基于沉積微相小層剩余油儲量計(jì)算方法

王超

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠，黑龍江 大慶 163513)

在油田開發(fā)階段，產(chǎn)量持續(xù)下降，為了穩(wěn)定產(chǎn)量，提高采收率，剩余油的分布一直是石油工作者追尋的主要目標(biāo)，也是油氣田開發(fā)過程中的一項(xiàng)極為重要的任務(wù)。國內(nèi)對此開展的研究比較多，目前確定剩余油分布的方法主要分定性和定量兩種。定量方法主要是通過數(shù)模進(jìn)行計(jì)算，該方法是首先建立油藏?cái)?shù)值模型，其中產(chǎn)量劈分考慮了實(shí)際射孔井段厚度及井底流動(dòng)壓力差，對研究區(qū)塊的地質(zhì)儲量、含水率及單井生產(chǎn)歷史進(jìn)行擬合。剩余油的分布精度取決于擬合公式，且擬合時(shí)間長。范子菲等[1]將4種儲集類型劃分為6類流動(dòng)單元，建立流動(dòng)單元三維地質(zhì)模型和數(shù)值模擬類型，表征剩余油分布規(guī)律；劉國靜[2]將已開發(fā)區(qū)塊分成4類，分析各類區(qū)塊的水驅(qū)特征和產(chǎn)量變化規(guī)律，給出各類區(qū)塊產(chǎn)量預(yù)測的優(yōu)選模型，并在該基礎(chǔ)上將水驅(qū)特征曲線與產(chǎn)量預(yù)測模型進(jìn)行聯(lián)解，對典型區(qū)塊開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。定性方法主要是依據(jù)地質(zhì)及開發(fā)特征確定剩余油富集規(guī)律。李會蘭[3]從水淹前后儲層特征對比分析入手，總結(jié)剩余油分布類型、形成原因及相應(yīng)的測井評價(jià)方法，并利用不同方法求取混合液地層水電阻率，計(jì)算水淹后儲層含油飽和度及產(chǎn)水率，進(jìn)行平面展布分布規(guī)律研究，充分挖掘?qū)觾?nèi)剩余油。但該方法耗時(shí)長、工作量大、對技術(shù)人員技術(shù)要求高，因此研究成果精度不高。隨著油田開發(fā)工作的不斷深入，為了解決儲采失衡的矛盾，對剩余油的計(jì)算要求必須精細(xì)到小層[4]。為此，筆者開展了剩余油精細(xì)計(jì)算方法研究，探討在細(xì)分小層后，根據(jù)沉積相邊界進(jìn)行剩余油精細(xì)計(jì)算，從而定量確定剩余油分布，為進(jìn)一步挖潛提供依據(jù)。

1 剩余油儲量確定

國內(nèi)外儲量計(jì)算方法有很多種，但就地質(zhì)儲量而言，目前在油田上應(yīng)用最廣泛的仍然是容積法[5,6]。該方法的原理是利用靜態(tài)資料計(jì)算油氣在儲層中所占的孔隙體積，其精確性取決于所提供靜態(tài)資料的精確程度及數(shù)量。該方法適用于任何勘探開發(fā)階段的油田，且無論油、氣藏屬于哪種圈閉類型、驅(qū)動(dòng)方式以及儲集類型等，因此得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用容積法計(jì)算地質(zhì)儲量是先通過油氣藏產(chǎn)油層有效厚度、孔隙度、含油飽和度以及儲層在平面上的展布確定含油氣面積，并明確油氣藏的溫壓條件及地層條件下的孔隙流體性質(zhì)，以此來計(jì)算油氣的地質(zhì)儲量[7～9]。剩余油儲量是已開發(fā)油氣藏油層中尚未采出的油氣，可以直接用容積法計(jì)算剩余油儲量。單井單層剩余油儲量的計(jì)算公式為：

