用耗水率評(píng)價(jià)邊底水油藏注水開發(fā)效果的方法

陳 波 ，楊 恒 ，張 銀 ，查玉強(qiáng)

（1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南石油大學(xué)，四川成都 610500；2.西南石油大學(xué)油氣測(cè)控實(shí)驗(yàn)研究室，四川成都 610500）

用耗水率評(píng)價(jià)邊底水油藏注水開發(fā)效果的方法

陳 波1，楊 恒2，張 銀2，查玉強(qiáng)1

（1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南石油大學(xué)，四川成都 610500；2.西南石油大學(xué)油氣測(cè)控實(shí)驗(yàn)研究室，四川成都 610500）

評(píng)價(jià)油田耗水率大小是評(píng)價(jià)水驅(qū)油田注水開發(fā)效果的重要內(nèi)容。為了正確評(píng)價(jià)邊底水油藏的注水開發(fā)效果，從耗水率基本概念出發(fā)，建立耗水率與采出程度的關(guān)系式并以此繪制出耗水率理論圖版。分析了傳統(tǒng)耗水率在邊底水對(duì)驅(qū)動(dòng)能量貢獻(xiàn)較大的油藏中應(yīng)用的局限性，通過廣義耗水率的概念提出了利用驅(qū)動(dòng)指數(shù)法正確計(jì)算注入水驅(qū)動(dòng)作用下耗水率的方法，進(jìn)行了實(shí)例分析，結(jié)果表明該方法簡(jiǎn)單可靠能較為客觀的評(píng)價(jià)邊底水油藏的注水開發(fā)效果。

耗水率；邊底水；驅(qū)動(dòng)指數(shù)；注水開發(fā)效果評(píng)價(jià)

耗水率是評(píng)價(jià)注入水利用率的一種重要方法，也是評(píng)價(jià)注水開發(fā)油田注水開發(fā)效果的重要指標(biāo)之一。傳統(tǒng)耗水率并未考慮邊底水能量較為充足的油田，由于水侵量的影響，用傳統(tǒng)耗水率往往不能正確分析和評(píng)價(jià)人工注水開發(fā)效果，為此利用廣義耗水率的定義并給出了相應(yīng)的計(jì)算方法。

1 耗水率的定義

傳統(tǒng)耗水率的定義是指注水開發(fā)油田在含水采油期每采出1t原油所附帶采出的水量[1]。它是衡量注水利用率的一個(gè)重要指標(biāo)。耗水率低說明注入水利用率高，可減少注水量，降低注水成本。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

根據(jù)童憲章先生給出的含水率與采出程度之間的關(guān)系式[2]：

式中：h 為耗水率；Qw 為產(chǎn)水量，104m3；Qo 產(chǎn)油量，104m3。R為采出程度，%；ER最終采出程度，%。

式（5）即為為耗水指數(shù)同采出程度的數(shù)學(xué)表達(dá)式,給定不同的ER（ER=25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，75%）值，求出某個(gè)特定值下不同采出程度下的耗水率值，可方便的繪制出耗水率與采出程度的理論圖版（見圖1）。

圖1 耗水率與采出程度的理論圖版Fig1.Theory chart of water consumption rate and recovery ratio

耗水率可以分為累積耗水率和階段耗水率，Qw,Qo使用階段產(chǎn)水量和階段產(chǎn)油量可計(jì)算得到階段耗水率，能直觀的反應(yīng)油田在某個(gè)具體階段的注水開發(fā)效果。當(dāng)Qw,Qo為累積產(chǎn)水量和累積產(chǎn)油量則為累積耗水率h，累積耗水率能反映注水開發(fā)油田耗水率的大致走向，評(píng)價(jià)油田整體開發(fā)效果，為下一步改善開發(fā)措施提供理論依據(jù)。理論上含水率fw會(huì)無限逼近1，耗水率值會(huì)無窮大，但是我國(guó)油田的經(jīng)濟(jì)極限含水率一般都為98%[3]，因而在通常情況下，根據(jù)（3）式對(duì)于一個(gè)水驅(qū)開發(fā)油田其耗水率的值一般都在0～49之間。

