水驱油田含水上升率主要影响因素研究与应用

别梦君，张宏友，缪飞飞，张言辉，段 宇

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

运用陆上水驱油田含水上升率标准评价[1]来评价海上水驱油田的含水上升率时，海上油田的含水上升率普遍为三类指标，开发效果普遍差。这是因为与陆上油田开发不同的是，海上油田一般是高速开发，含水上升相对较快，所以该套标准不适应于海上油田。另外该标准缺乏理论依据。针对此问题，海上油田建立了含水上升率评价新方法即通过对比实际含水上升率值与理论值之间的比值α即含水上升率评价系数的大小来定量评价水驱砂岩油藏的开发效果，首次与理论含水规律相结合，建立了评价标准[2]：当α≤1.2%，为一类水平；当1.2%＜α≤2.0%，为二类水平；当α>2.0%，为三类水平。该评价标准在渤海油田中运用取得了较好效果。为了更好地分析油田开发效果好坏的原因，进而开展含水上升率主要影响因素分析，以更好地指导油田生产。考虑到影响因素诸多，比如非均质性、层间干扰、井网不完善、井网类型等，矿场上常用的分流量方程无法进行研究，本次运用数值模拟技术，开展水驱油田含水上升率主要影响因素研究。

1 含水上升率评价系数α求取

含水上升率评价系数α计算见公式（1）。通过研究理论与实际含水上升率计算方法即可求取。

理论上升率采用经典的分流量方程开展研究[3-5]。

1.1 实际含水上升率计算

实际含水率数据有一定的波动性，以A油田实际数据为例（见图1），按月计算出的含水上升率波动太大，无规律。为此需要筛选出代表含水上升规律的数据点进行实际含水上升率的计算。

1.2 选点原则

含水率代表数据点筛选原则如下：

（1）熟悉油田生产历史，不同生产阶段含水上升规律不同；

（2）选取的数据点具有一定的代表性，能够反映该阶段的含水上升变化趋势；

（3）选取的数据点分布要均匀，能够反映该小阶段内含水率的平均水平，例如采出程度每增加1.0%左右，选择一个数据点；

（4）参考含水率与采出程度理论关系曲线变化趋势，筛选实际含水率数据点；

不是所有上呼吸道感染都会演变成肺炎。普通感冒不会轻易转成肺炎，那些免疫系统功能或呼吸系统功能被其他疾病削弱的，如先天性心脏病等患儿才有较高的风险。

（5）在增产措施实施前后（尤其是大型增产或调整措施）不能选择数据点计算含水上升率。

图1 A油田实际含水上升率

图2 A油田选点后含水上升规律

按照此选点原则，对A油田实际数据筛选后，再根据筛选的点计算实际含水上升率（见图2），可以看出实际含水上升率随着含水率增加逐渐变小，表现出很强的规律性。

2 含水上升率影响因素研究

通过α评价油田开发效果好坏后，为分析开发效果好坏的原因，开展含水上升率影响因素研究。考虑到影响因素多，并且要求操作方便，所以本次研究以数值模拟法为手段开展研究。

2.1 理想模型

根据渤海油田的开发特点，设计典型的反九点均质理想模型，并以此作为对比基础。该理想模型为单层均质模型；井网为规则反九点井网，井网完善；所有开发井一次性投产，即投即注；注采平衡，保持地层压力；井底无污染等。网格大小为20 m×20 m×4 m，共设计了9个井组，49口开发井，其中注水井9口，生产井40口，单井控制储量为 40×104m3，原油黏度为 80 mPa·s，定压差生产。数值模拟结果（见图3）。

在定压差生产条件下：随着采出程度的增加，含水率先快速升高后缓慢增加，表现出凸型曲线特征；随着含水率的升高，含水上升率呈现出先快速增大后缓慢减小的变化趋势[6，7]，表现出左偏型曲线特征，与分流量方程得出的理论含水上升规律一致。

2.2 实际模型

实际油田的特点往往是：非均质性，多层合采时存在层间干扰；井网不完善；分批投产；不同类型的井网；后期完善井网等特点，与理想模型存在较大差异。因此，下面研究这些差异如何影响含水上升率。