式中：Ni為單井單層剩余油儲量，t；A為單井控制含油面積，km2；h為小層有效厚度，m；φ為單井單層有效孔隙度，%；So為含油飽和度，%；ρo為地面脫氣原油密度，t/m3；Boi為地面原油體積系數(shù)，1。

則小層剩余油儲量為：

式中：N為小層剩余油儲量，t；n為井點(diǎn)數(shù)量，口。

區(qū)塊剩余油儲量就等于各小層剩余油儲量之和。

1.1 單井單層剩余油儲量確定

h、φ及So，均可以通過解釋數(shù)據(jù)庫提取；ρo、Boi，同一油藏取值相同，通過測量容易確定；A與區(qū)塊井點(diǎn)的疏密程度有關(guān)，在井點(diǎn)密集的地方A小，而在井點(diǎn)稀疏的地方A大。關(guān)于A的確定，于潤濤等[10]提出利用三角網(wǎng)法確定，羅銀富等[11]提出從穩(wěn)態(tài)滲流方程出發(fā)，通過推導(dǎo)直接確定油井單井控制儲量。根據(jù)油田開發(fā)實(shí)際，提出利用2條原則確定A：①油井走中點(diǎn)，水井走邊；②將相邊界連線所劃分的區(qū)域連接起來。以圖1中的單井Y為例，陰影部分就是Y井的單井控制含油面積AY。AY的形狀是任意多邊形，由不同沉積相(相Ⅰ、相Ⅱ、相Ⅲ)的面積AⅠ、AⅡ、AⅢ組成：

AY=AⅠ+AⅡ+AⅢ

(3)

那么單井Y的小層剩余油儲量為：

NY=NⅠ+NⅡ+NⅢ

由于ρoⅠ/BoiⅠ、ρoⅡ/BoiⅡ、ρoⅢ/BoiⅢ在同一油藏，取值相同，因此式(4)可簡化為：

圖1 單井控制面積示意圖

1.2 參數(shù)確定

計(jì)算NⅠ所用的φⅠ、SoⅠ、hⅠ采用Y井的參數(shù)。計(jì)算NⅡ所用的φⅡ、SoⅡ、hⅡ應(yīng)采用AⅡ的中心點(diǎn)——虛擬井點(diǎn)Y1的參數(shù)(見圖1)。Y1井參數(shù)取值應(yīng)遵循3個(gè)原則：①取同相鄰井；②考慮砂體聯(lián)通；③井點(diǎn)最近原則。與Y1井相鄰的井有X1井、X2井、X3井、X4井、X5井等，依據(jù)上述3條原則，Y1井取井點(diǎn)X2的參數(shù)。同理，計(jì)算NⅢ時(shí)，采用井點(diǎn)X5的參數(shù)。

AⅠ、AⅡ、AⅢ都是不規(guī)則形狀，可以采用三角網(wǎng)格法[12,13]計(jì)算任意面積，即把區(qū)域的邊界曲線離散成多邊形，然后每條邊與原點(diǎn)組成三角形，求得矢量面積相加。

2 應(yīng)用實(shí)例分析

2.1 Y區(qū)塊概況

圖2 Y區(qū)塊P3層沉積微相平面圖

研究區(qū)Y區(qū)塊位于大慶長垣南部，于1971年投入開發(fā)，到2007年加密調(diào)整前，綜合含水率上升到81.05%。精細(xì)油藏描述研究表明，Y區(qū)塊P3層的沉積環(huán)境為三角洲內(nèi)前緣相，主要發(fā)育水下分流河道、分流河道、河道間主體薄層砂、河道間非主體薄層砂、濱淺湖，油層非均質(zhì)性嚴(yán)重(見圖2)，主要表現(xiàn)為垂向上不同油層差異較大，砂體發(fā)育、儲層物性及隔層變化較大；平面上受沉積環(huán)境及構(gòu)造影響，外前緣相滲透率方向性不明顯，而河道砂方向性明顯，直接影響水驅(qū)油方向及均勻性，致使剩余油分布較為復(fù)雜。應(yīng)用基于沉積微相小層剩余油儲量計(jì)算方法，確定了剩余油分布規(guī)律，指導(dǎo)了區(qū)塊加密調(diào)整。

