海上稠油油藏层间干扰系数确定新方法＊

王守磊 耿站立 安桂荣

（1．中国地质大学（北京） 北京 100083； 2．中海油研究总院 北京 100028）

海上稠油油藏层间干扰系数确定新方法＊

王守磊1，2耿站立2安桂荣2

（1．中国地质大学（北京） 北京 100083； 2．中海油研究总院 北京 100028）

海上油田开发一般采用多层合采方式，层间干扰严重，现有数值模拟软件得到的层间干扰系数与矿场产能测试结果差别较大。提出了考虑拟启动压力梯度确定层间干扰系数的油藏数值模拟方法。以渤海SZ稠油油藏为例，利用束缚水下油相驱替实验建立了SZ油藏拟启动压力梯度与储层流度的关系式；数值模拟时根据油藏非均质性情况设置平衡分区，利用THPRES关键字将两个不同平衡分区间的门限压力设置成拟启动压力（拟启动压力梯度乘以网格尺寸），实现了考虑拟启动压力梯度的数值模拟过程。实例应用结果表明，利用本文方法模拟所得层间干扰系数与产能测试结果吻合程度提高。本文方法在海上稠油油藏合理划分和调整开发层系中有较好的实用性。

海上油田；稠油油藏；层间干扰；干扰系数；拟启动压力梯度；油藏数值模拟

海上油田一般采用多层合采的开发方式，由于层间非均质性强，层间干扰现象严重［1－6］。一般采用层间干扰系数［4－5］来表征层间干扰程度，正确评价层间干扰系数是确定层系划分和调整方案的关键［7－10］。目前，研究层间干扰系数主要方法有矿场产能测试和油藏数值模拟方法。矿场产能测试可以获取油井合采和分采时第一手资料，但是产能测试成本高，并且需要油井投产后才能实施，限制了其在开发方案编制中的应用。油藏数值模拟方法具有可重复性和成本低的特点而被广泛应用。然而，对于渤海SZ稠油油藏，数值模拟方法得到的层间干扰系数与矿场产能测试结果吻合程度不高。模拟过程中通过建立精细地质模型、设置多个相渗分区和设定多种生产井工作制度等方式来充分刻画和反映层间非均质性及工作制度的影响，但是得到的层间干扰系数始终在0．35左右，而矿场产能测试得到的层间干扰系数在0．30～0．60范围内，两者相差较大。

越来越多的研究表明，稠油的流动为非线性渗流，存在拟启动压力梯度［11－14］。因此，本文在层间干扰系数的研究过程中引入拟启动压力梯度，建立了基于室内实验和数值模拟方法的层间干扰系数确定方法。首先，通过室内实验确定储层和流体物性与拟启动压力梯度的关系式，然后通过对拟启动压力梯度的等效处理，实现考虑拟启动压力梯度的数值模拟，从而可以通过典型井模型确定层间干扰系数，为油藏层系划分和调整提供指导。

1 层间干扰系数确定方法

1．1 拟启动压力梯度实验测定

1．1．1 测定方法

本文通过恒流法测定岩心的拟启动压力梯度［15］，实验流程如图1所示。实验采用的7块岩心取自于渤海SZ稠油油藏，岩心参数见表1。实验用油取自目标油田井口脱水原油，并与航空煤油混合配制到目标油田井区地下原油黏度。实验用水为与地层水矿化度相同的模拟地层水。

图1 驱替实验流程图Fig．1 Flow chart of displacement experiment

表1 实验用岩心参数Table 1 Core parameters in the experiment

主要仪器：高压驱替泵，排量范围为0～50 cm3／min，压力0～70 MPa；恒温箱，温度范围为10～150℃，精度±0．1℃；精密压力表，0．4级。

主要实验步骤如下：

1）根据SY／T5336－2006［16］，进行岩样的准备；

2）根据SY／T5345－2007［17］，采用油驱水法建立束缚水饱和度；

3）将建立了束缚水饱和度的岩心放入夹持器，并施加围压；

4）依次设定泵的流量为0．001、0．005、0．01、0．05、0．1、0．2和0．5 mL／min，泵入实验用油对岩心进行驱替，待流动稳定后记录相应的压力；

5）逐渐增加泵的流量，并记录不同流量下的压力值；

6）更换岩心，重复以上步骤，得到7块岩心的拟启动压力梯度（表1）。

1．1．2 实验结果

根据上述7块岩心的拟启动压力梯度与流度关系曲线（图2），回归建立目标油田拟启动压力梯度与流度的关系式为

式（1）中：Gp为岩心拟启动压力梯度，MPa／m；K 为岩心空气渗透率，mD；μ为原油黏度，mPa·s。

图2 渤海SZ稠油油藏流度与拟启动压力梯度关系曲线Fig．2 Relationship between mobility and pseudo startup pressure gradient of SZ heavy oil reservoir in Bohai oilfield

