薄互储层油藏层间干扰定量化表征新方法

康 凯，刘 超，许万坤，申春生，郑金定

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

李波将过去采用的渗透率表征纵向非均质性拓展为利用原油在地层中流动难易程度的流动系数来描述纵向非均质性的方法[5]。罗宪波对于海上油田多层油藏层间物性差异大，产能干扰严重的问题，利用层间矛盾主控因素判断层间干扰程度的强弱[6]。刘洪杰基于油井压恢测试结果、开发动态数据等，对多层合采层间干扰系数进行分析[7]。

前人的研究偏重于定性判断，缺少针对薄互层油藏的定量化表征。目前矿场为了定量化层间干扰，往往采用下分采管柱并进行开关滑套作业，同时结合产能测试来进行，费时费力，成本很高，且受限于海上平台作业，工作量大，实际操作困难。本文通过室内物理模拟实验法、油藏工程法和动态反演法，分析层间干扰主控因素及干扰机理，创新了薄互层油藏合采层间干扰定量描述理论，为油田剩余油挖潜和综合调整的层系划分提供理论指导。

1 薄互层油藏三维物理模拟

针对薄互层油藏各层厚度、物性、流体和压力差异等因素导致的层间矛盾，开展多层水驱油三维物理模拟实验，分析多层合采时的驱油效率，为油田开发方案研究提供理论支持。本实验选取PL油田真实地层压力和油藏参数作为实验条件，注采井距、油层厚度等采用等比例缩小模型，与实际油藏情况相比具有相似性和可对比性。

利用三维大平板填砂模型制作了一套模拟地层条件水驱油的三维成像及监测实验系统[8]。在设备设计中，加大模型承受压力条件，以期模拟真实地层压力条件下水驱开发，同时为了更好地表征薄互层油藏水驱开发，扩大模型的模拟地层范围和层数，实现了分层注水分层开采，分层计量、砂粒自动压实的装置和模型可调节功能。

在监测系统上，增加电极分布层数和平面上的电极数量，电极组采用8横8列的方式均布在底板，电极组单元包括4个长短不一的电极，64个4路继电器输出模块可对256个电极进行电极扫描控制，从而生成电阻三维图像。此外，模型增加了压力监测系统，8个10 MPa压力传感器分布在底板，可随时检测压力变化情况。通过对设备研制、模型设计和监测系统的创新改进，大幅提高了三维物理模拟实验的研究精度，更加接近真实地层条件下的薄互层水驱开发情况(见图1)。

图1 薄互层油藏三维物理模拟实验设计及成像系统

填取不同物性、厚度的物理模型以模拟薄互层油藏，用不同黏度的模拟油饱和不同物理模型以形成层间流体差异，三维模型模拟反九点面积井网开发(1注3采)的方式，注入端模拟注水井多层合注，以恒定流量注入水；出口端在各层设置虚拟井以记录各层采出情况，同时在各虚拟井分别接入抽泵机，设置不同流压，模拟各层不同生产压差。在实验过程中记录出口端采液速度、含水情况，同时记录累积采油量，计算各模拟层驱油效率，反映不同条件下的薄互层层间干扰情况。

通过多层并联三维物理模型实验,可以看出随着储层渗透率级差、黏度级差、层间压力级差的增大，低渗层、高粘层、薄差层和亏空层都明显受到压抑，模型整体驱油效率受到不同程度的影响(见图2)，获得了薄互层油藏多层合注合采时层间驱油效率的定量化差异。

图2 三维物理模拟实验不同条件下驱油效率对比

2 基于生产动态反演法定量表征层间干扰因子

目前利用生产动态对层间干扰进行表征的方法大多是针对单一影响因素展开研究，不能直接指导油田开发。针对渤海湾薄互层油藏采用大段多层合采开发方式，各层系之间厚度、储层物性、流体性质和层间压力差异大的特征，分析多层合采过程中不同含水阶段层间干扰对油井产能的影响，建立多层合采层间干扰定量表征理论，为油田层系划分提供指导[9-12]。

根据采购申请、需求合并、采购计划、确定货源、询价报价等多个环节的处理后产生采购订单，向《合格供应目录》内的供应商购买物料；供应商生产备货，发到工厂仓库后进行采购收货质检，并接收供应商开具的采购发票进行合同核销；最后转到存货系统进行存货核算以及转到应付系统进行付款结算。各个功能可相互参照，也可手工录入，减少人工操作的工作量。

根据油田开发特征，引入干扰因子概念，以更直观地描述不同含水阶段层间干扰对合采效果的影响。干扰因子随含水率的变化实际反映的是多层合采过程中层间干扰对油井整体产油能力的影响随含水率的变化，干扰因子计算式[13-15]：

