河流相储层层内非均质表征程度对水淹规律的影响

甯波,贾爱林,彭缓缓

蒋俊超,刘辉 (中国石油勘探开发研究院鄂尔多斯分院,北京 100083)

许家峰 (中海油研究总院,北京 100027)

河流相储层层内非均质表征程度对水淹规律的影响

甯波,贾爱林,彭缓缓

蒋俊超,刘辉 (中国石油勘探开发研究院鄂尔多斯分院,北京 100083)

许家峰 (中海油研究总院,北京 100027)

河流相储层平面及纵向物性变化均较快,层内非均质性严重影响了垂向水淹规律。通过建立精细数值模型,量化表征了储层内部韵律性、夹层分布特征及注采井网类型对水淹规律的影响。测试及精细数值模拟结果表明,不同储层组合形式下,水淹程度可达到15%～60%,垂向表征厚度对单井水淹规律影响较大,最高相对误差可达120%,且漏斗型储层物性夹层区域垂向表征厚度不宜大于0.4m,研究成果为油田生产井开发指标的确定及开发调整方案的编制提供了理论参考。

河流相储层;层内非均质;层内韵律性;夹层分布特征;注采井网类型;水淹规律;精细数值模拟

储层非均质性主要表现在储层的岩性、物性、隔夹层等不均一方面,这些因素成为了油田开发各阶段剩余油分布的主控因素,也是精细油藏描述和剩余油分布规律研究的重点。随着计算机处理能力及精细油藏描述水平的提高,已可识别并描述0.2m级别的隔夹层[1],但由于数值模拟网格节点的限制,在精细地质模型与数值模型转化过程中,部分关键地质信息难免失真,这些失真信息将直接影响油田开发指标的预测和开发调整方案的编制。关于非均质属性在精细油藏数值模型中的动静态表征技术,之前已有系统的阐述[2～5],笔者在该基础上根据X油田实际取心与测井分析资料,建立了考虑不同韵律、不同夹层密度及不同夹层位置的精细数值模型,系统分析了层内非均质表征精度对精细数值模拟水淹程度的影响。

1 层内非均质影响因素及夹层划分界限

1.1 主要影响因素

层内非均质性是指一个单砂体规模内部垂向上储层性质的变化。层内非均质性主要指两大方面:一是层内韵律性及渗透率差异程度;二是单砂体规模宏观垂直渗透率与夹层分布频率,它们是决定流体窜流的重要因素。

1.2 物性夹层划分界限

夹层可分为岩性与物性夹层两类,通过井组精细模拟方法,分析了夹层目标区不同垂向传导率条件下油藏采收率变化规律,通过渗透率与传导率之间的关系,建立了不同物性夹层厚度条件下其对应的渗透率界限值。

图1为目标夹层不同垂向传导率对油藏采收率的影响曲线。物性夹层对油藏开发的影响可分为4个阶段:物性夹层垂向传导率ηv≤0.1mPa·s·m3·bar/d(1mPa·s·m3·bar/d=1.16mPa2·m3)时为夹层有效封堵阶段,A点等效于油藏存在夹层时的开发效果;0.1mPa·s·m3·bar/d＜ηv≤1.7mPa·s·m3·bar/d时为夹层封堵逐渐突破阶段,B点等效于油藏无夹层时的开发效果;1.7mPa·s·m3·bar/d＜ηv≤3mPa·s·m3· bar/d时为储层改善阶段,C点开发效果好于无夹层的常规油藏;ηv＞3mPa·s·m3·bar/d时为高渗通道形成阶段,水锥突破加速,油藏开发效果逐渐变差。

图1 夹层物性变化对油藏采收率的影响

垂向传导率由下式计算:

式中:ηvi为i网格与底部邻近网格的传导率,mPa·s·m3·bar/d;C为常数,取值0.008527;hzj为沿j网格垂向厚度,m;hzi为i网格垂向厚度,m;ΔXi为i网格X方向网格步长,m;ΔXj为j网格X方向网格步长, m;ΔYi为i网格Y方向网格步长,m;ΔYj为j网格Y方向网格步长,m;Kzi为i网格垂向渗透率,mD;Kzj为j网格垂向渗透率,mD(如图2所示)。

