隔夾層參數(shù)對(duì)底水油藏注水效果影響數(shù)值模擬研究
——以渤海A 油藏為例

孫恩慧，楊東東，楊 威，劉博偉，譚 捷

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

大量礦場數(shù)據(jù)表明，隔夾層在底水油藏水平開采中，對(duì)底水錐進(jìn)具有較好的抑制作用[1]，不僅能夠減緩底水上升速度，還能改變底水上升路徑。此外，隔夾層的存在對(duì)油藏剩余油的分布也具有直接的影響[2–3]，其中，隔夾層的大小、位置、滲透性和產(chǎn)能密切相關(guān)。因此，分析隔夾層參數(shù)對(duì)底水油藏的高效開發(fā)具有重要意義。目前，國內(nèi)外針對(duì)存在隔夾層的底水油藏的研究，主要是圍繞不同水平井參數(shù)對(duì)開發(fā)效果的影響，而隔夾層參數(shù)對(duì)底水油藏水平開發(fā)效果影響的研究還不夠深入[4–12]。

本文基于渤海A 油藏的基本參數(shù)，通過建立含隔夾層的底水油藏?cái)?shù)值模型，研究底水油藏中隔夾層長度、隔夾層寬度、隔夾層高度、隔夾層厚度、隔夾層滲透率等參數(shù)對(duì)注水開發(fā)效果的影響程度。從采出程度和含水上升的角度，分析隔夾層的長度以及高度對(duì)注水開發(fā)效果的影響，為含隔夾層的底水油藏的高效開發(fā)提供依據(jù)。

1 隔夾層參數(shù)敏感性分析

設(shè)計(jì)含隔夾層的底水油藏?cái)?shù)值模型，儲(chǔ)層水平滲透率2 000×10–3μm2，原油黏度350 mPa·s，地層厚度20 m。設(shè)計(jì)兩口水平井采油生產(chǎn)，井距300 m，兩口水平井中間設(shè)計(jì)1 口直井注水。模型網(wǎng)格設(shè)置為80×40×40 個(gè)，X、Y、Z 網(wǎng)格大小分別為25，25，1 m，縱向上網(wǎng)格自上而下1～20 層為油層，21～40層為水層。水體采用FK 水體，水體倍數(shù)為300 倍，水平井于油藏頂部隔夾層上方開采，模擬方案采用水平井定液量生產(chǎn)，產(chǎn)液量為1 000 m3/d，定義直井在生產(chǎn)井含水97%時(shí)射孔注水，經(jīng)濟(jì)極限含水率為98%。PVT、相滲曲線等數(shù)據(jù)采用A 油藏實(shí)際數(shù)據(jù)。

為了定量分析隔夾層參數(shù)（長度、寬度、高度、厚度、滲透率）對(duì)底水油藏直井注水開發(fā)效果的影響，分別用隔夾層長度比、隔夾層寬度比、隔夾層高度比、隔夾層厚度比以及隔夾層滲透率比描述隔夾層參數(shù)對(duì)直井注水開發(fā)效果的影響。隔夾層長度比定義為隔夾層長度與水平段長度的比值，取值為1.0～2.4；隔夾層寬度比定義為隔夾層寬度與兩口水平井距離的比值，取值為0.6～1.6；隔夾層高度比定義為隔夾層高度與儲(chǔ)層厚度的比值，取值為0.1～0.8；隔夾層厚度比定義為隔夾層厚度與油藏厚度的比值，取值為0.4～0.8；隔夾層滲透率比定義為隔夾層滲透率與儲(chǔ)層滲透率的比值，取值為0～0.5。

通過對(duì)不同隔夾層參數(shù)下注水增油量（圖1）分析發(fā)現(xiàn)，隔夾層長度、隔夾層寬度以及隔夾層高度為影響底水油藏直井注水效果的主要因素，隔夾層厚度和隔夾層滲透率為次要因素。

2 隔夾層參數(shù)的影響分析

2.1 隔夾層長度影響方案設(shè)計(jì)

取隔夾層寬度比為1.4，隔夾層高度比為0.3，隔夾層厚度比為0.4，隔夾層滲透率比為0，設(shè)計(jì)隔夾層長度比分別為1.0 和2.0 的數(shù)值模擬方案。

2.1.1 采出程度曲線分析

對(duì)不同隔夾層長度下油藏采出程度曲線（圖2）分析發(fā)現(xiàn)，一方面，在隔夾層其他參數(shù)一定的條件下，不考慮直井注水情況，隔夾層長度比越長，油藏累計(jì)產(chǎn)油量越高，這是因?yàn)?，?dāng)隔夾層的長度比越長時(shí)，越能夠控制底水上升速度，因此油藏采出程度越高；另一方面，在隔夾層其他參數(shù)一定的條件下，當(dāng)直井注水后，隔夾層長度比越大，則注水增油量越大。

圖3 為隔夾層長度比為1.0 和2.0 時(shí)不同時(shí)刻含油飽和度分布，從圖中可以看出，隔夾層長度比越大，隔夾層上方井間剩余油越富集，注水受到隔夾層的遮擋，沿隔夾層進(jìn)行橫向驅(qū)替，從而更多地有效動(dòng)用井間剩余油，達(dá)到較好的平面驅(qū)替效果，注水增油效果好。