(1)

式中：αo为层间干扰因子；Jdio为第i层无干扰时产能；Jhio为第i层合采时产能。

现有的定向井产能计算方法仅适用于单层开采，没有考虑薄互层的层间干扰和稠油的启动压力，不适合预测多层合采的油井产能。通过引入干扰因子和启动压力，对单层的定向井产能公式进行修正，得到定向井多层合采产能计算式：

(2)

进一步对式(2)进行整理，得到层间干扰因子定量表征计算式：

(3)

用干扰因子定量表征计算式，本项目系统分析了渤海湾PL油田层间干扰情况，在此基础上，形成了渤海湾PL油田干扰因子评价图版(见图3)。

图3 渤海湾PL油田多层合采层间采出程度干扰因子评价模板

从图版可以看出：(1)渤海湾PL油田多层合采主要存在厚度差异、黏度差异、渗透率差异和层间压力差异导致的层间干扰；(2)多层合采过程中，主力层通过层间干扰对非主力层的产油能力有一定的负面作用，随着含水率的上升负面作用逐渐增强，因此在中高含水期进行分层系开发很有必要；(3)渗透率级差(黏度级差、厚度级差、压力级差)越大，在相同含水情况下的层间干扰程度越明显。因此，针对渗透率级差(黏度级差、厚度级差、压力级差)较大的油层进行分层系开发，以减少层间干扰。

3 基于油藏工程方法研究多层合采波及系数

薄互层状油藏在开发过程中，受限于层间客观存在的储层厚度、储层物性、流体和地层压力的差异，引起水驱开发过程中不同层位的水驱前缘推进速度不同，从而导致开发效果不同。基于贝克雷理论，分析了多层油藏合采开发效果的影响因素，形成了薄互层水驱开发理论模型，为油田进行分层系开发调整提供理论指导[16-19]。

在油水两相渗流理论的基础上，建立了多层油藏水驱油模型，对多层油藏在定液量条件下的合采与分采进行模拟，并对不同开发阶段各油层的产液(油)量、产液(油)指数、渗流阻力、采出程度等进行求解。

多层油藏水驱油模型多层合采时产量为：

(4)

多层合采时油藏纵向波及系数为：

(5)

多层合采时油藏采出程度为：

(6)

利用多层水驱开发模型对合采和分采条件下的开发效果进行对比，为多层油藏制定合理的分采界限提供指导。如图4所示，薄互层级差、渗透率级差、黏度级差和压力级差越大，合采与分采波及系数差异也越大，结合油田特点给出层系划分的薄层占厚层比例小于0.6左右，渗透率级差小于5左右，黏度级差小于3左右，层间压力级差小于1.2左右。

图4 渤海湾PL油田不同油层合采与分采效果对比

在多层合采驱油效率、波及系数和干扰系数定量表征的基础上划分开发层系，将储层类型、储层物性、流体性质和压力差异大的油层分采，采取纵向油、水井彻底细分开发层系的产液结构调整策略，由原来的一套开发层系调整为三套开发层系，把不同储层类型、不同流体性质和不同压力差异的油层进行分采(见图5)，日增油2 675 m3，累积增油351.5×104m3，油田水驱采收率提高了2.3%，在油田高含水期实现了稳油控水，明显提高了油田开发效果[20-23]。

图5 渤海湾PL油田开发层系组合与划分示意

4 结论

(1)物理实验模拟法结论清晰，但不能直接应用于矿场；生产动态反演法数据可靠，但需要大量统计数据，难以推广应用到其他油田；油藏工程法逻辑严谨、易于推广，但偏于理想。在实际应用中，需要将这三种方法相互对比、印证，利用生产动态反演法和物理实验模拟法对油藏工程法进行校正，使之更加符合矿场实际，并易于推广应用。

(2)本文根据渤海湾薄互层水驱砂岩油藏特点，利用物理实验模拟法、生产动态反演法和油藏工程法，加入薄互层分布比例、启动压力、含水率阶段、压力差异等主控因素，实现了对薄互层油藏层间干扰系数的定量化表征。

(3)层间干扰定量化表征可以定量描述油田剩余油分布规律，确定重点挖潜部位，优选调整井井位。尤其可为纵向分布层数多、厚度大的薄互层油藏的分层系开发提供层系划分依据。

(4)定量表征新方法在渤海湾PL油田的剩余油挖潜和开发调整中的应用获得了良好效果，对今后此类型油藏的开发具有重要的指导意义。