双重介质油藏裂缝参数对开发效果的影响

温玉焕 岳文珍 唐怀轶 曹华 杨国涛

（中国石油冀东油田分公司勘探开发研究院，唐山 063004）

双重介质油藏裂缝参数对开发效果的影响

温玉焕 岳文珍 唐怀轶 曹华 杨国涛

（中国石油冀东油田分公司勘探开发研究院，唐山 063004）

采用油藏数值模拟方法分析裂缝各参数，研究裂缝系统块系数、基质块高度、孔渗等参数变化对开发效果的影响。研究表明：裂缝发育程度是影响开发效果的主要因素；裂缝渗透率、孔隙度对基质贡献率有一定影响；重力因子的影响较小。

双重介质油藏；块系数；重力因子；数值模拟

低渗透油藏在我国石油开发中具有非常重要的地位。该类油藏中一般多发育有裂缝和微裂缝，其开采特征也明显受到裂缝的影响。国内外针对低渗透裂缝性油藏的有效开发，开展了大量的实践和理论研究，取得了显著的效果［1-5］，但关于裂缝参数对开发效果的影响研究甚少。笔者采用数值模拟方法，研究裂缝参数对开发效果的影响。

1 数学模型

首先作条件假设：储层为双重介质，流体在裂缝中连续流动，基质和裂缝之间存在流体交换；油藏中存在油、水两相渗流；油藏中岩石和流体均可压缩；考虑毛管力［5］。

1.1 双重介质中油水渗流方程

以上各式中：qo—基质系统、裂缝系统的油交换项；qw—基质系统、裂缝系统的水交换项；σ—块系数，m-2；P—压力，MPa；K—绝对渗透率，μm2； Kr—相对渗透率； ρ—密度，kg/m3；g—重力加速度，N/kg；D—垂直深度，m；φ—孔隙度，%；S—流体饱和度；t—时间，d。

另，下标f表示与裂缝相关；下标m表示与基质相关；下标o表示油相；下标w表示水相。

2 物理模型及网格划分

裂缝性油藏一般为双重介质油藏。这类油藏中存在孔隙度、渗透率完全不同的两类储集空间，但其构造相同。基质网格块之间没有流体流动，基质只作为储油空间，裂缝为流体运动的通道。模型几何尺寸为 3 040m×760m×16 m，网格 76×19×16 个，单个网格尺寸 40×40×1。

3 裂缝及其对开发效果的影响

在双重介质油藏开发过程中，裂缝起着重要的作用。在数值模拟中，裂缝密度、裂缝缝宽、裂缝高度是通过块系数σ、重力因子HD来体现。与普通油藏一样，裂缝油藏也有孔隙度、渗透率等参数。

3.1 块系数

σ反应裂缝的密度，体现了基质向裂缝渗流的能力，Kazemi等推导出该系数的表达式［6］

式中：Lx—基质块x方向长度，m；

Ly—基质块y方向长度，m；

Lz—基质块z方向长度，m。

图1 不同块系数对应的含水率与采出程度关系

从图1可以看出：在含水相同的情况下，随着σ增大，采出程度提高，开发效果越好；但σ增大到一定程度后，随着σ增大，采出程度变化较小。σ增大时，Lx、Ly、Lz至少有一个值变小，表明裂缝的密度变大，基质与裂缝的渗流能力增强，基质对裂缝的供应能力增强；当σ增大到一定值时，采出程度与含水的变化不明显。

3.2 重力因子HD

由于裂缝的存在，双重介质油藏在开发过程中的渗吸作用比较明显，可通过重力因子表征裂缝与基质间的渗吸作用。重力因子定义如下：［7］

式中：HD—重力因子，无量纲；

Δρ—两相密度差，kg/m3；

H—裂缝高度，m；

γ—界面张力，mN/m；

bo—缝宽，m。

由图2可以看出，HD的影响很小。

3.3 渗透率系数

双重介质油藏中，存在裂缝性渗透率和基质块渗透率，总渗透率是这两种渗透率的总和。通常裂缝的渗透率较高，基质的渗透率较低。裂缝渗透率是获得高产油气的重要条件之一［8］。为了研究裂缝渗透率对开发效果的影响，在此定义渗透率系数K:

图2 不同重力因子、含水与采出程度关系

式中：kf—裂缝渗透率，μm2；

kj—基质渗透率，μm2；

K—渗透率系数，无量纲。

从图3可以看出：在含水相同的情况下，采出程度随着K增大而不断提高，开发效果也更好；但K增大到一定值后，渗透率增大对采出程度的影响不明显。其原因是，裂缝渗透率增大，边底水的能量供给快，生产压差小，边底水推进慢，开发效果变好；而当裂缝渗透率增大到一定程度时，采出程度与含水率的变化不明显。

图3 不同渗透率系数-含水与采出程度

3.4 孔隙度系数

双重介质油藏存在两种孔隙度系统：一种是由粒间孔隙构成的基质块孔隙度体系；另一种是由裂缝与溶洞孔隙构成的裂缝孔隙度体系。根据T D Van Golf-Racht的裂缝孔隙度经验估计值很小，但裂缝孔隙度储藏油气的经济价值特别高［8］。为了研究裂缝孔隙度对开发效果的影响，这里定义孔隙度系数P：

式中：pf—裂缝孔隙度，%；

pj—基质孔隙度，%；

P—孔隙度系数，无量纲。

图4 不同孔隙度系数对应的含水与采出程度关系

从图4可以看出：在含水率相同的情况下，随着裂缝孔隙度的增大，采出程度越高，开发效果越好；当裂缝孔隙度减小到一定程度时，采出程度与含水率的变化不明显。

4 结 论

双重介质油藏裂缝参数中，σ对开发效果的影响最大，裂缝的渗透率，孔隙度次之，重力因子影响最小。参数的确定可与历史拟合相结合，合理确定各参数对历史拟合的作用至关重要。合理描述裂缝分布特征是双重介质油藏数值模拟的关键。

[1]徐晖，党庆涛.裂缝性油藏水驱油渗吸理论及数学模型[J].中国石油大学学报：自然科学版， 2009，33（3）：99-107.

[2]袁士义，宋新民.裂缝性油藏开发技术[M].北京：石油工业出版社，2004.

[3]邓英尔，刘慈群.双重介质两相驱替问题的新解法[J].新疆石油地质，2003，24（5）：455-457.

[4]杨胜来.双重介质油藏基质动用程度及规律[J].中国石油大学学报：自然科学版， 2011，35（1）：98-101.

[5]孙彦春，于忠良.潜山油藏数值模拟中裂缝参数的确定方法[J].复杂油气田，2011,20（2）：11-15.

[6]Kazemi H,Merrill L S,Jr K L Porterfield.Numerical Simulation ofWater-oilFlow in Naturally Fractured Reservoirs[G].SPE 5719,1976:317-326.

[7]de la Porte J J，Kossack C A，Zimmerman R W.The Effect of Fracture Relative Permeabilities and Capillary Pressures on the Numerical Simulation of Naturally Fractured Reservoirs[G].SPE95241.

[8]谭延栋.裂缝性油气藏测井解释模型与评价方法 [M].北京：石油工业出版社，1987.

Abstract：This paper analyzes all the crack parameters,and discusses the effect of size index,the height of matrix piece and fracture porosity parameter to the result of development by means of numerical simulation.The research shows the degree of fracture development is the main factor affecting the result of development,fracture permeability and fracture porosity can affect the matrix contribution rate to some extent,and gravity effect is very small.

Key words：dual porosity reservoirs；size index；gravity factor；numerical simulation

On Effect of Crack Parameters in Dual Porosity Reservoir to the Result of Development

WEN Yuhuan YUE Wenzhen TANG HuaiyiCAO HuaYANG Guotao1
（1.Exploration and Development Research Institute，Jidong Oilfield Company，PetroChina，Tan Shang 063004)

TE357

A

1673-1980（2012）02-0049-03

2011-10-26

温玉焕（1979-），女，山东郓城人，工程师，硕士，研究方向为数值模拟。