油藏数值模拟技术在大庆高含水油田的应用

徐路生，尹太举，代盈营(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学),湖北 荆州 434023)

田 宏(渤海钻探工程公司油气合作开发分公司，天津 300280)

油藏数值模拟技术在大庆高含水油田的应用

徐路生，尹太举，代盈营(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学),湖北 荆州 434023)

田 宏(渤海钻探工程公司油气合作开发分公司，天津 300280)

经过多年的稳产高产，大庆油田进入高含水阶段，由于油层多，层系之间的差异大，井网划分跨层系现象较为普遍，剩余油分布越来越复杂,给油田稳产和调整挖潜带来的难度越来越大,剩余油分布预测成为高含水期油田的开发关键。为定量分析大庆油田进入高含水期的剩余油分布特征，以精细油藏描述为基础，结合油藏开发动态，利用油藏数值模拟技术再现油藏生产过程和不同时期油水分布。基于大庆油田北三区西部开发数据和监测资料，利用地质模型对区块生产过程进行了模拟，再现了油藏开发历程。由于层段多、砂体形态复杂、层内非均质性较严重，油层部分部位控制程度相对较差，在油层的边角部位、差油层及层内差储层段成为剩余油分布的集中区。以该剩余油的分布特征提供相应的措施调整，从而解决油藏注水开发中的3大矛盾，对油田开发生产起到了很好的指导作用。

高含水；油藏数值模拟；剩余油

松辽盆地发育有3套含油组合，即上部黑帝庙油层含油组合，中部萨、葡、高油层含油组合，下部扶杨油层含油组合。而大庆油田北三区属中部含油组合，发育萨、葡、高三套油层，形成于松辽盆地整体坳陷过程中的一个显著回返和充填时期，即青山口组水退旋回晚期至姚家组-嫩江组水进旋回早期，属早白垩中期松辽盆地北部大型河流-三角洲沉积，沉积总厚度约380m。北三区萨尔图油层以三角洲内前缘和三角洲外前缘沉积为主，主要发育水下分流河道、主体席状砂和非主体席状砂微相。葡萄花油层主要为三角洲平原及三角内前缘沉积，在该段地层上部发育大型的分流河道沉积，下部以内前缘的水下分流河道及席状砂沉积为主。萨尔图油层以三角洲外前缘和内前缘沉积为主，主要发育主体席状砂和非主体席状砂2种微相。

北三区经过多年的稳产高产，油水分布非常复杂。加之油层多，层系之间的差异大，井网划分跨层系现象较为普遍，而且目前在水驱基础上，还采用了多种三次采油工艺，特别是进入高含水后期开发后,剩余油分布越来越复杂,给油田稳产和调整挖潜带来的难度越来越大,剩余油分布预测成为高含水期油田的开发关键。剩余油的研究较多，但是基本上都属于定性分析，不能直接测定剩余油，而是通过一定的处理、计算、推导得出地下剩余油的分布状况。而油藏数值模拟技术很好解决了该类问题，油藏数值模拟方法就是利用油水渗流理论，对各层段的剩余油形成过程进行模拟，弄清油水运动规律，定量刻画不同时期的油水分布，动态描述剩余油的分布和变化，反映出各个阶段各层的剩余油分布状况，总结剩余油分布规律，并提供相应的挖潜措施。

1 研究区概况

北三区西部位于大庆长垣萨尔图油田纯油区内，含油面积18.50km2，地质储量13098×104t，纵向上发育萨尔图、葡萄花、高台子3套油层，共分7个油层组、27个砂岩组、92个沉积单元。油藏类型为背斜型砂岩油藏，无气顶，不对称短轴背斜构造，具有统一的压力系统，边水、底水不活跃。自1964年萨、葡主力油层投入开发以来，研究区先后经历了3次大的调整，截止2009年12月，全区累积注水24738.41×104m3,累积产油4583.61×104t，采出程度34.99%，采油速度0.61%，累计注采比1.02，年注采比0.94，综合含水92.04%，地层压力10.76MPa。该区已经进入高含水阶段。

2 油藏数值模拟应用

2.1工区模型建立和网格划分

选取整个区块范围内的水驱井做为模拟区，由于该地区具有较强的层内非均质性和强烈的平面非均质性，因此选用ECLIPSE三维三相黑油模拟软件作为模拟器。为精细模拟该油藏，并考虑今后的井网部署，建立平面模拟网格系统如下：在X方向有63个节点，Y方向80个节点，Z方向为124层,共有63×80×124=624960个网格。平面上网格步长25m×25m。模拟层与地质细分层相同，纵向上78个大层，对主力层进行了细分，总层数为124层，对应于该油组井段的各个砂体。

根据油藏储层建模成果，按所划模拟网格和模拟分层，经网格粗化得到了各层的顶底深度、净毛比、孔隙度、渗透率、饱和度等参数的网格数据场。对孔隙度、饱和度等数值采用算术平均，渗透率粗化采用全张力计算方法。地质模型粗化后输出的ECLIPSE数据体直接用于数值模拟。

2.2油藏物性参数和动态数据的选取

1)油藏物性参数 油藏物性参数主要包括：油藏和流体物性参数、相渗曲线和流体PVT。该区相渗曲线依据不同的渗透率区间来进行相渗分区，共划分了8个相渗区间，采用了8条相渗曲线。