2.2 基于沉積單元的剩余油儲量計(jì)算

采用基于沉積微相小層的剩余油儲量計(jì)算方法設(shè)計(jì)的儲量精細(xì)計(jì)算軟件，對Y區(qū)塊P3層的剩余油地質(zhì)儲量進(jìn)行計(jì)算。共整理了178口油、水井的數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件的數(shù)據(jù)處理功能生成小層數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)據(jù)庫中各井目前的So及φ，由任意多邊形面積計(jì)算方法得到A，從而進(jìn)行N的計(jì)算。

1)計(jì)算單元?jiǎng)澐?Y區(qū)塊P3層按儲量精細(xì)計(jì)算要求，將砂體類型合并劃分為表內(nèi)砂體和表外砂體。其中，對表內(nèi)砂體細(xì)分為河道砂體和非河道砂體；對表外砂體細(xì)分為Ⅰ類表外砂體和Ⅱ類表外砂體。河道砂體和非河道砂體又按h可進(jìn)一步劃分為5種類型：≥4.0m，2.0～4.0m，1.0～2.0m，1.0～0.4m，≤0.4m。對Ⅰ類表外砂體和Ⅱ類表外砂體可進(jìn)一步劃分為漸變和獨(dú)立2種砂體類型。按照河道薄層、河道厚層、非河道薄層砂和非河道厚層砂，獨(dú)立一類、獨(dú)立二類、漸變一類、漸變二類等類型，將單井的砂體厚度進(jìn)行劈分。其中薄層、厚層的劃分標(biāo)準(zhǔn)：厚層h≥0.5m，薄層h≤0.4m。Y區(qū)塊基本不會出現(xiàn)兩位小數(shù)的分層數(shù)據(jù)。

2)建立井網(wǎng) 目前應(yīng)用最廣泛的建立井網(wǎng)方法分別是分割歸并法[14]和井網(wǎng)生長法[15]。該次計(jì)算采用井網(wǎng)生長法，其基本思路是，先找出相對位置最近的兩點(diǎn)連接成一條直線，然后按照Delauny井網(wǎng)判別法找出第3個(gè)連接點(diǎn)，依據(jù)該原則繼續(xù)將全部區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)連接起來形成井網(wǎng)，再用沉積相帶線和斷層邊界控制不同沉積相的含油面積，最后采用三角網(wǎng)格法[16,17]計(jì)算任意面積，即把區(qū)域的邊界曲線離散成多變形，然后每條邊與原點(diǎn)組成三角形，求得三角矢量面積相加。

3)數(shù)據(jù)處理 在進(jìn)行地質(zhì)儲量精細(xì)計(jì)算之前，需要先將各項(xiàng)數(shù)據(jù)庫資料進(jìn)行整理，處理成儲量精細(xì)計(jì)算軟件可識別的標(biāo)準(zhǔn)格式，如，將井信息數(shù)據(jù)庫和區(qū)塊邊界文件按照要求導(dǎo)出為*.dbf格式文件(圖3)。

4)地質(zhì)儲量計(jì)算結(jié)果 根據(jù)容積法計(jì)算儲量和確定任意形狀面積原理，編制了任意面積儲量計(jì)算軟件，該軟件在Windows XP、Windows 2003、Windows 2007環(huán)境下，采用C++開發(fā)，界面如圖4所示。運(yùn)行儲量精細(xì)計(jì)算軟件，導(dǎo)入數(shù)據(jù)和邊界等信息，軟件先計(jì)算出單井控制面積，然后采用容積法計(jì)算出單井地質(zhì)儲量，經(jīng)過累加得到該區(qū)塊的小層剩余油地質(zhì)儲量。