将曲线的阶段特征值代入以上公式得到不同厚度储层的渗透率界限值,如表1所示。

图2 计算符号示意图

表1 不同夹层厚度时夹层阶段界限值

2 非均质精细地质模型的建立及参数选取

2.1 非均质精细地质模型的建立

建立了以X油田为基础的非均质模型,X油田属于复杂河流相沉积,平面上主力砂体平均河道宽度450m,横向变化大,纵向小层多,储采叠合性较差,合计57个小层平均单井钻遇厚度20m,主力油组单砂体较薄,平均6～8m左右。

非均质模型建立的基本参数均来源于该油田实际测井数据,纵向上物性参数按每米10个测试点进行精细描述,层内韵律性分为箱型、钟型及漏斗型 (图3)。储层厚度8～10m,考虑层内1～2个夹层分布于上部或下部1/3处,纵向细分层策略为按照每0.1m为间隔逐步由细到粗建立精细模型,平面上根据河流相沉积特征,物性由河道中部向边部逐渐变差 (图3)。

图3 层内韵律及夹层分布精细模型和特征图

2.2 基本参数的选取

基于以上精细地质模型的建立,按照复杂河流相油田 “低注高采,薄注厚采”的布井模式[6],选取了4个1/4反九点注采井网。地下原油黏度分布区间较广(20～200mPa·s),大部分储量地下原油黏度分布于70mPa·s左右;油田平均渗透率1750mD,孔隙度30%,油层中部深度1650m,原始地层压力16.4MPa;地层原油黏度70mPa·s,地层水黏度0.4mPa·s,注采井距350m,注采比1.0,最大生产压差3MPa。

3 非均质表征程度对开发指标的影响

3.1 油井水淹程度精细数值模拟

通常油井水淹级别的划分是通过测井解释,结合取心井资料的分析,利用驱油效率评价指标获得,按照驱油效率大小可分为未淹、弱淹、中淹及强淹。井点水淹级别的解释是井间小层水淹级别预测的基础,也是解释剩余油和进一步提高采收率的关键。目前已有多种方法实现了水淹级别的精确解释[7,8],但数值模拟过程中,由于模拟区域规模、模拟网格数量及测试资料等限制,井点小层水淹程度的历史拟合较难实现,但却可以通过精细数值模拟判断和预测不同类型砂体水淹程度变化规律。

笔者定义水淹程度为 “小层水淹级别达到中淹和强淹的厚度占小层射孔厚度的比例”。由于油田资料录取的限制,仅对钟型无夹层及漏斗型无夹层测试水淹程度进行了对比。测试结果表明,钟型无夹层条件下,水淹程度平均可达26%,漏斗型无夹层水淹程度可达57%,精细数值模拟结果表明,模拟水淹程度与测试结果平均水平相对误差仅为2%～4%,通过精细化垂向网格,可以相对准确模拟层内非均质性对水淹程度的影响 (图4)。

单砂体不同沉积韵律、夹层分布形态与密度,注采井网等都会影响水淹程度。河道中部边井由于储层渗透率高,油井处于主流线上,对于不同沉积韵律,不同夹层分布条件下,漏斗型无夹层水淹程度最高,达到60%,钟型无夹层由于高渗带和油水重力分离,易形成底部水淹,水淹程度最低仅为25%;对于河道中部角井,储层物性较好,但是油井处于非主流线上,水淹程度要低于河道中部边井,钟型无夹层时水淹程度最低达到18%,漏斗型上部1/3处由于夹层对油水重力分离的阻挡作用,水淹程度要高于其他情况,可达到38%;河道边部边井,由于储层物性较差,难以形成有效的注采关系,水淹程度整体上要低于河道中部角井,达到15%～30%(图5)。

图4 测试水淹程度与模拟对比

图5 不同层内韵律夹层位置变化水淹程度对比

3.2 非均质精细表征程度对水淹程度的影响

分别针对不同储层类型及不同注采井网设计了从0.2～1.0m共8种垂向表征精度的精细模拟方案,由上文可知,在垂向厚度0.2m条件下水淹程度模拟精度可以达到测试要求,因此以垂向表征精度0.2m为基准,对其他7种方案进行了标准化。

3.2.1 对河道中部边井水淹程度的影响

对于漏斗型存在1～2个夹层的储层类型,水淹程度随着垂向表征精度的增加而增加,尤其是当垂向厚度达到0.4m后相对误差达到60%～80%,钟型上下2个夹层时,垂向厚度对水淹程度影响也较大,达到30%,其他储层条件下水淹程度相对误差均在20%以内,因此在精细数值模拟过程中,对于漏斗型及钟型2个夹层的储层需要考虑模拟与实际的相对误差,垂向网格模拟不宜过粗 (图6)。