由式（1）可以看出，随着流度的降低，拟启动压力梯度呈幂指数形式增大。与同类油藏相比［18－19］，相同流度下SZ油藏拟启动压力梯度更大，非线性渗流更强。

1．2 拟启动压力梯度等效模拟

利用商业数值模拟器Eclipse软件进行模拟时，流体从一个网格流向另外一个网格，如果相邻的两个网格属于不同的平衡分区，则需要克服门限压力（最小压力差）才能发生流动；软件中THPRES关键字可以设置不同平衡分区之间的门限压力。若将两个平衡分区之间的门限压力设置成拟启动压力（拟启动压力梯度与网格尺寸乘积），就可以实现对拟启动压力梯度的等效模拟［20］。利用THPRES关键字实现拟启动压力梯度的等效模拟主要分为两步，首先设置网格的平衡分区，然后设置不同平衡分区之间的门限压力。

1．2．1 平衡分区的设置

Eclipse软件中通过EQLNUM关键字设置网格所属平衡分区。对于平衡分区的设置，需要根据油藏非均质性情况确定。

1）假设油藏平面均质，如图3a所示，平面渗透率为100 mD，最少需要设置2个平衡分区来实现拟启动压力梯度的模拟。平衡分区的设置采取以下方法：第1行的第1个网格设置为平衡分区1，第2个网格设置为平衡分区2，依次重复直至该行结束；第2行的第1个网格设置为平衡分区2，第2个网格设置为平衡分区1，依次重复直至该行结束；其他行按照第1行和第2行设置方式重复即可。这种设置方法称之为“交替赋值法”。如图3b所示，对于任一网格，其所属平衡分区与相邻的4个网格所属平衡分区都不相同，流体从该网格流向任一网格都须克服2个平衡分区的门限压力。

图3 平面均质油藏平衡分区设置示意图Fig．3 Schematic diagram of equilibrium region for homogeneous reservoir

2）若油藏平面非均质，设置平衡分区时，如果一个网格对应一个平衡分区，那么平衡分区的个数等于网格数，平衡分区数目过大会影响数值模拟运算速度。在此提出一种简化方法，首先根据渗透率划分为几个不同的区间，同一渗透率区间可视为均质。由前述可知，每个均质区间最少需要设置2个平衡分区，则共需要设置2倍区间个数的平衡分区。如图4a所示，根据渗透率划分为3个区间，黄色区域为80～120 mD，浅绿色区域为300～400 mD，蓝色区域为600～800 mD。如图4b所示，在黄色区域内设置2个平衡分区，分别为1、2；在浅绿色区域内设置2个平衡分区，分别为3、4；在蓝色区域内设置2个平衡分区，分别为5、6。每个均质区间内平衡分区设置按照前述“交替赋值法”进行设置。

图4 平面非均质油藏平衡分区设置示意图Fig．4 Schematic diagram of equilibrium region for heterogeneous reservoir

1．2．2 门限压力的设置

平衡分区设置完成后，需要给定任意2个平衡分区之间的门限压力。首先确定2个平衡分区对应的渗透率区间的平均值，取两者中较小者作为公式（1）中渗透率计算项，得到拟启动压力梯度，然后乘以网格尺寸就得到了2个平衡分区之间的门限压力。例如，图4b中平衡分区2、3对应的渗透率区间平均值分别是100、350 mD，选用渗透率为100 mD计算拟启动压力梯度，再乘以网格尺寸即可得到门限压力。

2 实例应用

2．1 典型模型建立

建立渤海SZ稠油油藏B6井一注一采数模模型，如图5所示。网格数为35×21×22，网格尺寸为20 m×20 m×3．5 m。纵向第1～5层为Iu油组（第1井段），第6～12层为Id油组（第2井段），第13～22层为II油组（第3井段），各小层为平面均质及层间非均质。