圖3 井信息數(shù)據(jù)庫 圖4 儲量計(jì)算軟件界面

該次研究所需計(jì)算的P3層剩余油儲量計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1、2。最終計(jì)算得到研究區(qū)內(nèi)河道的N為172.336×104t，非河道的N為11.902×104t。

表1 純油區(qū)河道砂體儲量計(jì)算結(jié)果表

表2 純油區(qū)非河道砂體儲量計(jì)算結(jié)果表

2.3 儲量分析

根據(jù)單井剩余油儲量計(jì)算結(jié)果繪制剩余油分布圖(圖5)，從圖5上可以看出，Y區(qū)塊P3層剩余油主要呈條帶狀和點(diǎn)狀分布，分布在斷層、廢棄河道附近，河道邊部及內(nèi)部物性突變帶。具體可分為3種類型。

1)砂體構(gòu)型控制型剩余油 P3層為近岸水下分流河道，研究區(qū)密閉取心井P3層的單元夾層傾角為0～3°，垂向夾層間隔23～48cm，受河道內(nèi)部近水平夾層控制，剩余油分布于河道中上部。

2)河道邊部型剩余油 在河道邊部，因河道砂體側(cè)向變?yōu)楹拥篱g泥巖而尖滅，當(dāng)鉆井距河道砂體尖滅線幾十米、甚至數(shù)百米時(shí)，在河道砂體尖滅線與井之間，可形成豐富的剩余油。

3)差油層型剩余油 由于儲層厚度小、物性差，P3層的表外砂巖厚度1.5m，一類砂巖厚度0.4m，有效厚度0.3m，孔隙度21.6%，滲透率194mD，且位于井的分流線上，動(dòng)用差，形成差油層型剩余油。

斷層附近注采關(guān)系不完善，且上升盤斷層附近一般構(gòu)造較高，注入水不易在重力作用下形成水淹[18]。根據(jù)研究成果，在剩余油富集區(qū)加密完鉆新井11口(見圖6)。

圖5 Y區(qū)塊P3層剩余油分布圖 圖6 Y區(qū)塊P3層沉積微相及加密井位圖

井號單井有效厚度/m日產(chǎn)液/m3日產(chǎn)油/t含水率/%J11.718.04.774.0J25.132.06.878.9J33.225.07.86.8J44.218.07.956.1J52.080.06.292.3J63.351.012.874.9J74.838.028.525.0J84.935.06.38.0J93.041.027.233.8J105.130.014.751.0J112.47.06.515.0平均值3.634.111.865.5

投產(chǎn)情況如表3所示，平均單井有效厚度3.6m，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液34.1t，日產(chǎn)油11.8t，綜合含水率65.5%。其中，含水率小于50%的井有5口，主要位于上升盤斷層附近；含水率50%～90%的井有5口，主要位于分流河道附近和河道邊部或變差帶，由分流河道遮擋和物性突變控制。投產(chǎn)結(jié)果表明，基于沉積微相小層剩余油儲量計(jì)算方法計(jì)算的剩余油分布狀況與實(shí)際地質(zhì)分析結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)際相符合。

3 結(jié)論

1)基于沉積微相小層剩余油儲量計(jì)算方法，精確確定單井控制面積，實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算單井單層剩余油儲量，使剩余油儲量計(jì)算更加合理。

2)基于沉積微相小層剩余油儲量計(jì)算方法，利用油田開發(fā)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫資料，可以計(jì)算出單井不同類型砂體地質(zhì)儲量，實(shí)現(xiàn)了對沉積單元和不同沉積相分別進(jìn)行剩余油儲量精細(xì)計(jì)算的要求。

3)通過實(shí)例計(jì)算和儲量分析，在剩余油富集區(qū)設(shè)計(jì)并完鉆加密井11口，平均單井有效厚度3.6m，投產(chǎn)初期平均日產(chǎn)液34.1t、日產(chǎn)油11.8t、綜合含水率65.5%。