渤海X油田气顶区油气移动规律及韵律性对剩余油分布影响研究

刘 斌 岳宝林 张 伟 瞿朝朝 张 静

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 前 言

渤海X油田储层物性较好，属于高孔中高渗储层，顶部存在气顶。在该油田开发前期，由于注水井欠注等问题，导致地层能量迅速下降、油气界面下移、生产井气窜严重[1-5]。随着开发生产的进行，通过大力治理注水井，近年来地层能量有所回升，在气顶区域调整井实钻情况中发现油气界面有所回缩[6-8]。海上油田具有高成本、高风险等特点，研究油气界面运移规律，可为油田后期部署调整井、提高油田开发效果等提供理论依据[9-11]。目前对海上油田油气界面运移的研究相对较少，因此，开展气顶区油气移动规律及剩余油分布特征的研究是十分必要的。本次研究结合油田静态和生产动态资料，分析了油田气顶区在油田开发各阶段油气水运移规律及其韵律性对剩余油分布的影响，并总结了地层压力变化对油气水运移的影响，为指导后期气油过渡带区域剩余油的挖潜提供了一定依据。

1 数值模拟模型

1.1 模型建立

基于油田实际生产数据建立“一注一采”概念模型，网格划分107×1×50=5 350，网格步长为10.0 m×10.0 m×1.0 m，注水井坐标为(6，1，1)，生产井坐标为(31，1，1)，为了进一步刻画油气界面移动规律，对I方向33—63网格在纵向上进一步细分，把原来的一个网格拆分为5个，即纵向上网格步长为0.2 m，概念模型基本参数如表1所示。

表1 油藏概念模型基本参数

基于以上条件建立概念模型，设置垂向渗透率与平面渗透率比值为0.1、气顶指数为1.1，油区网格数为2 548、气顶区网格数为2 802，油区孔隙体积为73 892 m3、气顶区孔隙体积为81 258 m3。模型建立示意图如图1所示。

图1 模型建立示意图

建立模型使用的相渗数据如图2所示。束缚水饱和度为0.27，建立模型时的原始含油饱和度设置为0.73。

图2 模型相渗曲线

2 气顶区油气界面移动规律及韵律性影响剩余油分布特征研究

油田整体以反韵律为主，但也存在其他韵律性，本次研究考虑均质韵律、正韵律、反韵律、复合正韵律、复合反韵律、复合正反韵律和复合反正韵律等7种不同韵律性。当含水率达到98%时停止模拟，研究不同韵律性气顶区油气移动规律及剩余油分布特征，不同韵律性模型平均渗透率为1 500×10-3μm2，其基本参数如表2所示。

表2 不同韵律性模型基本参数表

2.1 不同韵律性模型分析

(1)均质韵律模型。在重力作用下，注入水首先沿着模型下部向前驱替，逐渐过渡到模型的中上部，注入水对模型上部地层驱替效率较低。剩余油主要富集在模型生产井端和模型的上部，除此之外，剩余油还富集在模型生产井和油气界面之间，且生产井上部剩余油富集程度高，生产井下部剩余油富集程度低(见图3)。

图3 均质韵律模型注入水驱替变化示意图

对于均质韵律模型注入水使地层上部(左侧)油气界面略微向上移动，几乎不会影响到地层下部(右侧)油气界面，油气界面移动幅度较小。

(2)正韵律模型。正韵律模型下部的渗透率高，上部渗透率低，且在重力的作用下，注入水会沿着模型的下部突进，对模型上部动用程度低。剩余油富集规律与均质韵律模型相同。

对于正韵律模型，虽然注入水从模型的下部突进，并且越过生产井，但仍然是地层上部(左侧)油气界面移动幅度较大，地层下部(右侧)油气界面移动幅度较小，整个油气界面略微向上移动，与均质韵律的油气界面移动幅度几乎相同。

图4 正韵律模型注入水驱替变化示意图

(3)反韵律模型。反韵律模型上部渗透率高，下部渗透率低，虽然有重力的作用，但是注入水仍然会沿着模型上部的高渗层突进(见图5)。可见，对于反韵律模型，渗透率对注入水驱替的影响大于重力的影响。

图5 反韵律模型注入水驱替变化示意图

对于反韵律模型，注入水仍然主要影响模型上部(左侧)油气界面，对模型下部(右侧)油气界面影响小，整个油气界面略微向上移动，与均质韵律的油气界面移动幅度几乎相同。

(4)复合正韵律模型。复合正韵律模型是由两个正韵律模型叠加而成，每个正韵律都是上部渗透率低、下部渗透率高，再加上重力的影响，注入水会沿着每个正韵律下部向前突进，并且模型下部正韵律向前突进距离大于模型上部正韵律(见图6)。复合正韵律模型剩余油富集规律与均质韵律模型相同。

图6 复合正韵律模型注入水驱替变化示意图

对于复合正韵律模型，注入水都是从每个正韵律模型的下部越过生产井从而影响油气界面移动，但是油气界面仍然首先从模型上部(左侧)开始向上移动，然后逐渐过渡到模型的下部，与均质韵律的油气界面向上移动幅度几乎相同。

(5)复合反韵律模型。复合反韵律模型由两个反韵律模型叠加而成，注入水会沿着每个反韵律上部向前突进。上下部反韵律沿着高渗层向前突进距离相同，与复合正韵律模型相比，复合反韵律受重力作用较弱，模型下部反韵律对上部反韵律影响较小(见图7)。在重力的作用下，生产井每个反韵律上部剩余油富集程度均大于其下部。

