油田开发效果动态非均质特征评价方法研究

刘英宪 穆朋飞 王公昌

(中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300452)

油田开发效果动态非均质特征评价方法研究

刘英宪 穆朋飞 王公昌

(中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300452)

目前常用的非均质评价方法很难全面客观地评价油田开发中后期的主要矛盾。针对该问题，基于洛伦茨理论，提出动态非均质概念，介绍动态非均质系数的计算原理和评价方法。将该方法应用于渤海M油田实际生产测试数据计算与评价，验证了该方法的有效性。

非均质性； 水驱； 洛伦茨曲线

非均质性评价是油田开发工作的重要内容之一，其评价结果直接影响到开发方案制定、剩余油研究及调整措施设计等项工作。目前，油田非均质性研究工作主要侧重于静态参数，通过变异系数、突进系数、级差等参数进行表征[1-4]。对采用注水开发方式的多层砂岩油田而言，当进入开发中后期后，各开发单元的动态参数也表现出明显的非均质特征，直接影响油田开发效果[5-7]。为了更好地指导多层砂岩油田开发，我们在对静态参数进行非均质评价的同时，也需要对动态参数展开全面的非均质评价。本次研究提出了多层砂岩注水开发油田动态非均质评价的方法，结合渤海M油田开发实践进行分析。

1 油田开发动态非均质性

多层砂岩油藏是一类非常重要的油藏，且大多天然能量较弱，一般采用人工注水开发方式。在油田平面及纵向的物性非均质影响下，注入水将不可避免地发生平面单向、纵向单层突进，且该现象随着开发时间的延长越发突出。以渤海M油田F8井(注水井)为例，随着注水时间延长，各层的吸水状况变化较大。图1所示为M油田F8井历年吸水剖面对比结果。

形成类似于F8井吸水变化规律的影响因素是多方面的，静态参数是其中之一。各层相对吸水量随着时间的变化而发生变化，表明除了静态参数会引发吸水变化现象外，动态因素也会引起该现象。例如，各小层目前压力不均、污染状况不均、个别层存在窜流通道等因素都会引起吸水变化。为此，在评价静态参数非均质性的同时，也需要研究动态非均质表征参数。

图1 M油田F8井历年吸水剖面对比结果

虽然通过大量的测试资料可以给出动态非均质性的直观判断与评价，但也仅限于定性认识，业界目前尚没有成熟的定量评价方法。

2 动态非均质评价方法

2.1 评价对象及评价参数

在多层砂岩注水开发过程中，多种因素的影响使得水平向及纵向上各层、各井的压力、含水率等参数都会有所不同，各层吸水和产出情况都会有较大

差异。在此，借鉴静态非均质性的评价原则。动态非均质性的评价仍以单井、小层为评价对象，评价参数则选取矿场实际计量数据以及较容易测得的相对吸水量、相对产液量等参数。

2.2 计算公式

洛伦茨曲线分布理论由美国的经济统计学家Lorenz 最早提出，通常用于描述分布不均匀的现象[8-10]。康晓东等人讨论了利用洛伦茨曲线处理吸水、产出剖面测试资料评价吸水、产出剖面的均匀程度。但该方法未考虑渗透率不均对吸水不均的影响程度，无法准确描述由于动态差异所造成的非均匀吸水与采出情况。为了消除静态参数的影响，准确分析动态参数的非均质特征，将在本次研究中对该方法加以改进。

根据达西公式，油田各层的吸水量及产油量计算公式为：

(1)

式中：q—— 吸水量或产油量，m3/d；

k—— 绝对渗透率，10-3μm2；

kr—— 相对渗透率，小数；

h—— 油层厚度，m；

Δp—— 生产压差或注入压差，MPa；

Δps—— 表皮因子引起的附加压差，MPa；

μ—— 地下流体黏度(原油或水)，mPa·s；

re—— 驱动半径边界，m；

rw—— 井径，m。

对于多层油藏，若忽略流体黏度和体积系数的变化，并假设生产压差一致，则各层的产出量、吸水量均与该层的地层系数值具有正相关性，根据地层系数累计百分比与吸水强度累计百分比绘制成的洛仑兹曲线应该呈一条斜率为1的直线；而在多层砂岩注水油田实际开发中，洛伦茨曲线呈一条曲线，实际吸水强度累计分布曲线偏离直线越远，表明该油藏的非均质性越严重。曲线与直线的偏离系数即动态非均质系数，可用于定量表征动态非均质程度。