2 傳統(tǒng)耗水率的局限性及其改進(jìn)方法

2.1 傳統(tǒng)耗水率的局限性

傳統(tǒng)耗水率的內(nèi)涵是反映注入水的利用率，耗水率越小，注入水利用率越高，注入水起到維持地層能量的作用也就越大，但是維持地層能量的因素是多方面的，對(duì)于存在邊底水的油藏邊底水的入侵有時(shí)可能會(huì)成為地層能量保持的主要因素，此時(shí)如果利用傳統(tǒng)耗水率來評(píng)價(jià)往往會(huì)得到比實(shí)際值高的“假象”，因?yàn)橛煤乃试u(píng)價(jià)注水開發(fā)效果其中“耗”是相對(duì)于“注”而言的。產(chǎn)水量是受多種能量驅(qū)動(dòng)的，由于受到非均質(zhì)的影響實(shí)際油藏的油水界面都存在著厚度不一的油水過渡帶，沒有嚴(yán)格統(tǒng)一的油水界面，邊底水的侵入以及油層內(nèi)的層間水等不能被人為的算入注水量，因此傳統(tǒng)的耗水率對(duì)不存在邊底水或者邊底水以及層間水對(duì)油藏能量貢獻(xiàn)極其微弱的封閉型油藏是適用的，但是對(duì)存在著天然邊底水對(duì)油藏能量貢獻(xiàn)較大甚至是主要貢獻(xiàn)的開啟型油藏，此時(shí)用傳統(tǒng)的耗水率計(jì)算方法去評(píng)價(jià)注水開發(fā)效果勢(shì)必要出現(xiàn)較大的誤差，甚至?xí)霈F(xiàn)與事實(shí)相悖的現(xiàn)象。

2.2 傳統(tǒng)耗水率的改進(jìn)方法

針對(duì)傳統(tǒng)耗水率的局限性，從耗水率的實(shí)際意義出發(fā)，定義廣義耗水率（階段耗水率）：在注水開發(fā)油田在含水采油期在注入水驅(qū)動(dòng)作用下真正起到驅(qū)替作用的累積產(chǎn)水量（階段產(chǎn)水量）和累積產(chǎn)油量（階段產(chǎn)油量）之比。對(duì)于不存在邊底水或者其他能量較弱的封閉型油藏利用（1）式計(jì)算是可行的，但是對(duì)于存在邊底水或者其他能量貢獻(xiàn)較大時(shí)顯然需要利用廣義耗水率去計(jì)算才符合真實(shí)情況。廣義耗水率的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

式中：Qwv為注入水驅(qū)動(dòng)作用下的累積產(chǎn)水量，104m3；Qo 累積產(chǎn)油量，104m3。

在油藏開采過程中存在著各種驅(qū)動(dòng)能量：彈性能、天然水體的能量和人工注入的能量，各種驅(qū)動(dòng)能量對(duì)產(chǎn)液的貢獻(xiàn)率大小不一，其相對(duì)大小用驅(qū)動(dòng)指數(shù)來表示。廣義耗水率的重點(diǎn)和難點(diǎn)是如何求取，本文基于前人的研究工作基礎(chǔ)上提出了驅(qū)動(dòng)指數(shù)法求取耗水率的方法：利用驅(qū)動(dòng)指數(shù)法可求得注入水的驅(qū)動(dòng)指數(shù)，進(jìn)而累積產(chǎn)水量乘以注入水驅(qū)動(dòng)指數(shù)即為注入水驅(qū)動(dòng)作用下的累積產(chǎn)水量。根據(jù)物質(zhì)平衡方程：

從而有：

式中：Np：累積產(chǎn)油量，104m3；Bo：地層油的體積系數(shù)，m3/（sm3）；Rp：累積平均生產(chǎn)氣油比，（sm3）/m3；Rs：容積溶解氣油比，（sm3）/m3；Wp：累積產(chǎn)水量，104m3；Bw：地層水的體積系數(shù)，m3/（sm3）；N：原始地質(zhì)儲(chǔ)量，104m3；Boi：原始?jí)毫ο略偷捏w積系數(shù)，m3/（sm3）；Co：原油的壓縮系數(shù)，MPa-1；m：原始?xì)忭斎莘e與油帶容積的比值；Cg：氣體的壓縮系數(shù)，MPa-1；Cf：巖石壓縮系數(shù)，MPa-1；Δp：油層壓力變化量，MPa；We：水侵量，104m3；Wi：注水量，104m3；

