隔夹层参数对底水油藏注水效果影响数值模拟研究 ——以渤海A 油藏为例

孙恩慧，杨东东，杨 威，刘博伟，谭 捷

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

大量矿场数据表明，隔夹层在底水油藏水平开采中，对底水锥进具有较好的抑制作用[1]，不仅能够减缓底水上升速度，还能改变底水上升路径。此外，隔夹层的存在对油藏剩余油的分布也具有直接的影响[2–3]，其中，隔夹层的大小、位置、渗透性和产能密切相关。因此，分析隔夹层参数对底水油藏的高效开发具有重要意义。目前，国内外针对存在隔夹层的底水油藏的研究，主要是围绕不同水平井参数对开发效果的影响，而隔夹层参数对底水油藏水平开发效果影响的研究还不够深入[4–12]。

本文基于渤海A 油藏的基本参数，通过建立含隔夹层的底水油藏数值模型，研究底水油藏中隔夹层长度、隔夹层宽度、隔夹层高度、隔夹层厚度、隔夹层渗透率等参数对注水开发效果的影响程度。从采出程度和含水上升的角度，分析隔夹层的长度以及高度对注水开发效果的影响，为含隔夹层的底水油藏的高效开发提供依据。

1 隔夹层参数敏感性分析

设计含隔夹层的底水油藏数值模型，储层水平渗透率2 000×10–3μm2，原油黏度350 mPa·s，地层厚度20 m。设计两口水平井采油生产，井距300 m，两口水平井中间设计1 口直井注水。模型网格设置为80×40×40 个，X、Y、Z 网格大小分别为25，25，1 m，纵向上网格自上而下1～20 层为油层，21～40层为水层。水体采用FK 水体，水体倍数为300 倍，水平井于油藏顶部隔夹层上方开采，模拟方案采用水平井定液量生产，产液量为1 000 m3/d，定义直井在生产井含水97%时射孔注水，经济极限含水率为98%。PVT、相渗曲线等数据采用A 油藏实际数据。

为了定量分析隔夹层参数（长度、宽度、高度、厚度、渗透率）对底水油藏直井注水开发效果的影响，分别用隔夹层长度比、隔夹层宽度比、隔夹层高度比、隔夹层厚度比以及隔夹层渗透率比描述隔夹层参数对直井注水开发效果的影响。隔夹层长度比定义为隔夹层长度与水平段长度的比值，取值为1.0～2.4；隔夹层宽度比定义为隔夹层宽度与两口水平井距离的比值，取值为0.6～1.6；隔夹层高度比定义为隔夹层高度与储层厚度的比值，取值为0.1～0.8；隔夹层厚度比定义为隔夹层厚度与油藏厚度的比值，取值为0.4～0.8；隔夹层渗透率比定义为隔夹层渗透率与储层渗透率的比值，取值为0～0.5。

通过对不同隔夹层参数下注水增油量（图1）分析发现，隔夹层长度、隔夹层宽度以及隔夹层高度为影响底水油藏直井注水效果的主要因素，隔夹层厚度和隔夹层渗透率为次要因素。

2 隔夹层参数的影响分析

2.1 隔夹层长度影响方案设计

取隔夹层宽度比为1.4，隔夹层高度比为0.3，隔夹层厚度比为0.4，隔夹层渗透率比为0，设计隔夹层长度比分别为1.0 和2.0 的数值模拟方案。

2.1.1 采出程度曲线分析

对不同隔夹层长度下油藏采出程度曲线（图2）分析发现，一方面，在隔夹层其他参数一定的条件下，不考虑直井注水情况，隔夹层长度比越长，油藏累计产油量越高，这是因为，当隔夹层的长度比越长时，越能够控制底水上升速度，因此油藏采出程度越高；另一方面，在隔夹层其他参数一定的条件下，当直井注水后，隔夹层长度比越大，则注水增油量越大。

图3 为隔夹层长度比为1.0 和2.0 时不同时刻含油饱和度分布，从图中可以看出，隔夹层长度比越大，隔夹层上方井间剩余油越富集，注水受到隔夹层的遮挡，沿隔夹层进行横向驱替，从而更多地有效动用井间剩余油，达到较好的平面驱替效果，注水增油效果好。

