低阻低饱和油层地质油藏新模型研究及应用

2016-09-15彭文丰刘土亮张乔良方小宇

西部探矿工程 2016年4期

关键词：北部湾含水油层

彭文丰，刘土亮，张乔良，方小宇

（中海石油<中国>有限公司湛江分公司，广东湛江524057）

低阻低饱和油层地质油藏新模型研究及应用

彭文丰*，刘土亮，张乔良，方小宇

（中海石油<中国>有限公司湛江分公司，广东湛江524057）

基于北部湾A油田低阻低饱和油藏开发初期含水难以拟合，提出通过J函数建立原始含油饱和度场的方法，该方法考虑储层中含水饱和度的分布受储层的物性及油柱高度等多种因素影响，所建立的饱和度数据体更符合地下油水的特征。在此基础上建立的地质油藏新模型可以较好的拟合各生产井的含水率，指导油田的开发调整。

北部湾A油田；低阻低饱和油藏；J函数；新模型；含水率；开发调整

北部湾A油田为海相低幅背斜构造。储层上部岩性以粉细砂岩、泥质粉砂岩为主，油层电阻率2.0～3.2Ω·m，下部以中细砂岩为主，为标准水层，其电阻率1.4Ω·m，油层整体解释含水饱和度61.3%，因此油层为低阻低饱和油藏［1-6］。油田探明储量336.70×104m3，2013年1月试投产2口水平井，开井即含水，其含水经历2个阶段（图1）：第一个阶段为含水率期迅速上升阶段，例如WZA-15H井投产后含水率从10%上升到78%，WZ-A16H井含水率从8%上升到55%；第二个阶段为回落并平稳阶段，例如WZ-A15H和WZ-A16H井含水率分别回落到55%和38%，含水率趋于平稳，因此2井生产动态表明低阻油藏和常规油藏开发差异大，其实际含水难以拟合，开发指标偏差大。

前人针对低阻低饱和油藏的成因机理及渗流特征做了许多研究［7-10］，有学者［10］认为低阻低饱和油藏受构

造幅度低、地层倾角小、储层物性差、油水密度差异小等综合原因，大部分油层均为油水同层，油层存在自由可动水，开发早期的油水含水变化规律是由油藏内初始含水饱和度决定的。常规的饱和度模型是基于井点测井解释的含油饱和度参数，采用随机建模方法建立，其模型大多与油藏的实际含油饱和度分布有较大的差别，难以拟合低阻低饱和油藏含水。采用J函数建立的饱和度模型则能考虑储层中含水饱和度的分布主要受储层的物性及距离自由水面高度等多种因素影响，所建立的饱和度数据体更符合地下油水的分异特征，能避免因单纯地质统计随机模拟导致的矛盾，因此选择J函数计算储层饱和度方法，建立低阻低饱和油地质油藏模型，新模型更接近油田开发实际情况，更有效指导油田的开发调整。

1　利用J函数确定含油饱和度模型

图1　WZA—15H/16H井投产初期含水测试曲线

本方法主要包括4个步骤：包括建立J函数、拟合J函数、求解井点饱和度、建立油藏饱和度模型。

（1）建立J函数。根据测井曲线解释的孔渗数据点及自由水面高度，按如下公式求取：

式中：pcr、pcl——油藏和实验条件下油水毛管力，MPa；

σr、σl——油藏和实验条件下界面张力，mN/m；

θr、θl——油藏和实验条件下润湿角，（°）；

K——油藏渗透率，mD；

φ——油藏孔隙度，f；

Hfwl——自由水面深度，m；

How——油层过渡带内任一点深度，m；

ρw、ρo——地层水和地层原油密度，g/cm3；

Swr——油藏情况下含水饱和度，f。

计算所需的参数见表1。

表1　计算J函数的基本参数

（2）拟合J函数。对岩芯毛管力实验数据进行回归，并换算到油藏条件下的J函数。

由于开发井投产初期含水异常，北部湾A油田2014年在开发调整前部署1口井密闭取芯，其中有15颗岩芯进行半渗透隔板实验。折算到地层情况下，回归得到与含水饱和度相关的J函数，如图2所示，公式如式（2）所示：

（3）求解井点饱和度。由式（1）和式（2）联合得（3）式求解Sw，根据（3）式求取油藏中任意一点含水饱和度数值。

密闭取芯井进行了多个岩芯饱和度度试验，例如蒸馏法、库仑法。储层段还进行了核磁共振电缆测井。通过J函数回归计算含水饱和度、蒸馏法、库仑法测定的含水饱和度和核磁共振解释的含水饱和度。

图2　北部湾A油田岩芯平均J函数与含水饱和度关系图

蒸馏法和库仑法测定的含水饱和度比较离散，但测定的数据基本上以J函数计算的含水饱和度轴为中心。和核磁共振计算得出的含水饱和度曲线比较，J函数计算的饱和度也比较接近。另外密闭取芯井纵向加权后，J函数计算平均含水饱和度30.3%，蒸馏法试验测定平均含水饱和度为30.0%，库仑法试验测定平均含水饱和度为31.1%，核磁共振计算平均含水饱和度为30.4%，这表明由J函数得出的单井含水饱和度数据是较为可靠的。

（4）建立油藏饱和度模型。应用Petrel软件建立精细三维地质模型，流程包括建立三维构造模型、相模型、相控属性模型。相控属性模型中的含油饱和度模型采用J函数方法建立，采用人工干预方法对属性模型修改，结合动静态资料进行地质约束。例如考虑已生产油井含水率变化，适当降低油层中有效储层下限，使得部分泥质含量高，含水饱和度超过90%的小层在地质模型中成为有效层。最终根据J函数建立的三维含水饱和度场见图3。

由图3可知，油藏油相含油饱和度主要和距离油水界面的高度和储层物性有关。低阻油藏顶部有一套物性较好的油层，油相饱和度相对较高。

2　低阻低饱和油层地质油藏新模型的应用

为了拟合投产初期的含水，新模型中初始饱和度场利用J函数建立，代表储层各个网格的原始含水饱和度，相渗实验束缚水饱和度31.8%～48.0%，生产井钻遇网格的含水饱和度大部分高于相渗曲线的束缚水饱和度，数值模拟开发早期有含水。另外由于油水流度较大以及毛管力的作用，投产初期水渗流能力强于油，油层内可动水快速流入井底，导致油井含水率迅速上升，随着油层内可动水逐步采出，而底水尚未侵入油井，油井含水率回落，最后由于底水局部入侵水平井，含水率再次上升。通过地质油藏模型的修正，改进了北部湾A油田低阻低饱和油藏两井初期含水率拟合（见图4），提高预测的准确度，有利于剩余油研究和开发调整。

图3　北部湾A油田原始含水饱和度分布图

图4　北部湾A油田开发井历史拟合图

图5　北部湾A油田4口调整井历史拟合曲线

经过剩余油研究分析，由于低阻层油水流度比较高，油井平面控制范围有限，纵向上受强底水影响，动用储量沿水平井的水平段成锥形，单井平面上动用范围最大400m左右，单井控制动用地质储量50×104m3左右。以此为基础，建议加密4口水平调整井，水平井段要求部署在顶部物性较好的部位。2014年7月北部湾A油田4口水平井投产，采用新地质油藏模型拟合各井的情况见图5，各井含水率拟合较好，投产初期各井配产和含水率在设计范围内。4口调整井设计累产油33.4×104m3，投产后预计累产油36.4×104m3，较为准确的预测低阻层的开发指标，有效指导油田的开发调整。