多层稠油油藏层间干扰规律研究及应用

康博韬，姜 彬，陈国宁，郜益华，苑志旺

（1.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083）

多层砂岩油藏是我国陆相沉积盆地的主要油藏，其储量与产量占全国的50 %左右，开发潜力巨大。大量地质研究表明，我国砂岩油藏原油黏度高、纵向跨度大、含油井段长、小层层数多等特点，这些小层由于沉积环境和能量的不同，岩石的孔隙结构、粒度，以及孔隙度、渗透率等物性差别都很大，特别是渗透率的差别更为明显[1，2]。但是为了兼顾开发效果与生产成本，海上油田一般采用多层合采的开发方式，这导致生产过程中层间矛盾突出，层间干扰现象严重影响油田整体的开发效果和最终的采收率。罗宪波，等统计了渤海7 个稠油油田的生产数据后发现多层稠油油藏合注合采时层间干扰现象非常严重，合采时油井的产油量相比分层开采有很大损失[3，4]，因此准确评价多层合采时油井的产能情况，进而合理划分层系并采取相应的调整措施降低层间干扰的影响对海上油田的高效开发具有至关重要的意义。

目前针对层间干扰做的研究有很多，主要从室内实验[4-7]和油藏工程[8-10]的方法进行，但是由于层间干扰的作用机理非常复杂，因此通过室内实验完全模拟层间干扰现象是不可能的；而油藏工程方法一般都是通过对实际油藏进行简化后得到的结果与现场也有较大的差距，对现场生产指导意义不大。针对上述问题，本文以典型油田SZ36-1 为基础，采用油藏工程手段建立动态数据反演的方法，并对多层合采过程中不同渗透率级差条件下的层间干扰变化规律展开深入研究，形成适用于普通稠油油藏的层间干扰定量评价图版，可直接用于指导油田现场生产。

1 油田概况

SZ36-1 油田位于渤海辽东湾南部海域。主力含油层段为东营组下段，为三角洲前缘沉积，砂体呈层状分布，连续性好，断层少。受构造和岩性控制，油藏在纵向上、横向上存在多个独立的油水系统，属于层状构造油藏。储层岩性为中细粒岩屑长石砂岩、长石石英细砂岩和细粉砂岩，横向上分布较为稳定、连续，纵向上具有明显的反韵律沉积特征，泥岩隔层分布连续。含油井段内储层发育，砂体连通性好，储集空间类型为粒间孔和溶蚀孔，储层胶结较疏松，孔隙发育，储层物性具有高孔高渗特征。按照沉积旋回和岩性组合将储层纵向上分3 套油组（Ⅰu+Ⅰd+Ⅱ），原油黏度60 mPa·s～200 mPa·s。

以岩心渗透率分析资料为依据，统计储层的非均质性。渗透率突进系数20.29，渗透率变异系数为0.79。根据油层变异系数、渗透率突进系数及渗透率级差判断，绥中36-1 油田均属于强非均质，合采过程中存在着较强的层间干扰。从绥中36-1 油田后期加密调整后统计来看，层间矛盾仍然突出，产液强度和吸水强度的差异仍未得到缓解，水淹程度差异较大，油藏未水淹、弱水淹的厚度所占总厚度比例为70 %，强水淹仅占30 %。可见，层间干扰对缓中油田的开发有很大的影响。

2 动态反演方法

由于现场实际生产中主要关注生产井的产油情况，本文主要研究层间干扰对油井整体产油能力的影响。为了更加直观地描述不同含水阶段层间干扰对合采效果的影响，引入干扰系数的概念（式（1）），其物理意义是多层油藏注水合采时由于层间干扰的影响导致相同含水情况下多层合采相比分层开采油井整体产油能力降低的程度。因此，干扰系数随含水率的变化实际上反映的是多层合采过程中层间干扰对油井整体产油能力的影响程度随含水率的变化情况[8，9]。

式中：α-干扰系数；Jdi-第i 层单采时产油指数；Jhi-第i 层合采时产油指数。

目前定向井产能计算方法多为裘比公式加负表皮计算产能，主要是由定向井角度引起的负表皮系数的计算方法不同，有张振华法、Cinco-Ley 法、Besson 法和Vandervlis 法等，其中常用的为Vandervlis 法[10-15]：

现有的定向井产能计算方法仅适用于单层开采，没有考虑层与层之间的干扰，对预测多层合采时油井的产能并不适用。因此，本文通过引入干扰系数的概念，对适用于均质单层的Vandervlis 定向井公式进行修正（式（3））。

结合笔者以往的研究成果[8，9]，可以得到适用于普通稠油油藏多层合采的定向井产能公式（4）。

式中：α-干扰系数；Kroi-第i 层油相相对渗透率；Ki-第i 层渗透率，μm2；hi-第i 层厚度，m；μoi-第i 层原油黏度，mPa·s；pe-供给压力，MPa；pw-井底流压，MPa；Rev-供给半径，m；rwe-井筒半径，m。

通过分析发现，就实际油田一口具体生产井而言，式（4）中各层渗透率及射孔厚度可以从该井射孔资料中确定，各层流体黏度及体积系数可以从该井PVT 测试资料中确定，日产油量及生产压差可以从该井动态数据及测压资料中确定，油相相渗Kroi随含水率的变化情况可以根据该油组的相渗数据确定。因此，根据一口生产井的详细资料可以反推出该井不同含水阶段干扰系数的变化情况，计算过程：

