基于流管法剩余油分布分析应用方法研究

付莹 尹洪军 王美楠

摘 要： 随着水驱开发油田开发进入高含水期，油田后期开采难度加大，为实现油田的保产稳产需要进行油田的剩余油分布研究从而实现油田进一步的挖潜。采用流管法以实现油田剩余油分布数值模拟研究。建立了一注一采以及反九点法井网概念模型，结合B-L方程求解，绘制了相应概念模型的渗流模板，说明了运用渗流模板进行水驱开发油藏开发效果评价方法。分别分析了一注一采以及反九点法面积井网概念模型饱和度场，与床用数值模拟软件结果进行对比，进一步验证说明流管法进行油田数值模拟研究的可行性。选取某实际区块进行流管法数值模拟研究并且与传统数值模拟方法进行对比分析，说明流管法在进行油田开发剩余油分布分析方面的适用性。

关 键 词：流管法;数值模拟;剩余油

中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1415-04

Reservoir Remaining Oil Numerical Simulation Based on Stream-tube Method

FU Ying1，YIN Hong-jun1，WANG Mei-nan2

（1. Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery of Ministry of Education， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China; 2. Bohai Oilfield Research Institute of CNOOC Ltd.-Tianjin Branch， Tianjin 300452，China）

Abstract： The water flooding oilfield has entered high water cut period， the exploitation becomes more and more difficult at the late stage of oil field development， in order to keep stable and high productivity and tap the potential of the remaining oil， study on the remaining distribution rule is demanded. In the paper， stream-tube model was established to conduct numerical simulation research on the oilfield remaining oil distribution rule. One injection well and one production well conceptual model and nine-spot patterns were established， combined with B-L equation， seepage template was drawn， and the method to evaluate the water flooding development using the template was elaborated. Water saturation fields of the two conceptual models were drawn and contrasted with ECLIPSE to prove its validity. Actual oilfield block numerical simulation was conducted using the stream-tube model and contrasted with common method to prove its validity in actual oilfield numerical simulation study.

Key words： Stream-tube model; Numerical simulation; Remaining oil

随着我国的大多数油田进入高含水开发后期，油井含水率迅速上升，油井产油量下降，油田开采难度加大[1]。保证油田的稳定开发要求进行剩余油分布的快速分析[2，3]，以及实现油田进一步剩余油挖潜工作[4-6]。近年来，油田现场的数值模拟研究工作主要包括以下几个方面：①建立地质模型;②动、静态拟合研究;③未来开发效果预测研究[7，8]。这种典型的数值模拟研究方法，工作量大，工时长，不易掌握。采用流管法进行数值模拟研究能够有效的避免上述问题，并且该方法在进行油藏开发效果评价描述方面具有显著的优势[9-12]。为说明验证流管法进行油藏开发数值模拟研究工作的优势，文中将首先通过概念模型理论验证该方法的可行性，并且给出实际运用流管法绘制水驱开发渗流模板，说明利用流管法 进行油田开发效果评价的方法，同时进行实际区块的流管法数值模拟研究，对比验证了流管法在油田实际应用的适用性。

1 基本模型

建立流管法概念模型，将注采井间的单元划分为一根根起终点相同的流管，将单根流管剖分为性质相同的多个单元。运用流管法建立五点法以及反九点法井网概念模型，单根流管剖分图如图1所示，一注一采及反九点法井网概念模型如图2所示。

图1 单根流管示意图

Fig.1 Sketch of single stream-tube

圖2 五点法及反九点法井网流管示意图

Fig.2 Stream-tube sketch of 5-points patterns and 5-points pattern

一维两相流动满足B-L方程，如式（1）所示：

（1）

式中，为累计注入量（m3）， 为对应的含水率导数。

在坐标系下求解B-L方程，对应为两线高流动，方程最终如式（2）所示：

（2）

进一步求解对应的含水饱和度变化，流管内的饱和度求解如式（3）所示：

（3）

式中，某一含水饱和度前缘波及的体积; 为流管总的体积;为累计注入孔隙体积倍数。

建立单根流管中流量与时间的关系，在坐标系中求解，如式（4）所示：

（4）

式中，为根流管內的总流量，为渗流阻力：

（5）

其中为油与水两相流度和的倒数。

运用流管法进行油藏数值模拟，主要体现了降维的思想，将原本的沿平面方向推进的二维水驱开发过程简化，实现了将水驱开发转换为沿流管的一维推进过程。这种降维的思想大大减少了工作量，，实现了高效快速易于掌握的数值模拟工作。