3 应用实例

渤海M稠油油田为多层油田，位于辽西低凸起中段，主力含油层系为东营组下段。油田于2001年投产，一直采用合采合注的开发方式。在此以油田F井区为例，利用非均质性评价方法对动态非均质性进行评价。

3.1 非均质性评价

以F28井例，该井纵向上共有14个砂体动态非均质性参数，如表1所示。所绘制的非均质系数洛伦茨曲线见图2。

表1 M油田F28井动态非均质性参数表

注：表中数据为2002年8月测试数据。

从图2可以看出，F28井的吸水动态存在严重的非均质性。当地层系数累计百分比为11%时，累计吸水量已高达80%。这就意味着近90%的较高地层系数储层吸水量仅为20%，这明显不符合达西定律。可以判断，地下高渗透层有可能存在污染堵塞或低地层系数层，井底附近出现的微裂缝增加了吸水量。

用数字化软件计算出包络面积与三角形面积，可知该井测试时段动态非均质系数为0.87。

图2 M油田F28井动态非均质系数洛伦茨曲线

3.2 实践情况

对于合注合采的多层砂岩油田而言，经过长期的注水开发，各层的吸水状况会发生较大变化，可能出现部分层过量吸水而部分层吸水不足的状况。对油田进行动态非均质性评价，可以更好地指导调剖井的选择以及评价注水井措施的实际效果。

M油田F区共有7口注水井，25口生产井，采用反九点井网注水方式。该区内注水井动态非均质评价结果如图3、图4所示。

图3 F区注水井动态非均质洛伦茨曲线

针对F28井动态非均质因子偏高的问题，于2013年7月开始实施了调剖作业。图5所示为F28井组2015年生产动态曲线。图6所示为F28井调剖前后动态非均质洛伦茨曲线。从生产动态上来看，实施调剖后含水率明显下降，产油量上升。洛仑兹曲线显示，该井动态非均质性得到明显缓解，调剖后该井的动态非均质性大幅度下降。这表明调剖措施明显降低了该井纵向开发矛盾，该措施相对成功。

图4 F区注水井动态非均质评价结果直方图

图5 F28井组2015年生产动态曲线

图6 F28井调剖前后动态非均质洛伦茨曲线

需要补充的是，此应用实例中采用的是海上油田资料录取相对容易的吸水剖面。根据本研究思路，也可以利用产液剖面等其他测试资料评价油田动态非均质性。

4 结 论

多层合采油藏进入开发中后期后，层间矛盾更加突出。利用动态非均质性评价能够更加客观真实地反映注水开发中存在的问题，此评价方法可以作为目前水驱效果评价的补充手段之一。

引入洛伦茨曲线法针对吸水剖面进行动态非均质性评价，方法简单易行，结果表征直观明了。洛伦茨曲线作为注水措施井筛选的工具之一，也可以用来评价注水措施的成功率。

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Study on the Method of Dynamic Heterogeneity Evaluation for Oil Field Development

LIUYingxianMUPengfeiWANGGongchang

(Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China)

It is hard for the normal evaluation method of heterogeneity to comprehensively and objectively evaluate the main contradiction in the middle and late stage of oilfield development. Based on the Lorentz method, the concept of danamic heterogeneity was presented, and the calculation and application method were also presented in this paper. This method was applied in M oilfield of Bohai oilfield to calculate and evaluate the actual production test, and the validity of the method is proved.

heterogeneity; water flooding; Lorentz curve

2016-03-26

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题“海上油田丛式井网整体加密及综合调整油藏工程技术应用研究”(2011ZX05024-002-007)

刘英宪(1979 — )，男，硕士，高级工程师，研究方向为油藏工程。

TE357

A

1673-1980(2016)06-0009-04