图7 复合反韵律模型注入水驱替变化示意图

对于复合反韵律模型，注入水首先从每个反韵律的上部越过生产井从而影响油气界面移动，油气界面仍然首先从模型上部(左侧)开始向上移动，然后逐渐过渡到模型的下部，与均质韵律的油气界面向上移动幅度几乎相同。

(6)复合正反韵律模型。复合正反韵律模型是由正韵律和反韵律模型叠加而成，注入水会沿着正韵律的下部和反韵律的上部向前突进(见图8)。复合正反韵律模型中注入水首先会沿着高渗层越过生产井，使得模型下部的原油向上移动，故在生产井右侧模型上部剩余油富集程度大于其下部。

图8 复合正反韵律模型注入水驱替变化示意图

对于复合正反韵律模型，注入水首先从整个模型的中部越过生产井从而影响油气界面移动，但是油气界面仍然首先从模型上部(左侧)开始向上移动，然后逐渐过渡到模型的下部，与均质韵律的油气界面向上移动幅度几乎相同。

(7)复合反正韵律模型。复合反正韵律模型是由反韵律和正韵律模型叠加而成，注入水会沿着反韵律的上部和正韵律的下部向前突进(见图9)。复合反正韵律模型中注入水首先会沿着模型上部和下部的高渗层越过生产井，使得生产井右侧每个韵律上部剩余油的富集程度大于其下部。

图9 复合反正韵律模型注入水驱替变化示意图

对于复合反正韵律模型，注入水首先从整个模型的上部和下部越过生产井从而影响油气界面移动，但是油气界面仍然首先从模型上部(左侧)开始向上移动，然后逐渐过渡到模型的下部，与均质韵律的油气界面向上移动幅度几乎相同。

对于单个韵律模型，注入水主要沿着模型高渗层突进，在注采井间，剩余油主要富集在生产井端和低渗层。油气界面附近剩余油主要富集在生产井和油气界面之间，且生产井上部剩余油的富集程度大于下部剩余油的富集程度。

对于复合韵律模型，注入水沿着模型中的高渗层突进，在注采井间，剩余油主要富集在每一个韵律的低渗层和生产井端。在油气界面附近剩余油主要富集在生产井和油气界面之间且在生产井右侧，每个韵律上部的剩余油富集程度大于其下部剩余油的富集程度。同时，在同一个复合韵律中，上部韵律的下部剩余油富集程度大于下部韵律的下部。

针对不同韵律性模型，无论注入水首先从生产井什么部位越过、波及其右侧原油，油气界面都首先从模型上部(左侧)开始向上移动，然后逐渐过渡到模型的下部，且模型上部(左侧)油气界面的移动程度大于模型下部(右侧)油气界面。不同韵律性模型油气界面移动的规律和幅度几乎相同，都是略微向上移动，韵律性对油气界面移动影响较小。

2.2 不同韵律性模型对油水界面移动的影响

侵入气顶区油量和水量随韵律性变化的关系曲线如图10所示。

图10 侵入气顶区油量和水量随韵律性变化的关系曲线

针对不同韵律性模型，在侵入气顶区的流体中，侵入油所占比例均大于95%，侵入水所占比例很小。说明注入水能够突破原油进入气顶区的量很少，油气界面移动主要是由储层原油进入气顶区引起的。

不同韵律性模型侵入气顶区的油量由多到少次序为：反韵律、复合正韵律、复合反正韵律、复合正反韵律、均质韵律、复合反韵律、正韵律。

不同韵律性模型侵入气顶区的水量由多到少次序为：正韵律、复合反韵律、均质韵律、复合反正韵律、复合正反韵律、复合正韵律、反韵律。

基于侵入气顶区的油量和水量，不同韵律性模型的油气界面位置随时间变化示意图如图11所示。

图11 不同韵律性模型的油气界面深度随时间变化关系曲线

随着注入水的驱替作用，当含水率达到98%时，不同韵律性模型的油气界面均高于原始油气界面。不同韵律性模型油气界面的变化幅度均较小，且不同韵律性模型油气界面的变化规律相同，故韵律性对油气界面影响较小。

当含水率达到98%时，油气界面位置：反韵律>复合正韵律>复合反正韵律>复合正反韵律>均质韵律>复合反韵律>正韵律。

3 油田应用

渤海X油田投产初期衰竭开采，由于没有能量补充，高部位气顶区油气界面下移。随着开发生产的进行，后期增大注水，提高能量补充。根据以上油气界面运移规律的研究，结合渤海X油田剩余油分布规律，开展调整井方案设计。2020年3月在高部位油气界面附近生产井间、复合韵律储层顶部部署水平井X1(见图12)，进行剩余油挖潜试验。X1井投产后初期日产油量85 m3，目前累产油量2.1×104m3，挖潜效果较好。

图12 X油田X1井实际生产曲线图

4 结 语

无论注入水首先从生产井什么部位越过、波及其右侧原油，油气界面都首先从模型上部(左侧)开始向上移动，然后逐渐过渡到模型的下部，且模型上部(左侧)油气界面的移动程度大于模型下部(右侧)油气界面移动程度。不同韵律性模型油气界面移动的规律和幅度几乎相同，都是略微向上移动，韵律性对油气界面移动影响较小。

在侵入气顶区的流体中，侵入油所占比例均大于95%，侵入水所占比例很小。说明注入水能够突破原油进入气顶区的量很少，油气界面移动主要是由储层原油进入气顶区引起的。