+WingBw+GingBging)

(3)

式中：F—— 累計(jì)產(chǎn)油量，104m3；

Eo—— 原油及原始溶解氣的膨脹系數(shù)，無(wú)量綱；

Eg—— 氣頂氣膨脹系數(shù)，無(wú)量綱；

Ef,w—— 原生水和孔隙體積的膨脹系數(shù)，無(wú)量綱。

為簡(jiǎn)便起見，假設(shè)沒有采用注氣、注水維持油藏壓力，式(3)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

F=N[Eo+mEg+Ef,w]+We

(4)

或

F=Np[Bo+(Rp-Rs)Bg]+WpBw

(5)

Eo用原油地層體積系數(shù)可表示為：

Eo=(Bo-Boi)+(Rsi-Rs)Bg

(6)

Eg用式(7)計(jì)算：

Eg=Boi(BgBgi-1)

(7)

Ef，w用式(8)計(jì)算：

(8)

則彈性系數(shù)Et用式(9)表示：

Et=Eo+mEg+Ef,m

(9)

式中：Et—— 彈性系數(shù)，取決于PVT和儲(chǔ)層參數(shù)，無(wú)量綱。

若油藏?zé)o原始?xì)忭敚?4)可變形為：

(10)

對(duì)已開發(fā)油藏，式(10)中F、Eo都為已知參數(shù)，因此計(jì)算未飽和封閉彈性驅(qū)油藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的關(guān)鍵在于計(jì)算水侵量We。因?yàn)樗畬淤Y料具有很大的不確定性，因此所有的水侵模型參數(shù)都需要通過對(duì)油藏動(dòng)態(tài)的模擬來(lái)校核。常用的水侵?jǐn)?shù)學(xué)模型主要有：罐狀水層模型、Schilthuis穩(wěn)態(tài)模型、Hurst修正穩(wěn)態(tài)模型、Van Everdingen-Hurst非穩(wěn)態(tài)模型、Carter-Tracy非穩(wěn)態(tài)模型、Fetkovich模型。不同水侵模型適用條件不同，根據(jù)6H井區(qū)弱邊水特征選用Van Everdingen-Hurst非穩(wěn)態(tài)模型。

Van Everdingen-Hurst非穩(wěn)態(tài)水侵模型為[7]：

We=BΔpWeD

(11)

式中：B—— 水侵系數(shù)，m3MPa；

WeD—— 無(wú)量綱水侵量。

其中，無(wú)量綱水侵量WeD大小可根據(jù)圖版查詢得到[7]。

在直角坐標(biāo)系上繪制FEo-WeEo圖。若設(shè)定的水層參數(shù)正確，則圖形將為一條直線，N為截距，水侵系數(shù)B為斜率。

物質(zhì)平衡法計(jì)算油藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的關(guān)鍵是得到水侵量。IPM軟件中將解析法和圖解法相結(jié)合，相互驗(yàn)證，增加了動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算的準(zhǔn)確性。

(1) 解析法。解析法是用一種非線性回歸方法估計(jì)未知油藏參數(shù)。解析法中，首先需要給不確定參數(shù)(包括地質(zhì)儲(chǔ)量、水層滲透率、厚度、寬度、水體體積)一個(gè)初始值，為保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，不確定參數(shù)初始值應(yīng)盡量與區(qū)塊地質(zhì)油藏特征吻合；然后根據(jù)式(2)和式(11)確定油藏壓力和次要流體的產(chǎn)量，計(jì)算主要流體產(chǎn)量和水侵量；最后將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的累計(jì)產(chǎn)量與壓力曲線進(jìn)行對(duì)比。若擬合結(jié)果較好則完成擬合，給定的地質(zhì)儲(chǔ)量即為動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量；若擬合較差，則回歸一個(gè)合理的數(shù)值重新擬合，直至擬合效果較好且不確定參數(shù)符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)為止。

