油藏數值模擬技術在大慶高含水油田的應用

徐路生，尹太舉，代盈營(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學),湖北 荊州 434023)

田 宏(渤海鉆探工程公司油氣合作開發分公司，天津 300280)

油藏數值模擬技術在大慶高含水油田的應用

徐路生，尹太舉，代盈營(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學),湖北 荊州 434023)

田 宏(渤海鉆探工程公司油氣合作開發分公司，天津 300280)

經過多年的穩產高產，大慶油田進入高含水階段，由于油層多，層系之間的差異大，井網劃分跨層系現象較為普遍，剩余油分布越來越復雜,給油田穩產和調整挖潛帶來的難度越來越大,剩余油分布預測成為高含水期油田的開發關鍵。為定量分析大慶油田進入高含水期的剩余油分布特征，以精細油藏描述為基礎，結合油藏開發動態，利用油藏數值模擬技術再現油藏生產過程和不同時期油水分布。基于大慶油田北三區西部開發數據和監測資料，利用地質模型對區塊生產過程進行了模擬，再現了油藏開發歷程。由于層段多、砂體形態復雜、層內非均質性較嚴重，油層部分部位控制程度相對較差，在油層的邊角部位、差油層及層內差儲層段成為剩余油分布的集中區。以該剩余油的分布特征提供相應的措施調整，從而解決油藏注水開發中的3大矛盾，對油田開發生產起到了很好的指導作用。

高含水；油藏數值模擬；剩余油

松遼盆地發育有3套含油組合，即上部黑帝廟油層含油組合，中部薩、葡、高油層含油組合，下部扶楊油層含油組合。而大慶油田北三區屬中部含油組合，發育薩、葡、高三套油層，形成于松遼盆地整體坳陷過程中的一個顯著回返和充填時期，即青山口組水退旋回晚期至姚家組-嫩江組水進旋回早期，屬早白堊中期松遼盆地北部大型河流-三角洲沉積，沉積總厚度約380m。北三區薩爾圖油層以三角洲內前緣和三角洲外前緣沉積為主，主要發育水下分流河道、主體席狀砂和非主體席狀砂微相。葡萄花油層主要為三角洲平原及三角內前緣沉積，在該段地層上部發育大型的分流河道沉積，下部以內前緣的水下分流河道及席狀砂沉積為主。薩爾圖油層以三角洲外前緣和內前緣沉積為主，主要發育主體席狀砂和非主體席狀砂2種微相。

北三區經過多年的穩產高產，油水分布非常復雜。加之油層多，層系之間的差異大，井網劃分跨層系現象較為普遍，而且目前在水驅基礎上，還采用了多種三次采油工藝，特別是進入高含水后期開發后,剩余油分布越來越復雜,給油田穩產和調整挖潛帶來的難度越來越大,剩余油分布預測成為高含水期油田的開發關鍵。剩余油的研究較多，但是基本上都屬于定性分析，不能直接測定剩余油，而是通過一定的處理、計算、推導得出地下剩余油的分布狀況。而油藏數值模擬技術很好解決了該類問題，油藏數值模擬方法就是利用油水滲流理論，對各層段的剩余油形成過程進行模擬，弄清油水運動規律，定量刻畫不同時期的油水分布，動態描述剩余油的分布和變化，反映出各個階段各層的剩余油分布狀況，總結剩余油分布規律，并提供相應的挖潛措施。

1 研究區概況

北三區西部位于大慶長垣薩爾圖油田純油區內，含油面積18.50km2，地質儲量13098×104t，縱向上發育薩爾圖、葡萄花、高臺子3套油層，共分7個油層組、27個砂巖組、92個沉積單元。油藏類型為背斜型砂巖油藏，無氣頂，不對稱短軸背斜構造，具有統一的壓力系統，邊水、底水不活躍。自1964年薩、葡主力油層投入開發以來，研究區先后經歷了3次大的調整，截止2009年12月，全區累積注水24738.41×104m3,累積產油4583.61×104t，采出程度34.99%，采油速度0.61%，累計注采比1.02，年注采比0.94，綜合含水92.04%，地層壓力10.76MPa。該區已經進入高含水階段。

2 油藏數值模擬應用

2.1工區模型建立和網格劃分

選取整個區塊范圍內的水驅井做為模擬區，由于該地區具有較強的層內非均質性和強烈的平面非均質性，因此選用ECLIPSE三維三相黑油模擬軟件作為模擬器。為精細模擬該油藏，并考慮今后的井網部署，建立平面模擬網格系統如下：在X方向有63個節點，Y方向80個節點，Z方向為124層,共有63×80×124=624960個網格。平面上網格步長25m×25m。模擬層與地質細分層相同，縱向上78個大層，對主力層進行了細分，總層數為124層，對應于該油組井段的各個砂體。

根據油藏儲層建模成果，按所劃模擬網格和模擬分層，經網格粗化得到了各層的頂底深度、凈毛比、孔隙度、滲透率、飽和度等參數的網格數據場。對孔隙度、飽和度等數值采用算術平均，滲透率粗化采用全張力計算方法。地質模型粗化后輸出的ECLIPSE數據體直接用于數值模擬。

2.2油藏物性參數和動態數據的選取

1)油藏物性參數 油藏物性參數主要包括：油藏和流體物性參數、相滲曲線和流體PVT。該區相滲曲線依據不同的滲透率區間來進行相滲分區，共劃分了8個相滲區間，采用了8條相滲曲線。

