數值模擬研究在注水開發中的應用

李淑靜

摘 要： 針對羊三館一油組底水稠油油藏的開發特征，以數值模擬為指導，根據油藏動態分析研究，分析含水上升規律，研究底水錐進規律，提出層對層溫和注水和大排量注底水的有效開發的新途徑。通過注水開發有效的減緩底水錐進的速度，減緩油組含水上升速度，確保了油藏的穩產開發，為同類油藏提供了經驗。

關鍵詞：數值模擬；底水；稠油；溫和注水；注底水

一、羊三館一油組概況

羊三館一油組是羊三木油田羊三斷塊的主要開發層系，屬于底水稠油油藏，底水厚度約為油層厚度的5-7倍。儲層屬于高孔、高滲儲層，儲層物性好，平均孔隙度33.3%，平均滲透率956.7×10–3um2。館一油組各種成因砂體（扣除非滲透夾層）層內非均質程度不同，分支河道砂均質程度最高，主河道次之，河間灘沉積體非均質性最強。

地面原油相對密度0.962，脫氣原油粘度1330.02mPa.s。地下原油黏度為128mPa.s，油水粘度比74，原始氣油比31m3/t，原始地層壓力12.25MPa，體積系數1.078，溶解系數2.18m3/（t.MPa），壓縮系數7.35×10-4MPa-1。

截止到2015年12月，羊三館一油組油井總數43口，開井數39口，日產液1148.26m3/d，日產油94.68t/d，綜合含水91.2%，平均動液面292m，累計產油量78.2395×104t，采出程度21.27%，采油速度0.94%。天然能量開發，含水上升率高達0.8，采收率僅有19.57%。

二、注水開發技術界限研究

羊三館一油組屬于河流相沉積，平面連通性好，連通程度達到90%。注水能受益見效，從儲層特性上看，K/K1=0.45，根據Charles H儲層敏感性標準，屬于中水敏儲層。通過相滲曲線特征分析，巖石表現為親水特征。從單井點注水井的吸水剖面分析，油層的吸水指數達到8.8-23.1，符合注水要求。同時由實驗數據測得注水孔隙體積倍數和驅油效率在半對數坐標中呈線性關系（2-1），隨著注水孔隙體積倍數的增加，驅油效率增加。通過以上分析認為該油藏適合注水。

三、邊底水能量評價

（一）底水錐進機理研究。當射開底水油層時，隨著油井以一定產量生產，在井底形成一壓降漏斗。在開采前近似水平的油水界面，在油水勢梯度的作用下發生變形，在井底形成一錐體形狀。以一定的產量穩定產，則形成的水錐可能穩定在一定高度。當油井產量增加時，水錐高度增加，直到底水進入油井，油井開始見水。對于一般的油水層直接接觸的底水油層，其形成的水錐形狀如圖1。

（二）邊底水能量評價。根據油藏無因次彈性產率比值（Npr）及采出 1%地質儲量的壓降值（ ?P R），對比油藏驅動能量評價指標，可以定性評價油藏邊底水驅動能量的大小。

四、數值模擬法確定注水技術界限

（一）建立數值模擬模型。模型建立重點考慮平面和縱向網格的精度，針對羊三館一油組實際的井網條件，以及縱向上隔夾層的分布特點，分別制定平面和縱向上網格的精度方案。

平面網格精度：根據平面上沉積特點和平均井距（260m）的大小，確定平面上取均勻步長30m*30m，保證網格精度能反應相變特征和井間滲流特征。

縱向網格精度：根據夾層和沉積韻律發育特點將油藏細分到流動單元，各層采用不等距網格，形成縱向上17個小層。

模型擬合精度：壓力擬合精度90%，儲量擬合精度92%，單井擬合率85%，產量擬合精度85%，含水擬合精度88%。各項指標擬合精度高，模擬模型計算動態和實際動態一致，說明建立的油藏地質模型符合實際，可信度高。

（二）注水技術界限優化。以油藏工程為基礎，應用數值模擬方法對注水層位、注水量、注水半徑進行優化。

注水量注、水層位優化：優化4種注水方式共8個方案，預測5年。模擬結果顯示，大排量（400方）的注底水，底水能量增加，開始動用水錐半徑以外的剩余油，同時從油井的邊部適量注水，驅動平面上剩余油。因此層對層溫和注水+大排量注底水效果最好，油組含水下降1.1%，采收率提高1.6%。

注水半徑優化：數值模擬結果表明，注水井距大于水錐半徑時，底水托進作用好，注水效果最好。

五、礦場應用效果

充分考慮羊三館一的油藏特點以及目前的井網特點，從兩個方面考慮實施注水開發，一是計劃從含油面積的邊部，邊水來源方向部署三口注水井，三口注水井距離一線受益油井的井距202米；二是從含有面積的中心部位選取一個井組實施注水。通過注水方案的實施，補充館一的地層能量，有效驅動剩余油，而達到提高采收率的效果。

以模型為指導，根據方案優化的結果，在羊三館一油組邊部補孔分注4口井，補孔井段分別為16米、10米、12米、16米。油層注水50方，注底水400方，注水后，油藏壓力上升，15口一線受益油井平均含水下降0.4%，與模型預測結果一致。

六、結論與認識

（一）通過數值模擬研究和先導實驗結果顯示，底水稠油油藏可以通過注底水改善壓力剖面，達到增強底水托進的作用。

（二）結合注水層位、注水量、注水半徑關鍵參數的優化結果及推廣應用情況，采取層對層溫和注水+大排量注底水的注水方式，在開發上起到控水增油的效果。

（三）注底水實驗的初步效果，證明在邊底水能量充足，地層能量保持相對良好，處于特高含水開發期的油藏中，通過建立有效的注采井網，實施注底水開發，能夠有效的提高采收率，具有一定的推廣價值。

參考文獻：

[1]（美）G.鮑爾.威爾海特.注水.石油工業出版社，1992.

[2]張烈輝.油氣藏數值模擬基本原理.石油工業出版社，2005.

[3]陳月明.油藏數值模擬基礎.石油大學出版社，1989.

[4]吳勝和等.儲層建模.北京：石油工業出版社，1999.