每一层设置2个平衡分区，相邻分区间门限压力通过式（1）计算。以第1层为例，该层渗透率为3 800 mD，原油黏度为202 mPa·s，计算得到拟启动压力梯度为0．026 7 MPa／m，网格尺寸为20 m，则相邻分区之间的门限压力为0．53 MPa。

图5 渤海SZ稠油油藏B6井油藏数模模型示意图Fig．5 Schematic diagram of reservoir simalation model of Well B6of SZ heavy oil reservoir in Bohai oilfield

数值模拟过程中井的生产完全按照矿场产能测试流程进行控制。首先全井段生产，然后依次是第1井段、第2井段、第3井段生产。采取定液量生产方式，全井段和各井段产液量以产能测试时液量为参考。

2．2 结果对比

SZ稠油油藏B6井矿场测试与数值模拟结果见表2。由表2可以看出，当在数模模型中考虑拟启动压力梯度时，计算所得的层间干扰系数与矿场测试结果更为吻合。

表2 渤海SZ稠油油藏B6井矿场测试与数值模拟结果表Table 2 Results of field test and numerical simulation for Well B6of SZ heavy oil reservoir in Bohai oilfield

依据本文方法，建立了其他测试井模型，得到SZ油藏不同油井层间干扰系数，见表3。由表3可以看出，考虑拟启动压力梯度所得到的层间干扰系数与矿场测试结果吻合程度更高，验证了本文方法的正确性。

表3 渤海SZ稠油油藏不同油井层间干扰系数Table 3 Interference coefficients of different wells of SZ heavy oil reservoir in Bohai sea

3 结论

基于Eclipse软件的THPRES关键字，通过设置平衡分区和平衡分区间门限压力，可以实现拟启动压力梯度在商业数模软件中的等效处理，从而获得更为准确的层间干扰系数。实例应用表明，考虑拟启动压力梯度的数值模拟所得的层间干扰系数与矿场测试结果吻合程度较高，本文方法在海上稠油油藏合理划分和调整开发层系中具有较好的实用性。

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A new method of determining the interlayer interference coefficient in offshore heavy oil reservoir

WANG Shoulei1，2GENG Zhanli2AN Guirong2
（1．China University of Geosciences，Beijing100083，China；2．CNOOC Research Institute，Beijing100028，China）

Multilayer commingled production is generally applied to develop offshore oilfield，which causes serious interlayer interference．The interlayer interference coefficient obtained by current reservoir simulation software is different from field productivity test．A new method to determine interlayer interference coefficient is proposed by considering pseudo startup pressure gradient in reservoir simulation．Taking SZ heavy oil reservoir in Bohai oilfield as an example，the relationship between pseudo startup pressure gradient and mobility is established by oil－water displacement experiment．The reservoir simulation considering pseudo startup pressure gradient is realized by firstly determining the equilibrium region of each grid according to the heterogeneity，and then setting the threshold pressure between two different equilibrium regions（the product of pseudo startup pressure gradient and grid size）．Field application shows that interlayer interference coefficient obtained by the method agrees with field productivity test．The method can be applied to the development layer division and adjustment．

offshore oilfield；heavy oil reservoir；interlayer interference；interference coefficient；pseudo startup pressure gradient；reservoir simulation

TE323

A

王守磊，耿站立，安桂荣．海上稠油油藏层间干扰系数确定新方法［J］．中国海上油气，2017，29（5）：90－95．

WANG Shoulei，GENG Zhanli，AN Guirong．A new method of determining the interlayer interference coefficient in offshore heavy oil reservoir［J］．China Offshore Oil and Gas，2017，29（5）：90－95．

1673－1506（2017）05－0090－06

10．11935／j．issn．1673－1506．2017．05．012

＊“十三五”国家科技重大专项“中海油油气开发发展战略研究（编号：2016ZX05016－006－006）”部分研究成果。

王守磊，男，2013年毕业于中国石油大学（华东），获硕士学位，现主要从事海上油田油藏工程和渗流理论方面的工作。地址：北京市朝阳区太阳宫南街6号院 A座（邮编：100028）。E－mail：wangshl53＠cnooc．com．cn。

2016－12－02 改回日期：2017－03－31

（编辑：杨 滨）