海上注水油田水淹規(guī)律分析軟件在渤海某油田中的應用

劉斌，楊靜，張瑞，劉喜林，張偉

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

智能油化工程

海上注水油田水淹規(guī)律分析軟件在渤海某油田中的應用

劉斌，楊靜，張瑞，劉喜林，張偉

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽300452）

對于多層合采的注水開發(fā)油田，由于層間、層內(nèi)及平面非均質性，容易出現(xiàn)平面舌進、單層突進的現(xiàn)象，導致部分區(qū)域、部分層段水淹現(xiàn)象嚴重，開發(fā)效果變差。為了提高油田開發(fā)效果，有必要研究油田的水淹情況，認識剩余油的分布規(guī)律，為后續(xù)油田綜合調整提供依據(jù)。本軟件結合海上測試資料少的特點，綜合應用油藏工程理論，在動靜態(tài)資料分析的基礎上，逐層劈分注水量，結合實驗水驅規(guī)律分析各層水淹狀況，該軟件系統(tǒng)操作簡單，簡化了工作量，提高了工作效率，對油田生產(chǎn)具有一定的指導意義。

水淹規(guī)律；剩余油；油藏工程理論；軟件系統(tǒng)；水淹圖

渤海某油田為三角洲前緣沉積的多層砂巖整裝油藏，油田縱向分為三個主力油組共計14個小層。由于油田具有較強的非均質性且原油黏度較大，注入水在平面以及縱向波及相對不均[1]。經(jīng)過綜合調整后，注采井網(wǎng)從反九點面積井網(wǎng)轉換為行列注水井網(wǎng)，平面上和縱向上剩余油分布更加復雜，水淹規(guī)律描述難度越來越大[2-7]。本軟件在對水淹規(guī)律進行深入研究，積累了大量理論基礎、實踐經(jīng)驗及獨到的研究方法和技術的基礎上，充分利用注水井注水資料、實驗水驅規(guī)律的成果，建立了不同井網(wǎng)下孔隙體積計算模型、注水量精細劈分計算模型，最終實現(xiàn)水淹圖自動繪制[8，9]。

1 軟件系統(tǒng)

1.1 軟件開發(fā)和運行環(huán)境

海上注水油田水淹規(guī)律分析軟件采用C++0x及C#4.0語言編制；可在Windows XP及Windows7系統(tǒng)下運行；要求CPU為雙核2.4GHz及以上；內(nèi)存為2G及以上；硬盤為80G及以上。

1.2 軟件系統(tǒng)主要功能

該軟件以油藏地質研究為基礎，以油層滲流規(guī)律為依據(jù)，以油藏動態(tài)分析為手段，綜合應用各種地質油藏資料，輔助油藏工程師對水淹規(guī)律進行研究，繪制小層水淹圖，其具有以下功能：（1）實現(xiàn)了不同井網(wǎng)的自動劃分，支持水平井，提供了靈活的井網(wǎng)編輯功能，支持三角井網(wǎng)和菱形井網(wǎng)；（2）采用高精度三角網(wǎng)計算不同井網(wǎng)的孔隙體積，解決了井網(wǎng)變化后吸水量繼承問題；（3）具備智能型注入水動態(tài)分配算法，結合吸水剖面、分層調配、KH值計算垂向劈分系數(shù)，并能根據(jù)措施情況自動劃分時間段；（4）以滲流理論和水驅實驗結果為基礎，按照油水井含水等分內(nèi)插生成含水率等值線圖。

2 水淹規(guī)律分析研究流程及原理

首先進行靜態(tài)數(shù)據(jù)準備及處理工作，繪制形成地質基礎圖件；再通過開發(fā)井網(wǎng)確定井組網(wǎng)塊模型；同時根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)結合措施測試情況劈分各層注水量；最后計算各網(wǎng)塊注水倍數(shù)，推算井點含水率；生成水淹圖。

2.1 數(shù)據(jù)準備及處理

導入各類地質油藏數(shù)據(jù)、生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)、措施測試數(shù)據(jù)、水驅油實驗曲線模型數(shù)據(jù)等，根據(jù)導入的數(shù)據(jù)，編制地質基礎圖件，包括小層構造圖、有效厚度圖、孔隙度、滲透率等屬性等值線圖。

圖1 高精度三角網(wǎng)模型Fig.1 High precision triangle mesh model

圖2 井網(wǎng)調整后與三角網(wǎng)關系Fig.2 Well pattern adjustment after the relationship with triangulation

