海上注水油田水淹规律分析软件在渤海某油田中的应用

刘斌，杨静，张瑞，刘喜林，张伟

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

智能油化工程

海上注水油田水淹规律分析软件在渤海某油田中的应用

刘斌，杨静，张瑞，刘喜林，张伟

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

对于多层合采的注水开发油田，由于层间、层内及平面非均质性，容易出现平面舌进、单层突进的现象，导致部分区域、部分层段水淹现象严重，开发效果变差。为了提高油田开发效果，有必要研究油田的水淹情况，认识剩余油的分布规律，为后续油田综合调整提供依据。本软件结合海上测试资料少的特点，综合应用油藏工程理论，在动静态资料分析的基础上，逐层劈分注水量，结合实验水驱规律分析各层水淹状况，该软件系统操作简单，简化了工作量，提高了工作效率，对油田生产具有一定的指导意义。

水淹规律；剩余油；油藏工程理论；软件系统；水淹图

渤海某油田为三角洲前缘沉积的多层砂岩整装油藏，油田纵向分为三个主力油组共计14个小层。由于油田具有较强的非均质性且原油黏度较大，注入水在平面以及纵向波及相对不均[1]。经过综合调整后，注采井网从反九点面积井网转换为行列注水井网，平面上和纵向上剩余油分布更加复杂，水淹规律描述难度越来越大[2-7]。本软件在对水淹规律进行深入研究，积累了大量理论基础、实践经验及独到的研究方法和技术的基础上，充分利用注水井注水资料、实验水驱规律的成果，建立了不同井网下孔隙体积计算模型、注水量精细劈分计算模型，最终实现水淹图自动绘制[8，9]。

1 软件系统

1.1 软件开发和运行环境

海上注水油田水淹规律分析软件采用C++0x及C#4.0语言编制；可在Windows XP及Windows7系统下运行；要求CPU为双核2.4GHz及以上；内存为2G及以上；硬盘为80G及以上。

1.2 软件系统主要功能

该软件以油藏地质研究为基础，以油层渗流规律为依据，以油藏动态分析为手段，综合应用各种地质油藏资料，辅助油藏工程师对水淹规律进行研究，绘制小层水淹图，其具有以下功能：（1）实现了不同井网的自动划分，支持水平井，提供了灵活的井网编辑功能，支持三角井网和菱形井网；（2）采用高精度三角网计算不同井网的孔隙体积，解决了井网变化后吸水量继承问题；（3）具备智能型注入水动态分配算法，结合吸水剖面、分层调配、KH值计算垂向劈分系数，并能根据措施情况自动划分时间段；（4）以渗流理论和水驱实验结果为基础，按照油水井含水等分内插生成含水率等值线图。

2 水淹规律分析研究流程及原理

首先进行静态数据准备及处理工作，绘制形成地质基础图件；再通过开发井网确定井组网块模型；同时根据生产动态数据结合措施测试情况劈分各层注水量；最后计算各网块注水倍数，推算井点含水率；生成水淹图。

2.1 数据准备及处理

导入各类地质油藏数据、生产动态数据、措施测试数据、水驱油实验曲线模型数据等，根据导入的数据，编制地质基础图件，包括小层构造图、有效厚度图、孔隙度、渗透率等属性等值线图。

图1 高精度三角网模型Fig.1 High precision triangle mesh model

图2 井网调整后与三角网关系Fig.2 Well pattern adjustment after the relationship with triangulation

2.2 孔隙体积计算模型的建立

2.2.1 模型的建立为了简化计算过程及计算工作量，将油水井间区域划分为高精度三角网模型，并为每一个三角网格进行编号，该三角网模型不随时间、井位及其他信息影响，每次调整井网划分时，建立各个井网同该三角网模型的关系，计算各个三角网格的面积、体积、渗透率、孔隙度、有效厚度、孔隙体积。在划分井网时，将会建立各个网块与对应三角网格之间的关系，并在平面劈分时将网块的吸水量分配至关联的各个三角网格中，当计算网块累计吸水量时，统计三角网格各个时间阶段的吸水量。划分高精度三角网既提高计算精度，又避免改变井网后，区域累积注水量继承问题。