（1）选择目标油田，根据分层测井资料分析并统计每口井的纵向非均质情况；

（2）选取一口典型的生产井，根据该井详细资料利用式（4）进行动态反演，可以得到该井干扰系数随全井段含水率的变化情况；

（3）统计大量生产井的干扰系数变化规律，结合每口井储层的纵向非均质情况，建立不同的储层非均质程度对应的干扰系数变化模式；

（4）根据干扰系数的变化模式，划分层间干扰阶段并进行分阶段拟合，分析干扰系数与储层非均质性的相关关系，指导现场生产。

3 层间干扰定量评价

以SZ36-1 油田为基础，根据该油田分层测试资料，分析每口井的纵向非均质情况。按照以往研究经验，在油藏的流体性质纵向差异不大的情况下，可以采用渗透率级差来表征储层的纵向非均质程度。因此，选取该油田不同渗透率级差条件下的22 口典型生产井（见表1），利用动态反演方法计算每口井不同含水阶段的干扰系数变化规律，其中，3 口典型井计算结果（见图1～图3）。

对22 口井干扰系数通过三次样条插值进行处理，得到相同含水条件下各井的干扰系数的变化规律，并与各井的渗透率级差进行相关性分析，按照不同的含水阶段在一定误差范围内进行分段线性拟合，最终得到不同渗透率级差条件下的干扰系数定量评价图版（见图4）。

该图版直观地反映出实际油田中生产井在不同纵向非均质条件下多层合采时层间干扰程度随含水率的变化情况，可以有效地预测和评价不同层系划分方案下的整体开发效果。另外，将该图版的评价结果与修正后的定向井多层合采产能公式（4）相结合可以进一步预测实际油田不同渗透率级差条件下的生产井在不同含水阶段的产能状况，对现场生产具有很好的指导意义。

表1 典型生产井基本参数

4 现场实例应用

4.1 现场调整建议

图1 A20 井干扰系数计算结果

图2 B08 井干扰系数计算结果

图3 G09 井干扰系数计算结果

图4 干扰系数定量评价图版

多层合采过程中层间干扰始终抑制生产井的产油能力，且随含水上升抑制作用逐渐加剧，即多层合采过程中油井整体的产油情况明显比单采要差。对比可知，当渗透率级差小于3.0 时，各井的干扰系数变化规律相近，主要表现为低含水期干扰作用相对较弱且变化平缓，全井段含水达到70 %～80 %时，干扰程度出现加剧的趋势；当渗透率级差在3.0～5.0 时，各井的干扰系数变化规律相近，主要表现为见水后干扰程度便开始加剧，含水上升至50 %～60 %干扰作用达到并维持在一个较高的水平，且后期干扰作用有再次加剧的趋势。当渗透率级差大于5.0 时，各井的干扰系数始终维持在一个较高的水平，说明层间干扰现象较为严重，对整体的开发效果产生较大程度的影响。

根据上述分析，建议油田现场将渗透率级差小于3.0 的储层合采生产，节约生产成本，全井段含水达到70 %～80 %时，建议关闭高含水层位，以进一步提高储量动用程度；对于渗透率级差在3.0～5.0 的储层，建议前期合采开发，待含水上升至50 %～60 %时，进行层系调整，以保证储量的均匀动用；对于渗透率级差大于5.0 的储层，流动能力差异大，纵向矛盾突出，层间干扰现象严重，建议分层系开发。

4.2 动态产能预测

选取与SZ36-1 油田特征接近的典型多层稠油油田QHD32-6，该油田原油黏度为28 mPa·s～260 mPa·s，主要含油层为明化镇组下段，为典型的曲流河沉积地层，纵向共28 个小层，主要含油层划分为N2mL0、N2mLⅠ、N2mLⅡ、N2mLⅢ、N2mLⅣ、N2mLⅤ共6 个油组，油组内部储层物性接近，单砂体横向变化大，不同油组间渗透率变异系数为0.7～1.1，具有非均质性较强，层间矛盾较为突出。

选取QHD32-6 油田典型生产井A-01（见表2），根据干扰系数图版预测A-01 井干扰系数的变化情况，将干扰系数代入修正后的产能公式（4）可预测A-01 井的动态产能变化（见图5）。对比发现，考虑层间干扰得到油井的产能与实际情况较为接近，预测精度明显提高。而未考虑层间干扰时油井的产能与实际情况有很大差距，说明多层合采过程中层间干扰对油井的产能有显著的影响，因此，考虑层间干扰的影响对多层油藏实际生产中准确预测油井产能有着重要的意义。利用修正后的定向井产能公式（4）在一定的误差范围内可以有效地预测普通稠油油藏多层合采时不同含水阶段产油指数的变化情况。

表2 A-01 井基本参数表

图5 A-01 井产油指数预测情况

5 结论

（1）多层合采过程中层间干扰普遍存在，对开发效果具有明显抑制作用，储层纵向非均质性越严重，干扰越明显，建议以渗透率级差5.0 为界限划分层系开发；

（2）不同渗透率级差条件下的层间干扰规律不同，随着含水上升层间干扰程度逐渐加剧，建议及时进行层系调整，改善储量动用状况；

（3）本文研究成果预测精度高，实用性强，可直接指导实际生产，对油田现场具有很好的指导意义。