根據(jù)（7）、（8）式可以方便的求取人工注入水驅(qū)動(dòng)指數(shù)，從而計(jì)算出注入水驅(qū)動(dòng)作用下的產(chǎn)水量，帶入（6）式可以方便的計(jì)算出注入水驅(qū)動(dòng)作用下的耗水率。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 封閉型油藏

BD油田屬于巖性-構(gòu)造油藏，其儲(chǔ)層受河道控制，上傾方向及河道兩側(cè)受巖性致密帶及泥巖控制，圈閉較好，存在邊底水但其能量較弱，投產(chǎn)一年左右即進(jìn)行注水開發(fā)。根據(jù)式（1）計(jì)算了BD油田累積耗水率（見圖2），通過與理論圖版的對(duì)比來評(píng)價(jià)BD油田的注水開發(fā)效果。

BD油田投產(chǎn)初期利用天然能量進(jìn)行衰竭式開采為無水產(chǎn)油期故耗水率為0，在低含水期耗水率的值也一直較低，但是BD油田在開發(fā)前期由于未分層開采，層系過粗，井網(wǎng)控制程度不高，從圖2中可以看出耗水率沿著最終采出程度為40%的理論曲線快速上升，注水開發(fā)效果較差，隨后針對(duì)開發(fā)矛盾進(jìn)行了細(xì)分層系，完善注采井網(wǎng)，通過補(bǔ)孔該層、調(diào)剖堵水、倒替注水等措施有效的調(diào)整注水產(chǎn)液結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了有效注水，改善了韻律層水驅(qū)開發(fā)狀況，耗水率上升速率放緩且有向最終采出程度為45%的理論曲線偏移的趨勢(shì)，開發(fā)效果變好。BD油田的邊底水能量較弱，油藏驅(qū)動(dòng)能量主要依靠注水開發(fā)保持，注水驅(qū)動(dòng)指數(shù)一直保持在較高的水平，圖2中可以看出注入水驅(qū)動(dòng)作用下的廣義耗水率變化趨勢(shì)和利用傳統(tǒng)耗水率計(jì)算公式計(jì)算出的全部水體作用下的耗水率的變化趨勢(shì)基本一致，只是數(shù)值略小。因此對(duì)于邊底水能量較弱，主要利用注水保壓開采的油田采用傳統(tǒng)耗水率來評(píng)價(jià)注水開發(fā)效果是可行的，只是利用傳統(tǒng)耗水率計(jì)算公式得到數(shù)值比實(shí)際的略微偏大。

圖2 BD油田耗水率圖Fig2.Water consumption rate chart of BD oilfield

3.2 開啟型油藏

QH油田為開啟性油藏，由呈弧形鼻狀的低幅度背斜構(gòu)造組成，砂體呈正韻律性，邊底水連通性好，水體是油體的10～30倍，屬于天然能量較充足的邊底水驅(qū)動(dòng)油藏，投產(chǎn)主要利用其邊底水能量進(jìn)行開發(fā)，在其構(gòu)造高部輔助注水保持地層能量，人工注水驅(qū)動(dòng)指數(shù)小。由于地層非均質(zhì)性嚴(yán)重，平面、層內(nèi)、層間3大矛盾突出，需要評(píng)價(jià)開發(fā)效果，改善開發(fā)措施，從而達(dá)到制定合理的開發(fā)技術(shù)政策，配套調(diào)整技術(shù)，實(shí)現(xiàn)提高有效注水、改善開發(fā)效果、提高采收率的目標(biāo)。根據(jù)油藏實(shí)際動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分別利用式（1）、式（6）計(jì)算得到傳統(tǒng)耗水率和廣義耗水率（見圖3）。

