儲(chǔ)量動(dòng)用程度對(duì)理論水驅(qū)遞減規(guī)律的影響分析*

劉英憲 陳曉明

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

遞減率是油田開(kāi)發(fā)規(guī)律研究的重要指標(biāo)之一，已開(kāi)發(fā)油田產(chǎn)量遞減規(guī)律是否合理，關(guān)系到對(duì)油田下一步開(kāi)發(fā)策略的制定和調(diào)整。國(guó)內(nèi)已有大量研究人員從不同方面研究了理論遞減率的計(jì)算方法和影響因素[1-10]，為科學(xué)認(rèn)識(shí)油田遞減規(guī)律奠定了重要基礎(chǔ)。目前，在水驅(qū)油田開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)體系中，常用的遞減率分級(jí)評(píng)價(jià)往往依靠實(shí)際遞減數(shù)據(jù)與理論圖版進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)價(jià)目前實(shí)際發(fā)生的遞減率是否合理[2]。筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，部分油田在評(píng)價(jià)過(guò)程中，其水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度的高低往往會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。為使評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、合理，筆者分析了水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度對(duì)水驅(qū)遞減率理論圖版的影響，供油田開(kāi)發(fā)工作者在實(shí)際工作中參考使用。

1 理論水驅(qū)遞減規(guī)律

文獻(xiàn)[1-6]詳細(xì)推導(dǎo)了水驅(qū)砂巖油藏理論遞減公式，文獻(xiàn)[1]提出的理論遞減率公式為

(1)

式(1)中：D為遞減率，1/a；fw為含水率，f；Ql為年產(chǎn)液量，104m3；t為時(shí)間，a。

引入以下等式變換：

(2)

式(2)中：R為水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量采出程度，f；Qo為年產(chǎn)油量，104m3；NR為水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量，104m3。

將式(2)代入式(1)并化簡(jiǎn)得

(3)

若油田定液量生產(chǎn)，那么

(4)

結(jié)合張氏理論含水上升率計(jì)算方法[11]與式(4)，即可獲得定液量條件下理論遞減率與含水率的理論圖版；若能獲取油田液量變化規(guī)律，利用式(1)即可獲得任意液量變化規(guī)律條件下的遞減率理論圖版。需要注意的是，文獻(xiàn)[11]中定義含水上升率為采出1%可采儲(chǔ)量的含水上升值，而本文定義為采出1%動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量的含水上升值，應(yīng)用文獻(xiàn)[11]計(jì)算時(shí)，根據(jù)定義簡(jiǎn)單修正即可。

2 理論遞減率公式的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)的依據(jù)

我國(guó)目前投入開(kāi)發(fā)的水驅(qū)陸相沉積油田最重要的特點(diǎn)之一就是儲(chǔ)層橫向變化較快，一套注采井網(wǎng)難以控制全部砂體。圖1是常見(jiàn)的陸相沉積油田注采井網(wǎng)與砂體的匹配關(guān)系示意圖，圖中可以反映靜態(tài)地質(zhì)因素影響下的水驅(qū)動(dòng)用情況，對(duì)于采油井而言，砂體(b)無(wú)法被注入水波及，該類(lèi)砂體是無(wú)法得到水驅(qū)動(dòng)用的。很顯然，未被水驅(qū)動(dòng)用的儲(chǔ)量不應(yīng)被納入到式(1)與式(2)的計(jì)算，否則會(huì)引起理論曲線(xiàn)的不準(zhǔn)確。而礦場(chǎng)遞減率理論圖版制作過(guò)程中往往忽略這種水驅(qū)動(dòng)用程度的差異，直接用地質(zhì)儲(chǔ)量N代替了水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量NR，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果有所偏差。