2.1.2 含水上升率曲线分析

图1 不同隔夹层参数下注水增油量

图2 不同隔夹层长度下油藏采出程度

通过对不同隔夹层长度下注水后含水上升率曲线（图4）分析可知：①含水上升曲线存在波峰值和波谷值。出现波峰值的主要原因是底水从隔夹层绕过，导致水平井含水上升快；出现波谷值的原因是直井注水后见效，致使水平井含水率下降。②随着隔夹层长度比增大，出现波峰值和波谷值的时间越晚。当隔夹层长度比越长时，底水从隔夹层绕过的时间越长，导致出现波峰值越晚；当隔夹层长度比越长时，直井注水越晚，波谷值出现越晚。

因此，对于发育隔夹层的底水油藏，应尽量将水平井部署于长度较长的隔夹层上方，利用隔夹层的遮挡作用，提高底水油藏的注水开发效果。

图3 不同隔夹层长度比下不同时刻含油饱和度分布

图4 不同隔夹层长度下注水后含水上升率

2.2 隔夹层高度影响方案设计

取隔夹层长度比为1.2，隔夹层宽度比为1.6，隔夹层厚度比为0.4，隔夹层渗透率比为0，设计隔夹层高度比分别为0.1 和0.6 的数值模拟方案。

2.2.1 采出程度曲线分析

对不同隔夹层高度下采出程度曲线（图5）分析发现，一方面，在隔夹层其他参数一定的条件下，不考虑直井注水情况，隔夹层高度比越大，水平井累计产油量越高，这是因为，当隔夹层的高度比越大时，越能够有效阻止底水上升的速度，因此油藏采出程度越高；另一方面，在隔夹层其它参数一定的条件下，隔夹层高度比越小，当直井注水后，注水增油量越大。

图5 不同隔夹层高度下油藏采出程度

图6 为隔夹层长度比为0.1 和0.6 时不同时刻含油饱和度分布，从图中可以看出，隔夹层高度比越小，隔夹层上方井间剩余油越富集，直井注水后，注水受到隔夹层的遮挡，沿隔夹层进行横向驱替，从而更多地有效动用井间剩余油，达到较好的平面驱替效果，注水增油效果好。

2.2.2 含水上升率曲线分析

通过对不同隔夹层高度下注水后含水上升率曲线（图7）分析可知：①含水上升率曲线存在波峰值和波谷值。出现波峰值的主要原因是底水从隔夹层绕过，导致水平井含水上升快；出现波谷值的原因是直井注水后见效，致使水平井含水率下降。②随着隔夹层高度比增大，出现波峰值的时间越晚。当隔夹层高度比越大时，底水从隔夹层绕过的时间越长，导致出现波峰值越晚；相应地，隔夹层高度比越大时，直井注水越晚，波谷值出现越晚。

图6 不同隔夹层高度比下不同时刻含油饱和度分布

图7 不同隔夹层高度下注水后含水上升率

综合考虑隔夹层高度比对注水后油藏采出程度和水平井含水上升率的影响，应尽量将水平井部署于较低的隔夹层上方，依托井间富集的剩余油，提高底水油藏的驱替和注水增油效果。

3 实例分析

渤海A 油藏为典型的底水油藏，油藏原油黏度350 mPa·s，局部发育隔夹层，隔夹层面积较大，呈片状分布。

图8 为A 油藏A63H—A3H—A38H—A30H2—A68H 井连井剖面，从图中可以看出，隔夹层分布较为稳定，隔夹层平均厚度1～3 m。计划将A30H2 井射孔后注水，注水后邻井A63H 井和A68H 井将受效增油，形成一注两采的注采井组，A30H2 井的隔夹层具体参数如表1 所示。

基于渤海A 油藏的实际开发参数，建立了含隔夹层的底水油藏数值模型，通过数模预测，A30H2井射孔注水后，A 油藏增油量为4.5×104m3，井组增加采收率1.2%，依托油藏发育的隔夹层，明确了有效的注采系统，实现了有效驱替，提高了油藏采收率。

表1 A30H2 井隔夹层参数

图8 A 油藏A63H—A3H—A38H—A30H2—A68H 井连井剖面

4 结论

（1）在隔夹层发育的底水油藏中，隔夹层长度、隔夹层宽度以及隔夹层高度为影响注水效果的主要因素，隔夹层厚度和隔夹层渗透率为次要因素。

（2）明确了随隔夹层长度比增大，注水井注水效果越好；随隔夹层高度比减小，注水井注水效果越好。

（3）数模预测，A30H2 井注水后，A 油藏增油量为4.5×104m3，井组增加采收率1.2%。