QH油田在開發(fā)前期人工注水量小，注入水作用下的耗水率一直較低，但是由于邊底水能量充足，水侵驅(qū)動(dòng)指數(shù)大，傳統(tǒng)耗水率上升迅速，由于QH油田的砂體表現(xiàn)為上細(xì)下粗的正韻律性，在和重力的共同作用下邊底水的入侵易在底部形成高滲透帶，油藏頂部構(gòu)造受效差，開發(fā)矛盾突出。從圖3可以看出傳統(tǒng)耗水率一直沿著最終采出程度為40%的理論曲線快速上升，整體水驅(qū)開發(fā)效果較差，而實(shí)際由注入水驅(qū)動(dòng)作用下的廣義耗水率沿著最終采出程度50%的理論曲線緩慢上升且有向最終采出程度高的理論曲線偏移的趨勢(shì)，實(shí)際的注水開發(fā)效果是較好的，如果此時(shí)利用傳統(tǒng)耗水率去評(píng)價(jià)注水開發(fā)效果勢(shì)必會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。針對(duì)QH油田實(shí)際情況，在制定開發(fā)調(diào)整方案時(shí)抓住了主要矛盾，對(duì)底部油層進(jìn)行調(diào)剖堵水，封堵大孔道，對(duì)上部油層加大注水開發(fā)力度，擴(kuò)大注水受效面積，從而達(dá)到降低層間矛盾，傳統(tǒng)耗水率和廣義耗水率都有所向最終采出程度高的理論曲線偏移的趨勢(shì)，開發(fā)效果變好，實(shí)現(xiàn)了合理開發(fā)的目的。

圖3 QH油田耗水率圖Fig2.Water consumption rate chart of QH oilfield

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）從耗水率定義出發(fā)，建立了耗水率與采出程度之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，繪制出耗水率與采出程度的標(biāo)準(zhǔn)理論圖版。計(jì)算方法簡(jiǎn)單，理論圖版直觀明了。

（2）傳統(tǒng)耗水率有其自身的局限性，只能用于封閉型油藏或者邊底水對(duì)地層能量貢獻(xiàn)較弱的油藏。對(duì)于邊底水能量較大的開啟型油藏，傳統(tǒng)耗水率往往不能對(duì)注水開發(fā)效果作出正確評(píng)價(jià)。

（3）鑒于傳統(tǒng)耗水率的局限性，本文利用廣義耗水率的定義給出實(shí)際計(jì)算方法。對(duì)于邊底水能量貢獻(xiàn)較大的開啟型油藏，提出利用驅(qū)動(dòng)指數(shù)法計(jì)算注入水驅(qū)動(dòng)下作用下的耗水率，能有效的評(píng)價(jià)注入水開發(fā)效果，為制定開發(fā)調(diào)整方案提供正確的認(rèn)識(shí)。

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A method of utilizing water consumption rate to evalution edge-bottom water reservoir waterflooding development effect

CHEN Bo1，YANG Heng2，ZHANG Yin2，CHA Yuqiang1
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuang610500，China；2.Oil and Gas Measurement Laboratory，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuang610500，China）

Evaluation oilfield water consumption rate is a very important content of evaluating the waterflooding development effect.In order to correctly evaluate the edge and bottom water reservoir water flooding development effect,According to the basic definition of water consumption establish the relationship of waterflooding consumption rate and recovery percent,in addition,on basis of this draw the water consumption rate theoretical plate.Analysis the traditional water consumption rate's limitations in the oil reservoir with edge and bottom water which is a mian contribute for drving,so that propose the concept of generalized water consumption rate,and also propose a method of utilizing driving index to compute the water consumption rate which under the action of water injection.The corresponding examples has been gived,the result show that the mothed is simple and reliable which can evaluate the waterflooding effect objectively.

water consumption rate；edge and bottom water；driving index；waterflooding development effect evaluation

TE357.6

A

1673-5285（2012）03-0039-04

2011－12-21

陳波，男（1985-），現(xiàn)為西南石油大學(xué)在讀研究生，主要從事油藏工程及數(shù)值模擬研究。