3.2.2 对河道中部角井水淹程度的影响

与河道中部边井相比,河道中部角井在漏斗型上部1夹层条件下水淹程度受垂向表征精度影响要小,其最大相对误差仅20%,但漏斗型无夹层时水淹程度相对误差有所增加,当垂向表征精度达到1m时,最大误差达到了40%,漏斗型下部1夹层及漏斗型上下部2夹层时,当垂向表征精度大于0.4m后水淹程度相对误差有所增加,可达到90%～100%。此外,箱型下部1夹层、箱型上下2夹层及钟型上下2夹层条件下,当垂向表征精度达到0.6m时,最大相对误差达到30%～40%,其他储层条件下相对误差都在 20% 以内(图7)。

3.2.3 对河道边部边井水淹程度的影响

由于河道边部储层物性相对河道中部物性较差,垂向表征厚度增加后,储层非均质性减弱,一些物性夹层在数值化过程中会被邻近储层模糊掉,因此随着垂向表征厚度的增加,河道边部边井标准化水淹程度变化区间要高于以上河道中部的两种情况。

漏斗型储层不同夹层分布条件下,在不同垂向表征厚度时,标准化水淹程度最大相对误差范围为50%～120%,漏斗型无夹层水淹程度变化相对较小,达到50%,漏斗型储层垂向表征厚度不宜高于0.4m;随着垂向表征厚度的增加,箱型储层水淹程度呈降低趋势,最大相对误差可达到30%～40%;钟型储层除上下2夹层时水淹程度相对误差超过20%,其他储层条件下均小于20%(图8)。

图6 河道中部边井不同储层类型水淹程度与垂向表征精度关系

图7 河道中部角井不同储层类型水淹程度与垂向表征精度关系

图8 河道边部边井不同储层类型水淹程度与垂向表征精度关系

4 结论

1)河流相储层层内非均质性严重影响单井水淹规律,基于测井量级的精细地质建模及数值模拟可以相对准确地表征不同储层类型及注采井网条件下的水淹规律。

2)建立了不同储层类型、不同夹层分布及不同注采井网条件下的水淹规律图版,不同条件下单井水淹程度差异较大,可达到15%～60%,其中河道中部边井水淹程度要高于河道中部角井及河道边部边井。

3)层内非均质垂向网格表征精度对水淹规律模拟影响较大,最大相对误差可达到120%,因此在调整井布井及射孔方案模拟编制过程中需做适当修正。

[1]贾爱林.精细油藏描述与地质建模技术[M].北京:石油工业出版社,2010.4～5.

[2]王增林,刘慧卿,王厉强.精细油藏数值模拟中非均质性的表征技术[J].西安石油大学学报,2004,19(3):13～16.

[3]岳大力,林承焰,吴胜和,等.储层非均质定量表征方法在礁灰岩油田开发中的应用[J].石油学报,2004,25(5):75～78.

[4]董春梅,蒋云鹏.储层非均质量化研究及其在秘鲁Dorissa油田剩余油分布预测中的应用[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2006,28(4):337～339.

[5]魏兴华.砂岩储层渗透率表征方法探讨[J].断块油气田,2006,13(3):16～17.

[6]安桂荣,许家峰,周文胜,等.海上复杂河流相水驱稠油油田井网优化[J].中国海上油气,2013,25(3):28～31.

[7]杨凤波,黄学斌.判断砂岩油藏油层水淹程度的新方法[J].大庆石油地质与开发,1997,16(2):40～41.

[8]李雄炎,李洪奇,周金煜,等.基于领域驱动数据挖掘技术定量描述油层水淹级别[J].石油勘探与开发,2011,38(3): 345～348.

[编辑]黄鹂

我校石油学科3项成果获省科技进步奖

2014年2月25日,2013年度湖北省科技奖励大会在武汉东湖国际会议中心隆重召开。我校石油学科3项科技成果获奖,其中地球物理与石油资源学院胡文宝教授主持完成的 “可控源电磁法流体识别技术与应用”1项成果获省科技进步二等奖;地球科学学院许晓宏教授主持完成的 “基于GIS的数字油藏系统的关键技术与应用”、石油工程学院喻高明教授主持完成的 “水驱油藏开发中后期优势剩余油分布规律及高效调整技术与应用”2项成果获省科技进步三等奖。

TE323

A

1000-9752(2014)02-0114-06

2013-06-25

甯波(1979-),女,2002年西南石油学院毕业,硕士,工程师,现从事油气田开发工作。