2.2 孔隙體積計算模型的建立

2.2.1 模型的建立為了簡化計算過程及計算工作量，將油水井間區(qū)域劃分為高精度三角網(wǎng)模型，并為每一個三角網(wǎng)格進行編號，該三角網(wǎng)模型不隨時間、井位及其他信息影響，每次調整井網(wǎng)劃分時，建立各個井網(wǎng)同該三角網(wǎng)模型的關系，計算各個三角網(wǎng)格的面積、體積、滲透率、孔隙度、有效厚度、孔隙體積。在劃分井網(wǎng)時，將會建立各個網(wǎng)塊與對應三角網(wǎng)格之間的關系，并在平面劈分時將網(wǎng)塊的吸水量分配至關聯(lián)的各個三角網(wǎng)格中，當計算網(wǎng)塊累計吸水量時，統(tǒng)計三角網(wǎng)格各個時間階段的吸水量。劃分高精度三角網(wǎng)既提高計算精度，又避免改變井網(wǎng)后，區(qū)域累積注水量繼承問題。

比如注水井A1及A2對采油井B1和B2作用區(qū)域為A、B，井網(wǎng)區(qū)域A包含三角網(wǎng)格（1，2，3，4，5，6，7，8），井網(wǎng)區(qū)域B包含三角網(wǎng)格（9，10，11，12，13，14，15，16）（見圖1）。

隨著開發(fā)生產(chǎn)的進行，需要進行井網(wǎng)調整及井間加密，調整井網(wǎng)后，增加生產(chǎn)井B3，注水井A1和A2對其影響區(qū)域為井網(wǎng)區(qū)域C和井網(wǎng)區(qū)域D，C包含三角網(wǎng)格（1，2，6，18，19）、D包含三角網(wǎng)格（9，10，11，16，17）；注水井A1對老井B1影響區(qū)域變?yōu)榫W(wǎng)區(qū)域E，E包含三角網(wǎng)格（3，4，5，7，8）；注水井A2對老井B2影響區(qū)域變?yōu)榫W(wǎng)區(qū)域F，F(xiàn)包含三角網(wǎng)格（12，13，14，15，16）（見圖2）。

2.2.2 孔隙體積的計算通過屬性插值算法，計算各個三角網(wǎng)格的屬性值，包括網(wǎng)格孔隙度、有效厚度等，結合各三角網(wǎng)格的面積、體積，可以得到井網(wǎng)區(qū)域的井網(wǎng)面積、孔隙體積、碾平厚度，計算公式分別為：

2.3 注水量動態(tài)劈分

2.3.1 時間階段劃分時間段劃分主要依據(jù)考慮不同時間階段注采井網(wǎng)的變化并結合注水井生產(chǎn)措施及測試剖面的資料。

2.3.2 垂向劈分在某一時間階段，根據(jù)生產(chǎn)措施，如吸水剖面等資料，劈分縱向小層注水量，進而求取各層的吸水量。

2.3.3 平面劈分

2.3.3.1 劃分井組以水井為中心，油田實際注采井距為半徑，搜索水井區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)井，將生產(chǎn)井按照方位角排序，移除存在沖突的生產(chǎn)井后，確定以該水井為中心的對應注采井組。

2.3.3.2 平面劈分平面劈分根據(jù)各時間階段注采井組關系劈分注水量至各網(wǎng)塊，井網(wǎng)方式進行平面劈分主要依據(jù)和井網(wǎng)關聯(lián)的高精度三角網(wǎng)的地質屬性計算而得的網(wǎng)塊碾平孔隙度、滲透率、有效厚度有關，使用KH加權平均計算劈分系數(shù)，假設某井組周圍有m口油井見效，則平面劈分系數(shù)為：

式中：Ki-i油井對應網(wǎng)塊的平均滲透率；Hi-i油井對應網(wǎng)塊的平均有效厚度（碾平厚度）；Bi-i油井的連通系數(shù)。

通過上述公式，可以求取平面上各個孔隙模型的吸水量。

2.3.4 注入倍數(shù)計算根據(jù)平面劈分系數(shù)劈分注水量，得到各油井單方向的累計劈分吸水量。根據(jù)注入倍數(shù)等于劈分注水量除以有效孔隙體積，得到油井單方向注入倍數(shù)，其計算方法如下：