比如注水井A1及A2对采油井B1和B2作用区域为A、B，井网区域A包含三角网格（1，2，3，4，5，6，7，8），井网区域B包含三角网格（9，10，11，12，13，14，15，16）（见图1）。

随着开发生产的进行，需要进行井网调整及井间加密，调整井网后，增加生产井B3，注水井A1和A2对其影响区域为井网区域C和井网区域D，C包含三角网格（1，2，6，18，19）、D包含三角网格（9，10，11，16，17）；注水井A1对老井B1影响区域变为井网区域E，E包含三角网格（3，4，5，7，8）；注水井A2对老井B2影响区域变为井网区域F，F包含三角网格（12，13，14，15，16）（见图2）。

2.2.2 孔隙体积的计算通过属性插值算法，计算各个三角网格的属性值，包括网格孔隙度、有效厚度等，结合各三角网格的面积、体积，可以得到井网区域的井网面积、孔隙体积、碾平厚度，计算公式分别为：

2.3 注水量动态劈分

2.3.1 时间阶段划分时间段划分主要依据考虑不同时间阶段注采井网的变化并结合注水井生产措施及测试剖面的资料。

2.3.2 垂向劈分在某一时间阶段，根据生产措施，如吸水剖面等资料，劈分纵向小层注水量，进而求取各层的吸水量。

2.3.3 平面劈分

2.3.3.1 划分井组以水井为中心，油田实际注采井距为半径，搜索水井区域内的生产井，将生产井按照方位角排序，移除存在冲突的生产井后，确定以该水井为中心的对应注采井组。

2.3.3.2 平面劈分平面劈分根据各时间阶段注采井组关系劈分注水量至各网块，井网方式进行平面劈分主要依据和井网关联的高精度三角网的地质属性计算而得的网块碾平孔隙度、渗透率、有效厚度有关，使用KH加权平均计算劈分系数，假设某井组周围有m口油井见效，则平面劈分系数为：

式中：Ki-i油井对应网块的平均渗透率；Hi-i油井对应网块的平均有效厚度（碾平厚度）；Bi-i油井的连通系数。

通过上述公式，可以求取平面上各个孔隙模型的吸水量。

2.3.4 注入倍数计算根据平面劈分系数劈分注水量，得到各油井单方向的累计劈分吸水量。根据注入倍数等于劈分注水量除以有效孔隙体积，得到油井单方向注入倍数，其计算方法如下：

式中：Vfj-第j口油井对应的注入倍数；Iwij-分配给第i层第j口油井的累积注水量，m3；Vpj-第j口油井对应的孔隙体积。

通过上述公式，可以求取平面上各个孔隙模型的注入倍数。

2.4 含水率计算

根据室内水驱实验的注入倍数与含水率关系图版确定该井区的平均含水，以此计算井点的含水率。

3 矿场应用

3.1 平面水淹规律分析

软件系统对渤海某油田的水淹规律进行分析，成果绘制出图，由于该油田生产时间较长，纵向小层较多，故仅以3小层为例进行介绍（见图3）。

平面水淹等值线图显示，3小层平面上各个时期水淹整体呈岛状分布，内部次级断层对水淹分布特征分割明显，同时随时间推移各区域水淹范围不断增大，由最初的孤岛状逐步变为连片分布特征。

从成因上分析，渤海某油田为一构造形态为北东走向的半背斜，受边部大断层和内部次级断层切割，平面上被分割为两部分，油田范围内水下分流河道作用较弱，主要发育三角洲前缘河口坝砂体，砂体分布范围较广、各向连续性较好，油田不同时期平面水淹特征主要受断层分割、井网完善程度以及投产时间控制。

