裂缝性底水油藏基质储量动用程度研究

韩春林 （中石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南 南阳473132）

罗登宇 （西南石油大学石油工程学院，四川 成都610500）

1 渗流机理

裂缝性底水油藏的储层类型为双重孔隙介质，可以分为裂缝系统和基质系统两部分，原油储集在基质孔隙和裂缝中，但基质岩块中的原油不具有流动性。裂缝系统的水驱过程主要靠驱动压差的作用进行，水驱油过程接近活塞式推进，水驱效率可以达到95%以上，属于高渗高产高效渗流系统。基质系统中的原油通过渗吸作用进入裂缝，自吸排油效率一般为10%左右，属于低渗低产低效渗流系统。裂缝系统不仅是自身系统的流动通道，而且是基质系统的自吸排油通道。

基质系统的水驱油机理表现为如下两种关系：驱动压力与毛细管压力的关系；重力与毛细管压力的关系。

1）驱动压力与毛细管压力的关系。在油田开发的实际情况下，裂缝系统水驱过程所需要的压力梯度很小，而基质系统所需要的压力梯度则大得多，在两者共存、裂缝系统处于主导地位的情况下，基质系统在驱动压力梯度作用下的水驱过程是难以发生的，它主要是以毛细管力的渗吸作用排油。因此，依靠毛细管力作用的渗吸排油是裂缝性油藏基质在水驱开发条件下的主要驱油机理。微裂缝越发育，基质系统岩块越小，基质系统岩块与裂缝的接触面越大，渗吸排油作用越强。

2）重力与毛细管压力的关系。在水驱过程中，基质系统岩块主要依靠毛细管力作用还是重力作用，取决于基质系统岩块的高度，基质系统岩块高度大，重力作用控制驱替过程；基质系统岩块高度小，毛细管力渗吸作用控制驱替过程。影响渗吸采油作用机理的因素很多，如基质系统岩块大小、基质系统岩块的物性 （孔隙度、渗透率）、流体物性 （密度、黏度和界面张力）、润湿性、初始饱和度以及边界条件等。

2 物质平衡方程式的建立

在裂缝性底水油藏中，由于存在基质和裂缝两个渗流特征不同的系统，将基质和裂缝分成两个储罐来进行讨论，两个储罐的交换量见图1。

在建立裂缝性底水油藏物质平衡模型之前，先作如下假设：①油藏的储层物性和流体物性在基质系统或者裂缝系统内是均匀分布的；②相同时间内油藏裂缝各点内的地层压力都处于平衡状态，即各点处的折算压力相等；相同时间内油藏基质系统各点内的地层压力都处于平衡状态，即各点处的折算压力相等；③整个开发过程中，油藏保持热动力学平衡，即地层温度保持不变；④不考虑油藏裂缝系统内毛细管力和重力的影响；⑤基质系统置换到裂缝系统内的原油优先采出。

图1 水侵火山岩未饱和油藏简易模型

在基质系统中，可以认为原油采出量为Nmf，水侵量为Wmf，根据水驱油藏的物质平衡方程[1]，可知在基质系统压力为pm时，有：

式中：Nm为基质系统原油采出量，m3；Bom为基质系统原油体积因数，1；Nmi为基质系统原始地质储量，m3；Boi为原始状态下原油体积因数，1；cpm为基质系统岩石的压缩系数，MPa－1；Swcm为基质系统岩石的束缚水饱和度，1；Δpm为基质系统的压差，MPa；cw为地层水的压缩系数，MPa－1；Wmf为基质系统的水侵量，m3。

同理可得到压力为pf时裂缝系统的物质平衡方程[2]：

式中：Np为基质系统和裂缝系统总的原油采出量，m3；Bof为裂缝系统的原油体积因数，1；Nfi为裂缝系统原始地质储量，m3；cpf为裂缝系统岩石的压缩系数，MPa－1；Swcf为裂缝系统岩石的束缚水饱和度，1；Δpf为裂缝系统的压差，MPa；We为油藏水侵量，m3；Wp为累积产水量，m3；Bw为水的体积因数，1。将式（1）和式（2）左右两边分别相加，则可得到裂缝性底水油藏物质平衡方程式：

将式（4）经过整理，可以得到裂缝性底水油藏水侵量的计算公式：

3 基质系统和裂缝系统采出程度计算

基质系统的采出程度（Rm）和裂缝系统的采出程度（Rf）计算公式如下：

在此根据裂缝系统的渗流特点，将储量静态法和质量守恒定律结合[3]，通过Leverett函数，求解累积窜流量Nmf。在开发过程的某个时间点，压力为pf时，相对于裂缝系统，原油遵循质量守恒定律。即裂缝系统原始油量＋基质系统流入油量＝裂缝系统目前油量＋裂缝系统流出量，表达式为：