从图4中可以看出，当多层合采时，实际非均质模型含水上升率要大于理论含水上升规律。这是因为注水开发时，注入水在高渗透层渗流速度快，注入水大量地进入高渗透层，导致油田见水快，无水采油期短，而中低渗透层注水受效差，总体注入效率低。非均质性越强，注入水在高渗透层中相对渗流速度越快，突进越严重，层间干扰越严重，含水上升也越快[8]。

2.2.2 井网不完善 其他条件相同情况下，在理想模型基础上，只在模型中部部署井网（4、5、6井组），数模结果（见图5）。从图5中可以看出，在其他条件相同的情况下，由于井网不完善，其含水上升率比理论含水上升率大。结合含水上升率的计算公式（2）说明。

图3 理想模型含水上升规律

图4 非均质储层含水上升规律

从公式（2）中可以看出，含水上升率与含水率和采出程度有关。对于均质模型，由油水两相渗流规律可知，每口井的含水规律是相同的，即含水率随时间变化相同。所以主要与采出程度有关，由于不完善井网只动用了模型中部的地质储量，故其采出程度低，进而含水上升率变大。

2.2.3 分批投产 假设油田分3批投产时，1、2、3井组第1批投产，4、5、6井组第2批投产，其余井第3批投产；假设油田分6批投产时，1、2井组第1批投产，3井组第2批投产，4、5井组第3批投产，6井组第4批投产，7、8井组第5批投产，9井组第6批投产，共分6批投产。在其他条件相同的情况下，数模结果（见图 6）。

图5 井网不完善含水上升规律

图6 分批投产油田含水上升规律

从图6可以看出，产能建产期，实际含水上升率大于理论含水上升率；当所有批次井全部投产完毕后，实际含水上升率逐渐接近理论含水上升率。分批投产实际是由井网不完善到井网完善的过程[9]。

2.2.4 井网类型 在理论模型的基础上，部署了五点井网（反九点法去掉边井）、直线井网、交错井网，数模结果（见图7）。

从图7中可以看出，不同井网类型含水上升率曲线，五点、直线行列、交错行列井网相对较高，反九点井网相对较低，但含水上升率变化形态基本一致。由均质模型油水两相渗流规律可知[10]，不同类型井网单井的含水上升规律一致，五点、直线行列、交错行列井网中，注水井到采油井距离一致，故整体含水上升规律基本一致。而反九点井网，由于注水井到边井的距离比到角井的距离远，故角井先见水，且含水比边井含水高，平均后，反九点法的整体含水上升要相对慢，所以含水上升率要低。

2.2.5 后期井网完善 初期在理想模型的中部部署井网，高含水期再在理想模型上全部部署井，数模结果（见图8）。从图8中可以看出，开发初期井网不完善导致实际含水上升率大于理论含水上升率，开发中后期由于井网完善，实际含水上升率逐渐接近理论含水上升率。

3 实例应用

选择B油田进行实例应用。该油田生产阶段分为产能建设阶段和综合调整阶段。首先通过分流量方程计算理论含水上升率，再按照选点原则选择数据点，并计算实际含水上升率，从而可以得到各阶段的含水上升率评价系数α值。结果（见图9）。

图7 不同类型井网含水上升规律

图8 井网后期完善含水上升规律

图9 B油田含水上升规律

从图9中可以看出，在产能建设阶段，实际含水上升率大于理论含水上升率；当所有批次井全部投产完毕后，α值平均为1.3；综合调整阶段，α平均1.0。从前面影响因素分析可知，分批投产时，产能建设阶段，实际含水上升率大于理论含水上升率，所有批次井全部投产完毕后，实际含水上升率接近理论含水上升率，但是这里却比理论含水上升率大，原因是因为B油田还有部分储量未动用，即井网不完善导致的。针对这个问题，在综合调整阶段，逐渐动用未动用储量，井网逐渐趋于完善，实际含水上升率最后接近理论含水上升率，油田目前开发效果较好。

4 结论

（1）提出了实际数据筛选原则，筛选数据点后，计算的实际含水上升率具有规律性。

（2）通过数值模拟法研究含水上升率影响因素，结果表明：储层非均质性较强时，多层合采时，含水上升率较大；当井网不完善时，含水上升率较大，而当井网后期变完善时，含水上升率又接近于理论含水上升率；井网类型不同，含水上升率也不同。

（3）通过研究含水上升率的影响因素，有助于分析实际含水上升率与理论含水上升率差异即油田开发效果好坏的原因，进而针对性地指导油田开发。