平面上，以内部次级断层为界线，分为构造高部位和构造低部位两个区域，构造高部位投产时间较早，经过多年的注水开发，加之平面较好的横向连通关系和较为完善的注采井网系统，构造高部位整体呈大片水淹特征，并且随时间推进，水淹波及面积逐步扩大，平面上呈大面积水淹特征；构造低部位投产时间短，初期平面整体水淹面积小，呈孤岛状，随注入水不断注入地下，平面上注入水波及面积不断增大，孤岛状水淹砂体逐步拼接成片，此外，由于油田边部地区井网不完善，注入水难以有效波及，在油田局部区域形成未低水淹地带。

图3 渤海某油田3小层不同时期水淹图Fig.3 The 3rd layer different period of watered-out map in Bohai oilfield

3.2 剩余油分析

根据所绘制水淹图及剩余油分布认识研究成果，以油田3小层为例，随着开发生产的进行，水淹程度逐渐变强，各个水淹带间存在的未低水淹区域，正是下一步挖掘平面剩余油的主要潜力区域（见图4）。

部署一口水平井，最大程度动用区域剩余油，投产初期日产油80 m3，含水51%，目前日产油43 m3，含水70%，生产效果较好（见图4、图5）。A井实施的成功验证了水淹图的正确性，为日后调整井挖潜提供依据。

图4 A井井位示意图Fig.4 A well location

图5 A井生产情况Fig.5 A well production situation

4 结论

（1）软件实现单层水淹图编制的微机化，提高了工作效率及绘图精度，为地质油藏人员研究水淹规律、剩余油分布提供技术支持。

（2）采用高精度三角网计算不同井网的孔隙体积，解决了井网变化后吸水量继承问题；具备智能型注入水动态分配算法，根据措施数据自动划分时间段，结合吸水剖面、分层调配、KH值计算垂向劈分系数，并根据井网划分结果采用KH值法计算平面劈分系数；以渗流理论和水驱实验结果为基础，按照油水井含水等分内插生成含水率等值线图，解释结果满足油田需要。

（3）初步应用取得较好的效果，后期将大力推广于动态分析、措施调整、调整井挖潜等方面，指导油田生产。

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图3 水质处理前后吸附性能

3 结论

（1）高钙镁水中（钙镁离子含量＞100 mg/L）加入一定质量的氢氧化钠，可将水中钙镁离子含量降低至100 mg/L以下。

（2）加入部分水解聚丙烯酰胺可加速沉淀的沉降。

（3）采用氢氧化钠处理后的水显弱碱性，可提高二元体系性能，配制的溶液可作为弱碱三元驱用溶液。

参考文献：

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Application of water displacement performance analysis software system in Bohai oilfield

LIU Bin，YANG Jing，ZHANG Rui，LIU Xilin，ZHANG Wei
（Bohai Research Institute of CNOOC（China）Co.，Ltd.，Tianjin Branch，Tanggu Tianjin 300452，China）

For multilayer commingled production of waterflooding oilfield,because of interlayer heterogeneity,in-layer heterogeneity and plane heterogeneity,it is easy to have a phenomenon of fingering and tonguing,leading to worse water flooding degree and worse development efficiency.In order to improve the oilfield development efficiency.It is necessary to study water flooding degree and distribution of residual oil.This software according to the characteristics of the less sea trials the integrated application of reservoir engineering theory,based on the analysis of the dynamic and static data,step by step a split injection,combinedwith analysis of experimental law of water flooding water flooded condition of every layer.The software is operated simply and improve work efficiency,leading to a certain guiding significance in the oilfield production.

water displacement performance；remaining oil；reservoir engineering theory；software system；watered-out map

TE319

A

1673-5285（2017）01-0106-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.029

2016－12-19

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”部分研究成果，项目编号：2011ZX05024-002-007。

刘斌，男，油藏工程师，硕士，毕业于东北石油大学油气田开发工程专业，目前主要从事油气田开发方面工作。