2.1.2 含水上升率曲線分析

圖1 不同隔夾層參數(shù)下注水增油量

圖2 不同隔夾層長度下油藏采出程度

通過對(duì)不同隔夾層長度下注水后含水上升率曲線（圖4）分析可知：①含水上升曲線存在波峰值和波谷值。出現(xiàn)波峰值的主要原因是底水從隔夾層繞過，導(dǎo)致水平井含水上升快；出現(xiàn)波谷值的原因是直井注水后見效，致使水平井含水率下降。②隨著隔夾層長度比增大，出現(xiàn)波峰值和波谷值的時(shí)間越晚。當(dāng)隔夾層長度比越長時(shí)，底水從隔夾層繞過的時(shí)間越長，導(dǎo)致出現(xiàn)波峰值越晚；當(dāng)隔夾層長度比越長時(shí)，直井注水越晚，波谷值出現(xiàn)越晚。

因此，對(duì)于發(fā)育隔夾層的底水油藏，應(yīng)盡量將水平井部署于長度較長的隔夾層上方，利用隔夾層的遮擋作用，提高底水油藏的注水開發(fā)效果。

圖3 不同隔夾層長度比下不同時(shí)刻含油飽和度分布

圖4 不同隔夾層長度下注水后含水上升率

2.2 隔夾層高度影響方案設(shè)計(jì)

取隔夾層長度比為1.2，隔夾層寬度比為1.6，隔夾層厚度比為0.4，隔夾層滲透率比為0，設(shè)計(jì)隔夾層高度比分別為0.1 和0.6 的數(shù)值模擬方案。

2.2.1 采出程度曲線分析

對(duì)不同隔夾層高度下采出程度曲線（圖5）分析發(fā)現(xiàn)，一方面，在隔夾層其他參數(shù)一定的條件下，不考慮直井注水情況，隔夾層高度比越大，水平井累計(jì)產(chǎn)油量越高，這是因?yàn)?，?dāng)隔夾層的高度比越大時(shí)，越能夠有效阻止底水上升的速度，因此油藏采出程度越高；另一方面，在隔夾層其它參數(shù)一定的條件下，隔夾層高度比越小，當(dāng)直井注水后，注水增油量越大。

圖5 不同隔夾層高度下油藏采出程度

圖6 為隔夾層長度比為0.1 和0.6 時(shí)不同時(shí)刻含油飽和度分布，從圖中可以看出，隔夾層高度比越小，隔夾層上方井間剩余油越富集，直井注水后，注水受到隔夾層的遮擋，沿隔夾層進(jìn)行橫向驅(qū)替，從而更多地有效動(dòng)用井間剩余油，達(dá)到較好的平面驅(qū)替效果，注水增油效果好。

2.2.2 含水上升率曲線分析

通過對(duì)不同隔夾層高度下注水后含水上升率曲線（圖7）分析可知：①含水上升率曲線存在波峰值和波谷值。出現(xiàn)波峰值的主要原因是底水從隔夾層繞過，導(dǎo)致水平井含水上升快；出現(xiàn)波谷值的原因是直井注水后見效，致使水平井含水率下降。②隨著隔夾層高度比增大，出現(xiàn)波峰值的時(shí)間越晚。當(dāng)隔夾層高度比越大時(shí)，底水從隔夾層繞過的時(shí)間越長，導(dǎo)致出現(xiàn)波峰值越晚；相應(yīng)地，隔夾層高度比越大時(shí)，直井注水越晚，波谷值出現(xiàn)越晚。

圖6 不同隔夾層高度比下不同時(shí)刻含油飽和度分布

圖7 不同隔夾層高度下注水后含水上升率

綜合考慮隔夾層高度比對(duì)注水后油藏采出程度和水平井含水上升率的影響，應(yīng)盡量將水平井部署于較低的隔夾層上方，依托井間富集的剩余油，提高底水油藏的驅(qū)替和注水增油效果。

3 實(shí)例分析

渤海A 油藏為典型的底水油藏，油藏原油黏度350 mPa·s，局部發(fā)育隔夾層，隔夾層面積較大，呈片狀分布。

圖8 為A 油藏A63H—A3H—A38H—A30H2—A68H 井連井剖面，從圖中可以看出，隔夾層分布較為穩(wěn)定，隔夾層平均厚度1～3 m。計(jì)劃將A30H2 井射孔后注水，注水后鄰井A63H 井和A68H 井將受效增油，形成一注兩采的注采井組，A30H2 井的隔夾層具體參數(shù)如表1 所示。

基于渤海A 油藏的實(shí)際開發(fā)參數(shù)，建立了含隔夾層的底水油藏?cái)?shù)值模型，通過數(shù)模預(yù)測，A30H2井射孔注水后，A 油藏增油量為4.5×104m3，井組增加采收率1.2%，依托油藏發(fā)育的隔夾層，明確了有效的注采系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了有效驅(qū)替，提高了油藏采收率。

表1 A30H2 井隔夾層參數(shù)

圖8 A 油藏A63H—A3H—A38H—A30H2—A68H 井連井剖面

4 結(jié)論

（1）在隔夾層發(fā)育的底水油藏中，隔夾層長度、隔夾層寬度以及隔夾層高度為影響注水效果的主要因素，隔夾層厚度和隔夾層滲透率為次要因素。

（2）明確了隨隔夾層長度比增大，注水井注水效果越好；隨隔夾層高度比減小，注水井注水效果越好。

（3）數(shù)模預(yù)測，A30H2 井注水后，A 油藏增油量為4.5×104m3，井組增加采收率1.2%。