圖1 陸相沉積油田注采井間砂體分布示意圖

渤海油田目前投入開(kāi)發(fā)的主力油田均為陸相沉積油藏，多數(shù)油田注采井距以300～500 m為主，部分油田達(dá)到500 m以上。由于油田內(nèi)部部分砂體橫向變化較快，導(dǎo)致一套井網(wǎng)對(duì)部分砂體無(wú)法完全控制，此外個(gè)別小層污染以及水竄通道的形成也會(huì)影響水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度的大小[12]。從渤海典型油田的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(2018年)可以發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)油田水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度無(wú)法達(dá)到100%，大部分油田為80%左右，個(gè)別油田在60%左右(表1)。

表1 渤海典型油田水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度(2018年)

2.2 基于水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度的理論遞減率公式

基于理論遞減率的推導(dǎo)過(guò)程及上述內(nèi)容，對(duì)于水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量與地質(zhì)儲(chǔ)量相差較大的油田，式(3)可表示為

(5)

式(5)中：N為地質(zhì)儲(chǔ)量，104m3。

若油田定液量生產(chǎn)，那么

(6)

引入水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度ER=NR/N,可得

(7)

若油田定液量生產(chǎn)，那么

(8)

從式(7)和式(8)可以看出，不同的水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度會(huì)直接影響理論遞減率曲線(xiàn)的幅度。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，以定液量開(kāi)發(fā)油藏為例，結(jié)合文獻(xiàn)[1]中提供的油田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，繪制不同水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度影響下的理論遞減曲線(xiàn)，如圖2所示。從圖2可以看出，相同的采液速度條件下，水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量越低，遞減率越大；相反，若油田水驅(qū)動(dòng)用程度得到提高，那么其理論遞減率偏離于原理論曲線(xiàn)向更低方向發(fā)展。在油田開(kāi)發(fā)基本維持穩(wěn)定的條件下，水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度的變化在一定程度上會(huì)影響實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)與理論曲線(xiàn)偏差的程度。

需要說(shuō)明的是，本文提出的修正思路也可直接應(yīng)用于文獻(xiàn)[1]提出的變液量的理論遞減計(jì)算公式。

圖2 不同水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度影響下的渤海SZ油田理論遞減曲線(xiàn)(采液速度為1.0)

3 實(shí)例應(yīng)用

渤中28S油田是渤海典型整裝油田之一，屬淺水三角州沉積，平均滲透率2 300 mD，孔隙度為32%，地層原油平均黏度為22 mPa·s，于2009年采用人工注水方式投入開(kāi)發(fā)，油田相對(duì)滲透率曲線(xiàn)如圖3所示。該油田2011—2016年老區(qū)液量基本保持穩(wěn)定，根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上中高滲透率水驅(qū)砂巖油藏開(kāi)發(fā)水平分級(jí)》[13]中的方法，結(jié)合油田的動(dòng)態(tài)資料情況，本處采用吸水剖面數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法計(jì)算得到水驅(qū)動(dòng)用程度，如表2所示。從表2可以看出，由于油田較強(qiáng)的非均質(zhì)性，隨著注水的不斷深入，會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的注入水單層、單向突進(jìn)現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致水驅(qū)動(dòng)用程度隨含水的增加出現(xiàn)了不同幅度的下降。直至2016年通過(guò)加大分層調(diào)配力度并輔以調(diào)驅(qū)、調(diào)剖等手段，該油田水驅(qū)動(dòng)用程度下降趨勢(shì)才得到了較大緩解。

圖3 渤中28S油田相對(duì)滲透率曲線(xiàn)

表2 渤中28S油田開(kāi)發(fā)基本數(shù)據(jù)表

3.1 定液量理論遞減分析

在2011—2016年期間，該油田老區(qū)年產(chǎn)液量變化幅度較小，因此，結(jié)合油田實(shí)際生產(chǎn)形勢(shì)，首先采用定液量方式對(duì)理論遞減情況進(jìn)行分析。取該油田2011—2016年均采液速度為6.25%，利用文獻(xiàn)[11]提供的方法，獲得含水率與含水上升率之間的結(jié)果，結(jié)合式(6)繪制不同水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度條件下的理論遞減率圖版，同時(shí)，將歷史數(shù)據(jù)與理論遞減率曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，如圖4所示。