2)動態數據 動態數據主要是從投產到2010年3月油水井資料(不考慮區塊聚合物驅替的井)，包括油井產油數據、產水數據、壓力數據、水井的注水速度和注水壓力等，通過油藏數值模擬軟件ECLIPSE前處理，形成ECLIPSE接受的數據格式文件。

2.3歷史擬合及結果

歷史擬合主要對油層開采期產量、含水、壓力水平等歷史資料、實測產液剖面資料和單井生產資料進行反復擬合，使模型能較好地符合油藏地下情況。主要擬合指標為全區的壓力、產液、含水及單井的產液、產水、含水。這些指標主要受地層巖石及流體熱物理參數、區域滲透率和相對滲透率的影響。通過反復調整影響參數，使全區產液和含水得到較好擬合，從而使模型再對實際動態資料的擬合下能盡量逼近地下真實情況(見圖1)。

圖1 全區產液量和綜合含水率擬合曲線

3 剩余油規律分析

一般來說，剩余油的平面分布主要受油層滲透率、平面非均質性和井網條件的控制，也相應具有一些基本特征。研究區歷史擬合后總結剩余油分布特點如下。

3.1在相鄰注水井或采油井的中間區域剩余油飽和度高

擬合結果表明，在2口注水井的中間平衡區，由于壓力平衡，注入水不能波及，形成剩余油的富集區，而在2口采油井的中間部位，由于遠離泄壓的采油井，地層壓力較高，注入水很難波及到，存在較多的剩余油 (見圖2)。

3.2平面非均質性較強的油層中，局部低滲透帶有較多的剩余油

油層中物性分布情況直接影響到剩余油的分布狀況，低滲透層吸水少，注入水推進慢，水洗差，剩余油也較多 (見圖3) 。

圖2 相鄰生產井中間區域剩余油分布

圖3 高滲透區油水井未波及區域剩余油分布

3.3油藏局部井網不完善的的區域存在較多剩余油

油藏的邊緣區域剩余油飽和度高，這是由于該油藏由于沒邊水驅替，且這些區域井網也不夠完善，對部分砂體控制程度低，注入水無法波及到，所以含油飽和度高 (見圖4) 。

3.4差油層整體水驅效果差，全層都具有較高的含油飽和度

差油層整體水驅效果差，全層都具有較高的含油飽和度(見圖5)，由于儲層物性差，整體水驅效果較差，剩余油在全層都有分布。

圖4 油藏局部井網不完善的的區域剩余油分布

圖 5 儲層整體物性較差造成油層整體具有較高的剩余油飽和度

4 調整措施

結合模擬過程體現的一些問題，為了解決在注水開發中不斷出現的3大矛盾(層間矛盾、平面矛盾、層內矛盾)，提高采收率，可以進行油水井的調整，這種調整是以水井為主，調整方法如下。

4.1提高中低滲透層的注水強度，適當降低高滲透層的注水量或間歇停注，以調整層間矛盾

在油田開發的中后期，主力油層的采出程度已相當高，進入特高含水的采油期。在調整開發層位時，主力油層不斷被封堵，生產油層越來越少，產油量大大下降。那些原來的非主力油層經過注水和一系列的油層改造措施，發揮越來越大的作用，逐漸彌補了主力油層下降的產量，使得油田得以保持穩產。在這種情況下，對于相應的注水井，就應當提高中低滲透層的注水強度(如果提高水量有一定的困難，應當酸化這些層段，以達到配注要求)，對于長期大排量高強度注水的高滲透層，則應當減少注水量或定期停注。

4.2加強非主要來水方向的注水，控制主要來水方向的注水，調整平面矛盾

在注水開發的油田，有一部分井組，注采不完善，井網對油層的控制比較差，由于地質上的原因，水驅控制儲量比較低，或者不成注采系統。有些井組，盡管井網比較完善，由于平面上滲透率的差異，仍然存在著單向受益問題，以致造成油層平面上的舌進。在這種情況下，應當加強非主要來水方向的注水，提高其注水量；同時控制主要來水方向的注水，降低其注水量，使注入水在平面上處于相對平衡狀態，水線均勻推進，平面矛盾得到解決。

4.3層內堵水

層內非均質嚴重，注入水沿高滲透帶水竄的現象，嚴重地危害了油井的正常生產，使油井含水大幅度上升，產油量下降。因此必須對油水井進行堵水，為油田長期高產穩產創造條件。堵水前，必須正確判斷出水層位，水的來源不同，堵水的方法也不一樣。

5 結 論

1)利用ECLIPSE油藏數值模擬軟件，模擬了油藏開發歷史，定量地描述了不同時期的油水運動規律，確定了不同時期的剩余油分布規律。基于區塊開發數據和監測資料，利用地質模型對區塊生產過程進行了模擬，再現了油藏開發歷程，表明由于層段多、砂體形態復雜、層內非均質性較嚴重，油層部分部位控制程度相對較差，在油層的邊角部位、差油層及層內差儲層段成為剩余油分布的集中區。

2)針對高含水期剩余油分布規律，提供了相應的調整措施：提高中低滲透層的注水強度，適當降低高滲透層的注水量或間歇停注; 加強非主要來水方向的注水，控制主要來水方向的注水; 層內堵水。以此解決注水開發中的3大矛盾, 對油田開發生產起到了很好的指導作用。

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[編輯] 洪云飛

TE319

A

1673-1409(2012)05-N105-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.034

2012-02-28

國家油氣重大專項(2008ZX05010)。

徐路生(1983-)，男，2008年大學畢業，碩士生，現主要從事油氣田開發方面的研究工作。