海上窄河道油藏井网优化研究

石洪福 何逸凡 廖 辉 凌浩川 孙 强

(中海油天津分公司渤海石油研究院， 天津 300459)

海上窄河道油藏井网优化研究

石洪福 何逸凡 廖 辉 凌浩川 孙 强

(中海油天津分公司渤海石油研究院， 天津 300459)

砂体形态对注水开发油田的最优井网模式具有重要影响。以沉积微相为基础，采用虚拟井的手段，准确地刻画出了3种典型河道，即直河道、S形河道及Y形河道的平面展布和纵向形态。通过数值模拟，优化了注采井网，直河道推荐“之字井网”，S形河道推荐“外注内采”，Y形河道推荐“叉注主采”。在油田开发中根据河道类型推荐不同类型井网，以达到最好的效果。

河道； 建模； 数值模拟； 井网优化

渤海湾盆地渤南地区明下段发育油藏类型多为窄条状河道型的岩性、构造岩性、岩性构造油藏。这种窄条状砂体主要特点是河道窄(80～500 m)，砂体薄(10 m左右)，横向变化快，纵向叠置复杂。砂体的形态对于油田注水开发的水淹规律和剩余油分布具有重要影响，准确地刻画这种水下分流河道的砂体形态一直是建模领域的难点和热点。储层建模的目的就是为了准确地描述储层展布，从而为油气田开发认识水淹规律和井网设计等服务。储层建模包括确定性建模和随机建模2种基本途径,最终目标是建立符合地下实际特征的确定性模型。确定性建模一般以井点数据和现有认识为依托，建立能够反应这类储层特点的模型。此次研究主要采用确定性建模的方法来描述这种窄河道油藏的储层展布。以沉积微相和地震数据为基础，采用编程虚拟井的手段，在Petrel中准确地刻画出河道纵向和平面展布形态，并进一步展开了数值模拟研究。重点分析了3种典型河道即直河道、S形河道及Y形河道的水淹规律和井网设计。

1 建模必要性分析

BZ油田属于典型的窄河道型油藏。这类油藏的主要特点是：河道窄(80～500 m)，砂体薄(10 m左右)，横向变化快，纵向叠置复杂。油田开发初期，开发井数量有限，井点数据较少，因此初期所建模型采用相控和地震属性来约束。这种地质模型对于这种窄河道油藏的特点刻画较差，主要表现在部分井与生产动态表现出的注入水沿单层单向突进的特征不吻合，含水和压力拟合差。根据沉积微相和整体模型试图对河道展布进行刻画，以提高历史拟合和产量预测的精度，修改后的地质模型见图1。

图1 修改后的地质模型

对修改后的地质模型进行重新历史拟合，结果显示，修改后的模型与旧模型相比无论是见水时间、含水率，还是压力都与实际动态更加接近，拟合精度更高，但是部分井仍与实际动态数据有一定差距。其主要原因是：大模型的网格较粗(网格步长一般为50 m)，对于较窄的河道(宽100 m左右)，1～2个网格就跨越了整个河道，很难反映这种窄河道的平面强非均质性，从而导致历史拟合效果一般。

2 精细模型构建

为解决这类问题，建立更加符合地下砂体展布规律的地质模型，依托地震数据和沉积微相分析，采用确定性建模的方法，准确刻画了这类砂体的展布形态。随后，对其展开数值模拟研究，以准确认识窄河道油藏水淹规律及最优井网模式。

2.1沉积微相分析

首先统计了BZ油田河道的几个关键参数，河道宽度为80～500 m，中心厚度为5～15 m，平均孔隙度为30%，渗透率为3 μm2。通过对沉积微相进行分析，抽象出3种典型的河道模式即直河道、S形河道和Y形河道。此次研究就是要结合统计的BZ油田的物性和3种典型的河道模式来建立模型。

2.2建模方法

这种河道油藏建模的难点在于如何刻画河道纵向上和平面上的形态。一般认为河道纵向上的形态是中心为矩形，边部为椭圆型，逐渐尖灭(图2)。河道呈现出中间物性好、边部物性差的特点。井上测井解释和地震属性都证实了这一点。平面形态就是抽象出来的3种典型模式。

图2 河道纵向形态

2.2.1 断层约束边界

使用断层来约束河道的边界，在Petrel中构造2条断层，然后把断层连接起来作为河道的边界。这种方法可以快速地产生边界，建立模型；但是断层是直立的，很难刻画河道砂体边部的圆滑和尖灭。另外断层约束边界容易产生锯齿，影响后期数模计算的收敛性。

