多层非均质油藏注水开发指标预测方法

陈红伟 ，冯其红 ，张先敏 ，吴天琛 ，周文胜 ，刘晨

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580；2.中海油研究总院，北京 100027）

0 引言

水驱油藏开发指标预测是开展油藏注采调整、井网优化的重要依据［1-3］。中外学者相继提出了一些预测方法，并不断完善［4-9］。目前的多层油藏注水开发指标预测方法建立在油藏平面均质的基础上，可预测层间非均质油藏一注一采开发时的生产指标［10-12］，但该方法忽略了油藏的平面非均质性和采用注采井组开发的特征，预测的生产指标与实际情况偏差较大。为此，本文考虑了油藏平面、层间非均质性，以及注采井组开发的特点，基于油藏工程理论，推导并建立了多层非均质油藏注水开发指标预测方法。采用“先劈分单元，后预测指标”的思想，建立预测模型。首先应用经验公式劈分注采单元，然后将各注采单元等效为均质注采单元，应用物质平衡原理和Buckley-Leveret水驱油理论，预测各注采单元的含水率、采出程度等参数，进而得到整个油藏的开发指标。

1 指标预测模型的建立

模型的基本假设条件为：1）水驱油过程为非活塞式驱替；2）油藏内仅存在油水两相流体，流体流动符合达西定律；3）忽略重力和毛细管压力；4）不考虑岩石和流体的压缩性；5）层间无窜流。

1.1 劈分单元

为了能够劈分油藏的注采单元，需将油藏各小层的储层物性参数进行等效处理。影响油藏注采单元劈分的储层参数主要有渗透率和含油饱和度［13］，因此，各小层的储层参数在注采连线方向的等效参数为

相邻注采单元劈分角度比值计算经验公式［13］为

式中：θi，j，θi，j+1分别为第 i小层相邻注采单元 j和 j+1 的劈分角度，（°）；Δpi，j为第 i小层第 j个注采单元注采连线方向的生产压差，10-1MPa。

通过根据式（3）计算得到的注采劈分角度比值以及总注采连线方向的角度分布，可以得到油藏各注采单元的劈分角度θ，进而得到油藏的注采单元。

1.2 预测指标

为了能够预测各注采单元的生产动态，需对各注采单元的非均质参数进行等效处理。由于油藏开发指标主要受注采连线方向的储层参数影响，因此，对注采单元各小层的平面非均质参数等效为注采连线参数［13］。第i小层第j个注采单元的孔隙度、储层厚度等效公式为

当多层非均质油藏采用定井底流压生产，第i小层第j个注采单元的注采井间压差为

式中：pinji，j为第i小层第j个注采单元注水井的井底压力，10-1MPa；pproi，j为第 i小层第 j个注采单元生产井的井底压力，10-1MPa。

此时，第i小层第j个注采单元的注水量为

式中：qi，j为第 i小层第 j个注采单元的注水量，m3/d；Ri，j为第 i小层第 j个注采单元的渗流阻力，mPa·s/（μm2·cm）。

当多层非均质油藏采用定液量生产，油水井配置相同时，小层渗流阻力越大，则注入水进入该小层的液量越少。第i小层第j个注采单元的水量劈分系数αi，j为

式中：Ri，j为第i小层第j个注采单元的渗流阻力；N为第i小层注采单元数量。

此时，第i小层第j个注采单元的注水量为

式中：Qi为第i个小层的总注水量，m3/d。

随着水驱油过程的进行，油藏各小层的渗流阻力不断发生变化。当第i小层第j个注采单元的油井未见水时，注采井间存在油相区和油水两相区，见水后，注采井间仅存在油水两相区。因此，Ri，j为［14-15］

式中：rfi，j为第 i小层第 j个注采单元的驱替前缘，m；rw为注水井半径，m；μo为地层原油的黏度，mPa·s；μw为地层水的黏度，mPa·s；Kro为油相相对渗透率；Krw为水相相对渗透率；Swc为束缚水饱和度；Swe为出口端含水饱和度。

根据物质平衡原理，注入水在第i小层第j个注采单元单位微元内的水驱油过程满足［14］：

对式（11）两边积分，得：

当 rfi，j

2 实例应用

以某区块的多层非均质油藏为例，建立一个3层非均质油藏模型，模型大小为405 m×405 m×21 m，各小层的渗透率如图1所示，孔隙度为0.3，小层厚度分别为 5，7，9 m，地层原油黏度为 4.80 mPa·s，地层水黏度为 0.42 mPa·s。

图1 油藏模型渗透率分布

油水相对渗透率曲线如图2所示。油藏采用4组规则五点井网定液量开发，注水井及生产井液量参数如表1所示，生产时间为3 000 d。

图2 油水相对渗透率曲线

应用本文建立的多层非均质油藏注水开发指标预测方法计算该模型的生产指标，并与Eclipse的计算结果进行对比。油藏含水率、单井含水率的计算结果如图3所示。结果表明，本文建立的预测方法得到的结果与Eclipse计算结果二者趋势一致，误差较小，计算结果可靠。

表1 生产井及注水井液量参数

图3 含水率预测结果

3 结论

1）多层非均质油藏开发指标预测方法首先对油藏非均质参数作等效处理，应用经验公式劈分注采单元，然后应用Buckley-Leveret水驱油理论预测注采单元的生产动态，进而得到整个油藏的开发指标。

2）应用本文建立的方法预测实际油藏的含水率，计算速度快，效率高，计算结果较为准确，满足油田生产需求，可用于指导油田开发调整。

致谢：感谢“2017油气田勘探与开发国际会议（2017IFEDC）”会务组将本文推荐至贵刊发表。