2)动态数据 动态数据主要是从投产到2010年3月油水井资料(不考虑区块聚合物驱替的井)，包括油井产油数据、产水数据、压力数据、水井的注水速度和注水压力等，通过油藏数值模拟软件ECLIPSE前处理，形成ECLIPSE接受的数据格式文件。

2.3历史拟合及结果

历史拟合主要对油层开采期产量、含水、压力水平等历史资料、实测产液剖面资料和单井生产资料进行反复拟合，使模型能较好地符合油藏地下情况。主要拟合指标为全区的压力、产液、含水及单井的产液、产水、含水。这些指标主要受地层岩石及流体热物理参数、区域渗透率和相对渗透率的影响。通过反复调整影响参数，使全区产液和含水得到较好拟合，从而使模型再对实际动态资料的拟合下能尽量逼近地下真实情况(见图1)。

图1 全区产液量和综合含水率拟合曲线

3 剩余油规律分析

一般来说，剩余油的平面分布主要受油层渗透率、平面非均质性和井网条件的控制，也相应具有一些基本特征。研究区历史拟合后总结剩余油分布特点如下。

3.1在相邻注水井或采油井的中间区域剩余油饱和度高

拟合结果表明，在2口注水井的中间平衡区，由于压力平衡，注入水不能波及，形成剩余油的富集区，而在2口采油井的中间部位，由于远离泄压的采油井，地层压力较高，注入水很难波及到，存在较多的剩余油 (见图2)。

3.2平面非均质性较强的油层中，局部低渗透带有较多的剩余油

油层中物性分布情况直接影响到剩余油的分布状况，低渗透层吸水少，注入水推进慢，水洗差，剩余油也较多 (见图3) 。

图2 相邻生产井中间区域剩余油分布

图3 高渗透区油水井未波及区域剩余油分布

3.3油藏局部井网不完善的的区域存在较多剩余油

油藏的边缘区域剩余油饱和度高，这是由于该油藏由于没边水驱替，且这些区域井网也不够完善，对部分砂体控制程度低，注入水无法波及到，所以含油饱和度高 (见图4) 。

3.4差油层整体水驱效果差，全层都具有较高的含油饱和度

差油层整体水驱效果差，全层都具有较高的含油饱和度(见图5)，由于储层物性差，整体水驱效果较差，剩余油在全层都有分布。

图4 油藏局部井网不完善的的区域剩余油分布

图 5 储层整体物性较差造成油层整体具有较高的剩余油饱和度

4 调整措施

结合模拟过程体现的一些问题，为了解决在注水开发中不断出现的3大矛盾(层间矛盾、平面矛盾、层内矛盾)，提高采收率，可以进行油水井的调整，这种调整是以水井为主，调整方法如下。

4.1提高中低渗透层的注水强度，适当降低高渗透层的注水量或间歇停注，以调整层间矛盾

在油田开发的中后期，主力油层的采出程度已相当高，进入特高含水的采油期。在调整开发层位时，主力油层不断被封堵，生产油层越来越少，产油量大大下降。那些原来的非主力油层经过注水和一系列的油层改造措施，发挥越来越大的作用，逐渐弥补了主力油层下降的产量，使得油田得以保持稳产。在这种情况下，对于相应的注水井，就应当提高中低渗透层的注水强度(如果提高水量有一定的困难，应当酸化这些层段，以达到配注要求)，对于长期大排量高强度注水的高渗透层，则应当减少注水量或定期停注。

4.2加强非主要来水方向的注水，控制主要来水方向的注水，调整平面矛盾

在注水开发的油田，有一部分井组，注采不完善，井网对油层的控制比较差，由于地质上的原因，水驱控制储量比较低，或者不成注采系统。有些井组，尽管井网比较完善，由于平面上渗透率的差异，仍然存在着单向受益问题，以致造成油层平面上的舌进。在这种情况下，应当加强非主要来水方向的注水，提高其注水量；同时控制主要来水方向的注水，降低其注水量，使注入水在平面上处于相对平衡状态，水线均匀推进，平面矛盾得到解决。

4.3层内堵水

层内非均质严重，注入水沿高渗透带水窜的现象，严重地危害了油井的正常生产，使油井含水大幅度上升，产油量下降。因此必须对油水井进行堵水，为油田长期高产稳产创造条件。堵水前，必须正确判断出水层位，水的来源不同，堵水的方法也不一样。

5 结 论

1)利用ECLIPSE油藏数值模拟软件，模拟了油藏开发历史，定量地描述了不同时期的油水运动规律，确定了不同时期的剩余油分布规律。基于区块开发数据和监测资料，利用地质模型对区块生产过程进行了模拟，再现了油藏开发历程，表明由于层段多、砂体形态复杂、层内非均质性较严重，油层部分部位控制程度相对较差，在油层的边角部位、差油层及层内差储层段成为剩余油分布的集中区。

2)针对高含水期剩余油分布规律，提供了相应的调整措施：提高中低渗透层的注水强度，适当降低高渗透层的注水量或间歇停注; 加强非主要来水方向的注水，控制主要来水方向的注水; 层内堵水。以此解决注水开发中的3大矛盾, 对油田开发生产起到了很好的指导作用。

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[编辑] 洪云飞

TE319

A

1673-1409(2012)05-N105-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.034

2012-02-28

国家油气重大专项(2008ZX05010)。

徐路生(1983-)，男，2008年大学毕业，硕士生，现主要从事油气田开发方面的研究工作。