式中：Nmf为基质系统流入裂缝基质系统的油量，m3；Nf为裂缝系统目前油量，m3。由静态法可知，裂缝系统原始储油量为：

式中：Vpf为裂缝系统孔隙体积，m3；Swfi为裂缝系统原始含水饱和度，1。同理可得目前裂缝系统剩余油量为：

式中：V′pf为裂缝系统目前的孔隙体积为裂缝系统目前含水饱和度，1。其中：

有：

式（11）中，除Swf外，其他的都是已知量。对于底水块状油藏的裂缝系统，可以认为Swf＝Swf，底水自下而上驱替原油，由于不考虑重力和毛细管力，可以认为它是一维均质地层。对于特定的驱替系统[4]，油水黏度比为一常数，但是相对渗透率Kro和Krw都是饱和度Swf的函数，详见Leverett函数

则Swf可由含水率fw表示：

式中：Swf为裂缝系统的含水饱和度，1；Kro，Krw分别为油、水相对渗透率，1；fw为含水率，%。

将式（11）、（12）代入式（8），即可得到Nmf的表达式：

4 实例计算

4.1 某裂缝性底水油藏

已知某裂缝性底水油藏[5]的参数有：Af＝48.8km2；hf＝42.7m；f＝0.04%；Sofi＝0.9；ρo＝0.809g/cm3；Boi＝1.641；μo＝0.43mPa·s；μw＝0.41mPa·s。

其余参数如Bof、cpf等经过相应的公式计算得到，最后通过模型的求解得到基质系统和裂缝系统的采出程度，绘制出年采出程度曲线（图2）。

分析基质系统到裂缝系统的窜流量与裂缝系统采出量之间的关系（图3），可以看出，在2001年之后，两个系统的采出量呈线性关系：

图2 基质系统和裂缝系统采出程度变化曲线

该油藏标定的可采储量为500.7×104t，由式 （14）可知，裂缝系统最终采出量为282.84×104t，基质系统最终采出量为217.88×104t，分别占裂缝系统和基质系统地质储量的76.5%和6.3%，即为裂缝系统和基质系统的最终采出程度。

4.2 同类油藏对比

查阅国内外文献，一般都是对整个油藏区块的采出程度进行研究[6]，对裂缝性油藏裂缝系统和基质系统采出程度分别研究的资料极少，在国内熟知的油藏中，用数值模拟研究枣35区块裂缝性稠油油藏时有涉及[7]。

图3 基质系统到裂缝系统的窜流量和裂缝系统采出量关系曲线

表1 枣35区块基质、裂缝的原油采出量与采出程度

从表1可以看出，枣35区块在开采7.5a后，基质系统采出程度仅2.32%，裂缝系统采出程度10.63%。而该裂缝性底水油藏在开采13a后，基质系统采出程度为3.9%，和枣35区块相对比，基质系统采油速度相仿。两个油藏的差别在于裂缝系统的采出程度，枣35区块无边底水，裂缝系统和基质系统一样前期为弹性能量采油，注水开采后为弹性水驱，故采出程度较低，仅为10.63%；而该裂缝性底水油藏由于强底水的存在，裂缝系统的原油靠弹性能量和底水采油，底水驱动方向与裂缝方向一致，故裂缝系统采出程度较高，为55.9%。

5 结论

1）在前人工作的基础上，推导建立了双重介质储层的物质平衡方程。

2）建立了裂缝性底水油藏裂缝系统和基质系统采出程度的计算方法。

3）结合某裂缝性底水油藏的实例计算表明，该方法能够反映裂缝系统和基质系统的开采动态。

[1]李传亮 .油藏工程原理 [M].北京：石油工业出版社，2005.133～151.

[2]李勇，李保柱，胡永乐，等 .应力敏感裂缝型油藏物质平衡方程计算新方法 [J].石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2008，30 （6）：127～133.

[3]柏松章，唐飞 .裂缝性潜山基岩油藏开发模式 [M].北京：石油工业出版社，1997.

[4]孙卫 .风化店火山岩油藏开发效果评价研究 [J].石油学报，1998，19（2）：80～86.

[5]王振升，陈智宇 .枣北地区火山岩油藏勘探历程及开发实践 [J].特征油气藏，2003，10（1）：55～58.

[6]陈元春，吴昌志，武毅 .辽河盆地黄沙坨火山岩油藏开发实践 [J].新疆石油地质，2006，27（1）：71～75.

[7]程继蓉，张秀丽，何新蓉，等 .枣园油田枣35断块火山岩稠油油藏开发方案初探 [J].特种油气藏，2003，10（1）：32～35.