特高含水期非均质油层动用状况评价方法*

2014-06-01穆文志

西南石油大学学报(自然科学版) 2014年2期

关键词：小层高含水动用

穆文志

中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712

特高含水期非均质油层动用状况评价方法*

穆文志

中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712

特高含水期水驱油藏层间、井间动用程度差异大，需要通过注采系统调整与结构调整等挖潜措施提高薄差油层的动用程度。基于采收率与波及系数、驱油效率的关系式，引入了驱油效率系数这一概念，用于描述多层非均质油藏的动用状况，并建立了多层非均质油藏小层驱油效率系数与采收率的关系式，结合数值模拟结果，计算了每个小层的驱油效率系数。通过分析压裂、堵水、细分注水等结构调整措施前后的驱油效率系数累积分布曲线形态、驱油效率系数平均值与变异程度的变化，反映油层间动用程度的差异及高低。结果表明，措施后驱油效率系数累积分布曲线向右偏移、斜率变大、驱油效率系数的变异程度变小、平均值变大，说明非均质油层的动用程度和动用不均匀状况得到明显改善，实现了对油层动用程度的定量分析。为特高含水期非均质油层动用状况评价提供了一种新方法和理论依据。

精细挖潜；油层非均质性；驱油效率系数；动用程度；结构调整措施

穆文志．特高含水期非均质油层动用状况评价方法[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2014，36（2）：128–132．

Mu Wenzhi．Evaluation Methods of Producing Degree of Heterogeneous Oil Layer During the Stage of Extra-High Water Cut[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2014，36（2）：128–132．

引言

提高采收率的途径主要有两个，一是扩大波及体积，二是提高驱油效率。特高含水阶段波及系数已较高并且增加难度较大，降低含油饱和度和残余油饱和度，提高驱油效率将成为进一步提高采收率的重要途径[1-3]。

驱油效率其内涵反映了在波及系数基础上的波及程度（水洗程度）问题，一般理解为水波及的范围内微观原油被波及的最大程度或被采出的最大能力[4-5]。大量研究与统计分析表明[6-8]：储层非均质性（包括微观孔隙结构的非均质性和润湿性）是决定驱油效率的内在因素，外在因素是水驱条件的变化（包括注采系统调整和注采结构调整）。常规的水驱油理论认为，一旦某一储层的驱替剂确定，最终或极限驱油效率就为一个常数。但大量的实验和试验也证明随着注水倍数的增加，驱油效率可以增加7%～8%[9-10]。

为区别矿场的“驱油效率”的使用，这里将达不到驱油效率取值界限的而又反映储层在不同含水阶段或不同水洗倍数下水驱条件和水驱采出程度的波及程度（水洗程度）称为驱替效率，即目前技术驱油效率。

特高含水阶段，水驱波及程度已经较高，但由于储层的非均质性，使得渗透率低物性差的储层或区域注水倍数低，水洗程度低，导致驱替效率不高，造成这部分储层的采出程度或动用程度与高渗透储层具有很大差异。所以，以往的以提高波及系数的措施有效性减弱，应该认识和利用不同类型储层驱替效率的不均衡性，在“注水结构调整”、“产液结构调整”的基础上，着眼于特高含水阶段有针对性地研究提高某些储层水洗程度的技术经济手段，提高动用程度较差的储层的注水倍数，优化油田的“水驱油驱替效率结构”，最终实现使所有储层平均剩余油饱和度尽可能地降低，残余油饱和度不断减小的目标[11-16]。

1 非均质油层提高采收率影响因素分析

一个油田或区块的采收率或采出程度可以用下式表示

式中：η—区块采收率或采出程度，无因次；ηi—小层的采收率或采出程度，无因次；Q—区块累积产油量，t；N—区块地质储量，t；Qi—小层的累积产油量和地质储量，t；i=1，2，···，n。

定义储量比例系数

则区块采出程度为

小层采出程度等于小层体积波及系数与驱替效率的乘积。根据驱替效率的定义，引入驱油效率系数bi来反映不同含水阶段各小层的驱替程度（动用程度），其值等于目前技术驱油效率与极限驱油效率的比值，即

则，小层的采出程度或采收率为

式中：EVi—小层的体积波及系数，无因次；Eai—小层平面波及系数，无因次；Ehi—小层的纵向波及系数，无因次；小层的目前技术驱油效率，等于小层驱油效率系数bi（取值范围为0＜bi＜1）与极限驱油效率EDi（由室内实验确定）的乘积。

区块的采出程度为

式中小层的储量比例系数ai和极限驱油效率EDi是由油层自身性质和使用驱替剂的种类决定的，通常为常数。所以，可以通过注采系统调整可以扩大储层的波及体积系数EVi和注采结构调整提高油层驱油效率系数bi的值，达到提高油层采收率的目的。

在注水倍数和水洗程度高，油层动用程度好的情况下，驱油效率系数bi就越接近于1，也就越接近极限驱油效率。细分注水、补孔、压裂等常规措施或注水结构调整、产液结构调整等都能影响驱油效率系数，均可以使其值提高，进而提高采收率。