(2) 圖解法。圖解法是指根據(jù)解析法計(jì)算過程中得到的產(chǎn)量、水層參數(shù)、水侵量等數(shù)值，繪制FEo-WeEo圖，圖形與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)即動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。

最后需要對(duì)比解析法和圖解法計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的大小，若兩者差別較小則完成計(jì)算，若差距較大則應(yīng)重新計(jì)算。

2 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算

2.1 油藏地質(zhì)特征

WZN油田位于南海北部灣盆地，6H井區(qū)屬于斷層切割的構(gòu)造-巖性圈閉。地下原油密度中等；地下原油黏度低；原始溶解氣油比低；飽和壓力低，地飽壓差較大，為未飽和油藏。油藏中部壓力系數(shù)1.32，屬異常高壓地層。油藏被斷層和巖性邊界封閉，為半封閉小斷塊巖性油藏，其驅(qū)動(dòng)類型為彈性驅(qū)動(dòng)、弱邊水驅(qū)動(dòng)，天然能量有限。

2.2 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征

早期計(jì)算6H井區(qū)探明地質(zhì)儲(chǔ)量55×104m3。截至2015年10月底，6H井平均日產(chǎn)油35 m3，含水率為10.1%，地層壓力系數(shù)為0.59，累計(jì)產(chǎn)油17.89×104m3，采出程度為32.5%。

6H井區(qū)屬弱邊水低氣油比油藏。根據(jù)6H井累計(jì)產(chǎn)油量與壓力系數(shù)關(guān)系曲線(見圖1)，預(yù)測(cè)該井衰竭式開發(fā)累計(jì)產(chǎn)油量可達(dá)到20.41×104m3，衰竭式開發(fā)采收率可達(dá)37.0%。這與弱邊水低氣油比衰竭式開發(fā)通常的結(jié)果相矛盾，初步估計(jì)該井區(qū)早期計(jì)算的探明地質(zhì)儲(chǔ)量偏小，因此有必要對(duì)該井區(qū)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量進(jìn)行重新計(jì)算。

圖1 6H井累計(jì)產(chǎn)油量與壓力系數(shù)關(guān)系曲線

根據(jù)6H井區(qū)的油藏地質(zhì)特征建立物質(zhì)平衡模型。該油組采取衰竭式開發(fā)，油層壓力隨時(shí)間變化，因此選擇非穩(wěn)態(tài)模型，其中Van Everdingern-Hurst模型擬合效果較好。根據(jù)油藏形態(tài)選擇線性水驅(qū)模型及封閉邊界。

圖2為動(dòng)用儲(chǔ)量敏感性分析圖。該圖表明6H井動(dòng)用儲(chǔ)量在140×104m3～160×104m3時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，最小標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的動(dòng)用儲(chǔ)量為151.12×104m3。圖3為6H井解析法擬合效果圖，圖4為圖解法擬合效果圖。采用2種方法擬合的效果均較好。擬合結(jié)果表明6H井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為151.12×104m3，邊水水體體積為1 488.55×104m3，水體倍數(shù)約為10，這與地質(zhì)工作者的認(rèn)識(shí)一致。另外6H井能量圖表明，6H井早期以彈性驅(qū)動(dòng)為主，后期以邊水驅(qū)為主(見圖5)，這與油藏工程人員對(duì)6H井開發(fā)規(guī)律的認(rèn)識(shí)一致。

圖2 6H井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量敏感性分析圖

計(jì)算的6H井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是早期計(jì)算的探明地質(zhì)儲(chǔ)量的3倍。

圖3 6H井解析法擬合圖

圖4 6H井圖解法擬合圖

圖5 6H井能量圖

3 應(yīng)用分析

受砂體厚度薄、橫向變化快、儲(chǔ)層連通性復(fù)雜等特性的影響，WZN油田流沙港組通過地震資料識(shí)別油組的難度較大。根據(jù)新采集的地震資料，油層西邊砂體巖性邊界有向西擴(kuò)的可能。另外，由于探井鉆遇了2 m厚的干層，早期計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量時(shí)認(rèn)為干層發(fā)育穩(wěn)定，將干層以下的水層對(duì)應(yīng)的在構(gòu)造高部位的油層計(jì)算為控制儲(chǔ)量。但根據(jù)目前的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，干層可能不具備縱向封隔作用，導(dǎo)致6H井動(dòng)用了部分控制儲(chǔ)量。