2.2.2 虚拟井约束河道边界

河道的纵向形态可以抽象成图3所示。

图3 河道纵向形态的抽象图

把该图划分为3个部分，左右两部分可以近似用椭圆方程来描述：

(1)

式中：a—— 椭圆短轴(河道尖灭宽度)，m；

z—— 椭圆长轴(河道厚度)，m。

同样，对于河道平面形态，采用展布特征构造相应函数来表征。这样通过编程就可以得到大量虚拟井的数据，再把虚拟井的分层数据输入到Petrel中就可以得到3种河道模式的构造模型(见图4)，精确表征了河道展布特征。

图4 3种河道模式的构造模型

2.2.3 属性建模

根据统计开发井的地震测井数据及动态数据，认为河道中间的物性较好，靠近边部逐渐变差。根据这一认识完成属性建模。首先在Petrel中创建等值线，然后把等值线转化为等值面；最后把等值面加到构造模型中，再通过属性建模中的计算器可以得到完整的模型。3种河道模式的属性模型见图5。

图5 3种河道模式的属性模型

3 模型应用

在模型构建的基础上，将模型初始化后导入到数值模拟器中。利用数值模拟来研究不同河道模式的水淹规律和井网优化。

3.1直河道

海上的稠油油藏一般采用水平井采油，因而此次井网优化中的生产井都是水平井。部署了4种井网模式(见图6)：定向井在河道一侧注水；定向井在河道的中间注水；定向井交叉部署注水；水平井注水。

从最后的采收率来看，水平井效果最优，定向井交叉部署其次，定向井在河道一侧注水最差。分析认为，水平井注水的波及面积最大，若定向井部署在河道的一侧，则河道另一侧的驱油效果较差；若定向井在河道中间注水，则容易形成水舌，对边部驱替较差，油井见水早，递减快。因此，综合考虑钻完井成本和采收率，推荐采用定向井交叉部署来注水，即“之字井网”。

图6 直河道部署的4种井网模式

3.2 S形河道

针对S形河道，部署4种井网模式(见图7)：定向井在河道中间注水；定向井在河道的内边缘注水；定向井在河道的外边缘注水；水平井注水。

图7 S形河道部署的4种井网模式

结果显示：水平井注水效果最优。若采用定向井注水，定向井在河道的外边缘注水效果最优。若定向井在河道的内边缘或者中间注水，则外边缘剩余油较多，驱替效果较差。因此，对于S形河道推荐采用定向井在河道的外边缘注水。S形河道不同井网模式下的剩余油分布见图8。

图8 S形河道不同井网模式下的剩余油分布

3.3 Y形河道

针对Y形河道部署3种模式的井网：水平注水井位于主河道的上部；水平注水井位于主河道的下部；水平注水井位于叉河道上(见图9)。

图9 Y形河道部署的3种井网模式

Y形河道不同井网模式下的剩余油分布见图10。可见水平注水井位于叉河道注水效果最优，剩余油最少。水平注水井若部署在主河道上易引起水淹，因此，推荐在叉河道上注水，在主河道上采油。

图10 Y形河道不同井网模式下的剩余油分布

4 结 语

通过地质建模，得到了能够反映窄河道油藏特点的模型。精细模型能很好地反映这类油藏的见水特点和水淹规律。通过数值模拟，得到了3种模式下的水淹规律和最优井网，以指导BZ油田后期进行综合调整时的井网部署。

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Abstract:The reservoir architecture plays an important part in the well pattern of water flooding oil field. In this paper, three kinds of typical rivers were created based on the sedimentary facies to get the data of virtual wells, including the plane distribution and vertical form of straight channel, S channel and Y channel. The numerical simulation was used to optimize the well pattern. The results show that straight channel is good with zig-zags pattern; S channel matches injection outside and production inside; Y channel goes well with main production by branch injection. In order to improve the development effect, different well patterns shoud match different channels.

Keywords:river channel; reservoir modeling; numerical simulation; well pattern optimization

ResearchonOptimizationoftheWellPatternofNarrowChannelReservoir

SHI Hongfu HE Yifan LIAO Hui LING Haochuan SUN Qiang

(Tianjin Branch of CNOOC, Tianjin 300459, China)

TE345

A

1673-1980(2017)05-0048-04

2017-03-28

国家科技重大专项“渤海油田加密调整及提高采收率油藏工程技术示范”(2016ZX05058001)

石洪福(1987 — )，男，工程师，研究方向为地质建模和油藏模拟。