2 结构调整措施对油层动用状况的影响

为了对油层动用程度进行定量评价，这里用各小层驱油效率系数的平均值¯b和变异程度bV两个参数分别描述多层非均质油藏动用程度的高低和区块动用的均匀状况。

若变异程度bV等于0，为均匀动用；若bV小于0.3，为动用均匀度较高；若bV在0.3～0.7，为动用均匀度中等；若bV大于0.7，则为动用均匀度低。驱油效率系数的平均值¯b越大，油层的动用程度越高。

根据大庆油田某区块实际地层参数建立数值模拟概念模型，研究了特高含水期细分注水、压裂、堵水等结构调整措施对非均质油层动用程度的影响。研究结果表明，细分注水程度对油层动用状况影响较大，细分程度越高油层动用程度越高、动用越均匀（图1，表外指物性差、难动用的储层）。

利用式（3），可计算不同挖潜措施前后区块含水率为98%时的小层驱油效率系数，进而对油层动用程度进行定量评价。计算时小层采出程度采用数值模拟计算结果，小层驱油效率采用室内实验结果，波及系数取值为0.8。研究结果表明，注采结构调整后，小层间的动用状况更加均匀、动用程度更高。反映在小层的驱油效率系数上则表现为小层的驱油效率系数平均值增加、驱油效率系数变异程度减小，见图2。

图1 不同细分程度小层动用状况对比图Fig.1 The comparison of producing degree sublayers of different subdivision extent

笼统注水情况下，各小层的驱油效率系数平均值为0.31，驱油效率系数变异程度为0.59；进行细分注水（7段）后，各小层的驱油效率系数平均值和驱油效率系数变异程度变化较大，分别提高到0.48和下降到0.31，油层动用程度明显改善；而细分四段后的动用程度相对细分七段而言效果较差，驱油效率系数平均值和驱油效率系数变异程度变化较小，分别为0.33和0.54（见图2a）。

图2 不同挖潜措施前后驱油效率系数平均值、驱油效率系数变异程度对比图Fig.1 The comparison between average values and variability degree of flushing efficiency coefficient before and after the measures of tapping potentialities

同样，在特高含水期对低渗透层采取压裂措施，对高渗、高含水层采取堵水措施，都能够在不同程度上改善多层非均质油层的动用状况（图2b）。

此外，多层非均质油藏采取细分注水、压裂、堵水等措施后，其驱油效率系数累积分布曲线形态也发生明显变化，主要变现为措施后驱油效率系数数据分布偏向x轴右侧，曲线斜率增大，曲线高点提高（图3）。

图3 不同挖潜措施与未措施情况下驱油效率系数累积分布对比曲线Fig.3 The correlation curve of cumulative distribution of flushing efficiency coefficient under the condition of different measures of tapping potentialities and having no measures

3 结论

（1）特高含水期虽然波及系数已较高，但由于储层非均质性的影响，渗透率低物性差的油层动用程度仍较低，各种精细挖潜措施是提高油层动用程度，改善薄差油层动用状况的有效手段。

（2）细分注水等精细挖潜措施后，描述多层非均质油藏动用状况的参数驱油效率系数，其累积分布曲线发生明显变化，主要表现为曲线向右偏移、曲线斜率增加、累积量增加；驱油效率系数的变异程度变小、平均值增加，表明油层的动用程度和动用均衡状况都所有提高。

（3）通过对非均质油层驱油效率系数的计算和分析，为多层非均质油藏动用状况评价提供了一种新的手段和理论依据，实现了对油层动用程度的定量分析。

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编辑：杜增利

编辑部网址：http：//zk.swpuxb.com

Evaluation Methods of Producing Degree of Heterogeneous Oil Layer During the Stage of Extra-High Water Cut

Mu Wenzhi
Research Institute of Exploration&Development，Daqing Oilfield Co.Ltd.，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 163712，China

The interlayer and interwell producing degree are very different in the water drive reservoir during the stage of extra-high water cut.Based on the relational expression of the recovery，the sweep efficiency and the displacement efficiency，this paper introduces the conception of flushing efficiency coefficient to describe producing degree of multilayer heterogeneous reservoirandestablishestherelationalexpressionofrecoveryandflushingefficiencycoefficientofthemultilayerheterogeneous reservoir.Withtheresultofthenumericalsimulation，wecalculatetheflushingefficiencycoefficientofeverysublayer.Wealso find out the difference of interlayer producing degree by analyzing the variation of cumulative distribution curve shapes，and average values and variability of flushing efficiency coefficient before and after the structural regulation of fracturing，water plugging，subdivision water injection and so on.The result illustrates that the cumulative distribution curve shifts towards right whose slope becomes bigger，the variability of flushing efficiency coefficient becomes smaller and the average values of flushing efficiency coefficient becomes bigger.Those demonstrate that the producing degree of heterogeneous oil layers and uneven producing condition has been improved，and quantitative analysis of the producing degree of the oil layers has been achieved.Therefore，this paper provides a new method and theoretical foundation for the producing degree of heterogeneous oil layers during the stage of extra-high water cut.

fine tapping potentialities；oil layer heterogeneity；flushing efficiency coefficient；producing degree；structural regulation measure

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2012.11.10.03.html