天然能量水体评价方法及实例应用

王 刚，缪飞飞，杨东东，段 宇，李 珍

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

油藏能量评价是油藏开发过程中一项重要的工作，目前油藏天然能量评价标准用无因次弹性产量比（Qe，式1）和采出1% 地质储量的地层压降（Dpr，式2）2个指标[1]把天然能量大小划分为：天然能量充足、天然能量比较充足、天然能量不足、天然能量微弱4个级别（见表1）。然而在矿场应用中，常常采用水体倍数表征油田天然能量，那么油藏天然能量大小划分级别与水体倍数是如何对应的。因此，本文从油田实际基本参数出发，建立机理模型，通过油藏数值模拟方法，设置不同的水体倍数，研究油藏天然能量水体大小级别与水体倍数的对应关系图版，根据图版评价实际油田天然能量水体大小，从而确定油田注水时机和开发策略，指导油田高效开发。

表1 天然能量评价表Tab.1 Naturel energy evaluation

1 目前水体倍数的研究方法

目前矿场常用的水体倍数的计算方法有3种，容积法、物质平衡法和数值模拟法[2-4]。

1.1 容积法

容积法求取水体倍数是指根据油藏地质资料，确定圈闭中储存的油气和水的地下体积，然后根据两者的体积之比计算水体倍数（公式3）。

该方法需要的地质参数有：构造圈闭面积、储层的平均有效厚度、孔隙度和油藏的含油面积、油层的平均有效厚度、束缚水饱和度。该方法在计算水体倍数时不需要油藏生产动态资料，但需要精确的地球物理资料来确定水体边界的范围。

1.2 物质平衡法

物质平衡方法求取水体倍数是利用油藏的基本地质参数、流体参数、油藏开发至某一压力下原油采出程度和水采出程度通过物质平衡方程求得水体倍数（公式 4）。

该方法计算水体倍数时要求地层压力有明显的压力降。

1.3 数值模拟法

油藏数值模拟法求取水体倍数是利用地震物探、测井、录井等方式获得的静态地质资料建立油藏地质模型，利用油藏生产动态资料，通过油藏数值模拟历史拟合方法，不断调整地层参数和水体大小，拟合油藏地质储量、产量、含水率、压力等指标，当拟合结果比较好时，获得地质储量和水体大小，从而求得水体倍数。该方法要求建立精确的油藏地质模型和可靠的生产动态资料。

2 水体倍数研究机理模型的建立

本文通过建立机理模型研究天然能量大小评价4个级别与水体倍数的对应关系。

2.1 机理模型的建立

模型基本参数采用渤海A油田8/9区（黏度96 mPa·s）和渤海 B 油田 5 井区（黏度 242 mPa·s）的基本参数。边水模型，采用16×60×20网格系统，X方向的步长为 25 m，Y方向的步长为25 m，Z方向的步长为0.5 m。方案设计1口水平井天然能量开发，水平井距高部位边界距离75 m（见图1），水体倍数设 置 为 ：0、2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、150，共计 30 个方案。

2.2 机理模型研究结果

通过油藏数值模拟研究，绘制出两个油田不同水体倍数下，水体倍数与采出1%地质储量的地层压降关系图（见图2）。从图上可以得出天然能量大小评价4个级别与水体倍数的对应关系如下：

（1）天然能量充足，Dpr＜0.2 MPa，水体倍数>100；

（2）天然能量比较充足，0.2 MPa≤Dpr＜0.8 MPa，水体倍数：10～100 倍；

（3）天然能量不足，0.8 MPa≤Dpr＜2 MPa，水体倍数 2～10倍；

（4）天然能量较弱，Dpr>2 MPa，水体倍数≤2倍。

3 实例应用

通过建立的天然能量大小评价级别与水体倍数关系图版，评价了渤海3个油田的天然能量大小（见表2）。渤海C油田实际计算水体倍数1～2倍，对应的天然能量大小级别为天然能量微弱，通过机理模型研究该油田的注水时机在采出1%地质储量时，注水开发效果最好，该油田的开发策略为注水开发。渤海A油田8区中，计算的实际水体倍数8～10倍，对应的天然能量级别为天然能量不足，通过机理模型研究该油田的注水时机在采出4%～5%地质储量时，注水开发效果最好，该油田的开发策略为先期利用天然能量开发，再注水开发。渤海A油田8区北、9区，计算的水体倍数20～30倍，对应的天然能量评价级别为较充足，通过机理模型研究该油田的注水时机在采出8%～12%地质储量时，注水开发效果最好，该油田的开发策略为先期利用天然能量开发，再注水开发。渤海D油田实际计算的水体倍数>100倍，对应的天然能量评价标准为天然能量充足，该油田的开发策略为利用天然能量开发，不注水就能取得好的开发效果。

图1 机理模型图Fig.1 Mechanism model

图2 水体倍数与采出1%地质储量压降值图Fig.2 Water volumetric multiple vs pressure drop per recovery of reservoir reserve

表2 典型油田水体倍数与天然能量大小级别表Tab.2 Water volumetric multiple of typical oilfield vs naturel energy level

4 结论与认识

通过机理模型，绘制了油藏天然能量大小评价与水体倍数关系图版，应用图版评价了渤海3个油田天然能量水体大小，确定了油田开发时机和开发策略，从而指导油田高效开发。

符号注释：

Qe-无因次弹性产量比；Np-累积产油量，104m3；N-地质储量，104m3；CT-油区综合压缩系数，1/MPa；Ce-水区综合压缩系数，1/MPa；Pi-原始地层压力，MPa；P-任意时刻地层压力，MPa；q-日产油量，m3；Dpr-每采出1%的地质储量地层平均压力降，MPa；Ro-原油采出程度，%；n-水体倍数；Vo-原油地下体积，104m3；Vw-地层水地下体积，104m3；A-圈闭面积，km2；Ao-含油面积，km2；Rw-水的采出程度，%；H-储层有效厚度，m；h-油层厚度，m；Swi-束缚水饱和度。