2 建立渗流模板

采用实际收集到的两套相渗数据进行理论研究工作，相应的数据见表1。

表1 相渗数据

Table 1 Relative permeability

根据相渗数据采用流管法绘制相应的五点法概念模型渗流模板，如图3所示。

图3 五点法渗流模板

Fig.3 Five-points pattern stream-tube fluid template

渗流模板能够清晰地反映出注采井间单元不同阶段不同的渗流特性，生产井见水前各参数呈线性变化，生产动态易于把握，生产井见水后各参数呈非线性变化，生产动态较为复杂，但可以通过进行简单数学运算方法快速获得生产井见水后的生产动态，总体使用方法简单，能够快速获得生产井的生产动态。

反九点法面积井网单元以注水井为中心划分，四分之一单元的生产井包括一口角井，两口边井，边角井相对于中心注水井位置关系不同，其渗流特性亦不相同。为清晰地反映出在反九点法面积井网中不同性质的井特有的水驱开发规律，建立反九点法面积井网四分之一单元渗流模板，反九点法渗流模板如图4所示。

图4 九点法渗流模板

Fig.4 Nine-points pattern stream-tube fluid template

与单一注采井间单元渗流模板相比，反九点法面积井网渗流模板能够反映出不同性质井在同时投入生产时不同的水驱开发效果，边、角井具有不同的性质，边井见水早，含水率迅速上升，渗流阻力迅速下降，与此同时角井尚未见水，渗流阻力仍然处于一个较高的水平。基于这一现象，考虑在油田生产时，对边、角井采用不同的生产制度，确保边、角井见水时间接近，以便于油田的高效生产，确保储层的合理最大化动用。

利用渗流模板可以快速判断出生产井的含水率变化情况以及注采井间含水饱和度以及渗流阻力的分布。通过进行渗流模板的参数计算能够快速获得单个小层以及整个油藏的注水开发效果分析评价结果，某油田实际单元注水开发小层水淹状况分析如图5所示。

图 5 某层单元水淹厚度分布分析

Fig.5 Analysis of water flooded thickness

3 对比验证

分别绘制一注一采以及反九点法井网四分之一单元概念模型饱和度场，将结果与油田应用软件eclipse结果进行对比验证。对比结果表明，流管法能够准确的反映水驱开发油藏的渗流特征，对比结果分别如图6和图7所示。

（a） Eclipse （b） Stream-tube

图6 五点法井网Eclipse与流管法饱和度场对比图

Fig.6 Comparison of Eclipse and Stream-tube of 5-points patterns

（a） Eclipse （b） Stream-tube

图7 九点法井网Eclipse与流管法饱和度场对比图

Fig.7 Comparison of Eclipse and stream-tube of 9-points patterns

对比结果表明，运用流管法绘制的五点法以及反九点法井网四分之一单元饱和度场图，趋势与软件Eclipse一致，流管法能够正确的模拟水驱开发过程中水驱油的过程，表现出两相流的特征。

在此基础上进行某实际区块的数值模拟研究工作，绘制该区块的饱和度场图，与传统数值模拟研究方法结果进行对比。对比结果如图8和图9所示。

图8 常用数值模拟饱和度场

Fig.8 Water saturation of common numerical simulation method

图9 流管法模拟饱和度场

Fig.9 Water saturation of stream-tube simulation method

图8和图9中虚线部分代表同一模拟区块，对比结果表明流管法与数值模拟软件Eclipse模拟结果一致，能够正确的反应剩余油的分布情况，能够应用于油田。

4 结 论

（1）建立了一注一采以及反九点法面积井网流管法概念模型，绘制了相应概念模型的渗流模板。

（2）说明了渗流模板在油藏水驱开发效果评价中的应用，快速判断出各生产井的含水率上升变化情况，进行注水量劈分计算实现注采关系调整，判断水驱动用情况实现油田单元水淹状况分析。

（3）绘制概念模型含水饱和度场与Eclipse结果进行对比，分析表明流管法能够正确反映出水驱开发渗流特点，能够有效的描述两相流动特性。

（4）进行实际油田区块的流管法数值模拟研究工作，分析结果表明流管法进行实际区块的数值模拟工作，能够正确的反应剩余油的分布特点，能够应用于油田。

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