基于以上研究成果，將6H井區(qū)巖性邊界向西擴(kuò)大，重新計(jì)算出的該井探明儲(chǔ)量，約150×104m3。該結(jié)論與6H井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果接近，可作為調(diào)整挖潛的儲(chǔ)量基礎(chǔ)。根據(jù)研究結(jié)果，建議在6H井區(qū)增加 1注、1采，預(yù)計(jì)增油26.35×104m3。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1) 運(yùn)用IPM軟件，將物質(zhì)平衡法中的解析法和圖解法相結(jié)合，使動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性得到了大幅度的提高。

(2) 6H井區(qū)計(jì)算的動(dòng)態(tài)地質(zhì)儲(chǔ)量為151.12×104m3，為早期探明地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算值的3倍。分析認(rèn)為，6H井區(qū)巖性邊界有向西擴(kuò)大的潛力，且該井動(dòng)用了下部的控制儲(chǔ)量?；诖?，建議在該井區(qū)增加1注、1采2口調(diào)整井，預(yù)計(jì)增油26.35×104m3。

[1] 劉維永,周晶,趙春明,等.渤海復(fù)雜斷塊油田儲(chǔ)量評(píng)價(jià)技術(shù)[J].石油地質(zhì)與工程,2013,27(1)：46-49.

[2] 劉振宇，張應(yīng)安，呂秀鳳，等.利用壓力動(dòng)態(tài)資料估算單井控制儲(chǔ)量[J].鉆采工藝，2004，27(1)：24-27.

[3] 曾惠慶,黃天星.潿10-3N油田動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算[J].中國(guó)海上油氣,1995,9(1)：48-52.

[4] 何亞寧，劉茂果，劉艷俠，等.利用壓恢試井資料計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量[J].石油化工應(yīng)用，2010，29(11)：51-53.

[5] 劉宗賓,劉英憲,張?chǎng)?等.水驅(qū)曲線法在SEC上市儲(chǔ)量評(píng)估中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)海上油氣,2013,25(3)：35-38.

[6] 牛世忠,尹麗娜,閆江慧,等.應(yīng)用物質(zhì)平衡方程預(yù)測(cè)油田注采比[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào),2003,15(2)：46-49.

[7] 塔雷克·艾哈邁德.油藏工程手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:472-477.

[8] 塔雷克·艾哈邁德.油藏工程手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:482-483.

Research on Dynamic Reserves Calculation in Complex Fault-Block Oil Field

HUANGDongmeiLIBiaoLIZhengjianWANGYiTANGHuiminYANGYong

(CNOOC Zhanjiang Co. Ltd., Zhanjiang Guangdong 524057, China)

There are features, such as small sedimentary range, fast change of sand body plane, poor seismic data quality and difficult identification of reservoir in the complex fault-block oil field of Liushagang formation, Beibu Gulf Basin in western South China Sea. These features lead to the limitation of calculation of reserves by the normal volume method. This article takes 6H well in WZN oilfield as an example to introduce how to calculate the dynamic reserves with material balance method, and uses the earthquake and geological experiences to verify the accuracy of the results of dynamic reserves calculation. This provides a solid foundation for further adjustment of the field.

complex fault-block oil field; material balance; dynamic reserves; analytic method; graphic method

2016-05-17

“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“南海西部海域低滲油藏勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”(206ZX05024-006)

黃冬梅(1983 — )，女，湖北松滋人，碩士，工程師，研究方向?yàn)橛筒毓こ獭?/p>

TE377

A

1673-1980(2017)01-0020-04