圖4 渤中28S油田歷年遞減率與理論遞減關(guān)系對(duì)比圖

從圖4可以看出，該油田自然遞減率持續(xù)降低，若不考慮動(dòng)用程度變化(即動(dòng)用程度為1.0)，實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)逐步偏離理論曲線(xiàn)，且差距有逐步增加的趨勢(shì)。當(dāng)引入儲(chǔ)量水驅(qū)動(dòng)用程度后，實(shí)際數(shù)據(jù)明顯與新方法的遞減規(guī)律吻合程度更好，表明新方法能夠更加合理地描述油田理論遞減趨勢(shì)，同時(shí)也說(shuō)明在實(shí)際動(dòng)態(tài)分析過(guò)程中應(yīng)注意水竄、無(wú)效水循環(huán)等原因造成的水驅(qū)動(dòng)用程度下降而導(dǎo)致的遞減率變化問(wèn)題。因此，在開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)過(guò)程中應(yīng)考慮到該情況，以合理分析遞減率偏離原理論曲線(xiàn)的原因，制定相應(yīng)的注采調(diào)整策略。

3.2 變液量理論遞減分析

雖然在2011—2016年期間該油田老區(qū)實(shí)際產(chǎn)液量變化較小，但并不代表該生產(chǎn)情況一定符合該類(lèi)油田開(kāi)發(fā)規(guī)律和地下能力。為進(jìn)一步分析遞減的合理性，利用油田相滲數(shù)據(jù)繪制了無(wú)因次比采液指數(shù)曲線(xiàn)，如圖5所示。從圖5可以看出，根據(jù)無(wú)因次比采液指數(shù)曲線(xiàn)，該油田在含水超過(guò)30%后具備液量進(jìn)一步提高的趨勢(shì)，但油田投產(chǎn)后由于注水能力、井網(wǎng)完善以及出砂等因素影響，油田老區(qū)產(chǎn)液量在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)一直維持穩(wěn)定。為進(jìn)一步分析油田合理遞減水平，在定液量理論遞減分析的基礎(chǔ)上，引入文獻(xiàn)[1]的方法，繪制了考慮液量上升的理論圖版(動(dòng)用程度0.8)，如圖6所示。

圖5 渤中28S油田無(wú)因次比采液指數(shù)曲線(xiàn)

圖6 渤中28S油田歷年遞減率與理論遞減關(guān)系對(duì)比圖

從圖6可以看出，對(duì)于注水開(kāi)發(fā)油田而言，在地層能量得到較好保持的前提下，如果油田產(chǎn)液能力得到釋放，可以使油田自然遞減得到進(jìn)一步降低。這表明，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)重視注水以保證地層能量，并在此基礎(chǔ)上確保油田液量得到釋放，不僅有助于產(chǎn)量的提高，也有助于切實(shí)改善油田開(kāi)發(fā)指標(biāo)。

4 結(jié)論

在理論遞減率模型計(jì)算公式中引入水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度，對(duì)已有的遞減率理論曲線(xiàn)算法進(jìn)行修正，使其更符合油田開(kāi)發(fā)實(shí)際，對(duì)油田實(shí)際工作中的動(dòng)態(tài)分析與開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)更具有現(xiàn)實(shí)意義。在依靠理論遞減率進(jìn)行開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)于儲(chǔ)層橫向變化快、注采連通性較差的油田，應(yīng)充分考慮水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度的影響，以使評(píng)價(jià)結(jié)果客觀(guān)、合理。需要注意的是，理論遞減曲線(xiàn)是否具有代表性，很大程度上取決于該油田相滲曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的含水上升規(guī)律能否準(zhǔn)確描述油田真實(shí)的含水上升規(guī)律，因此應(yīng)用中需要根據(jù)實(shí)際情況做具體分析。