式中：Vfj-第j口油井對應的注入倍數(shù)；Iwij-分配給第i層第j口油井的累積注水量，m3；Vpj-第j口油井對應的孔隙體積。

通過上述公式，可以求取平面上各個孔隙模型的注入倍數(shù)。

2.4 含水率計算

根據(jù)室內(nèi)水驅實驗的注入倍數(shù)與含水率關系圖版確定該井區(qū)的平均含水，以此計算井點的含水率。

3 礦場應用

3.1 平面水淹規(guī)律分析

軟件系統(tǒng)對渤海某油田的水淹規(guī)律進行分析，成果繪制出圖，由于該油田生產(chǎn)時間較長，縱向小層較多，故僅以3小層為例進行介紹（見圖3）。

平面水淹等值線圖顯示，3小層平面上各個時期水淹整體呈島狀分布，內(nèi)部次級斷層對水淹分布特征分割明顯，同時隨時間推移各區(qū)域水淹范圍不斷增大，由最初的孤島狀逐步變?yōu)檫B片分布特征。

從成因上分析，渤海某油田為一構造形態(tài)為北東走向的半背斜，受邊部大斷層和內(nèi)部次級斷層切割，平面上被分割為兩部分，油田范圍內(nèi)水下分流河道作用較弱，主要發(fā)育三角洲前緣河口壩砂體，砂體分布范圍較廣、各向連續(xù)性較好，油田不同時期平面水淹特征主要受斷層分割、井網(wǎng)完善程度以及投產(chǎn)時間控制。

平面上，以內(nèi)部次級斷層為界線，分為構造高部位和構造低部位兩個區(qū)域，構造高部位投產(chǎn)時間較早，經(jīng)過多年的注水開發(fā)，加之平面較好的橫向連通關系和較為完善的注采井網(wǎng)系統(tǒng)，構造高部位整體呈大片水淹特征，并且隨時間推進，水淹波及面積逐步擴大，平面上呈大面積水淹特征；構造低部位投產(chǎn)時間短，初期平面整體水淹面積小，呈孤島狀，隨注入水不斷注入地下，平面上注入水波及面積不斷增大，孤島狀水淹砂體逐步拼接成片，此外，由于油田邊部地區(qū)井網(wǎng)不完善，注入水難以有效波及，在油田局部區(qū)域形成未低水淹地帶。

圖3 渤海某油田3小層不同時期水淹圖Fig.3 The 3rd layer different period of watered-out map in Bohai oilfield

3.2 剩余油分析

根據(jù)所繪制水淹圖及剩余油分布認識研究成果，以油田3小層為例，隨著開發(fā)生產(chǎn)的進行，水淹程度逐漸變強，各個水淹帶間存在的未低水淹區(qū)域，正是下一步挖掘平面剩余油的主要潛力區(qū)域（見圖4）。

部署一口水平井，最大程度動用區(qū)域剩余油，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油80 m3，含水51%，目前日產(chǎn)油43 m3，含水70%，生產(chǎn)效果較好（見圖4、圖5）。A井實施的成功驗證了水淹圖的正確性，為日后調整井挖潛提供依據(jù)。

圖4 A井井位示意圖Fig.4 A well location

圖5 A井生產(chǎn)情況Fig.5 A well production situation

4 結論

（1）軟件實現(xiàn)單層水淹圖編制的微機化，提高了工作效率及繪圖精度，為地質油藏人員研究水淹規(guī)律、剩余油分布提供技術支持。

（2）采用高精度三角網(wǎng)計算不同井網(wǎng)的孔隙體積，解決了井網(wǎng)變化后吸水量繼承問題；具備智能型注入水動態(tài)分配算法，根據(jù)措施數(shù)據(jù)自動劃分時間段，結合吸水剖面、分層調配、KH值計算垂向劈分系數(shù)，并根據(jù)井網(wǎng)劃分結果采用KH值法計算平面劈分系數(shù)；以滲流理論和水驅實驗結果為基礎，按照油水井含水等分內(nèi)插生成含水率等值線圖，解釋結果滿足油田需要。

（3）初步應用取得較好的效果，后期將大力推廣于動態(tài)分析、措施調整、調整井挖潛等方面，指導油田生產(chǎn)。

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圖3 水質處理前后吸附性能

3 結論

（1）高鈣鎂水中（鈣鎂離子含量＞100 mg/L）加入一定質量的氫氧化鈉，可將水中鈣鎂離子含量降低至100 mg/L以下。

（2）加入部分水解聚丙烯酰胺可加速沉淀的沉降。

（3）采用氫氧化鈉處理后的水顯弱堿性，可提高二元體系性能，配制的溶液可作為弱堿三元驅用溶液。

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Application of water displacement performance analysis software system in Bohai oilfield

LIU Bin，YANG Jing，ZHANG Rui，LIU Xilin，ZHANG Wei
（Bohai Research Institute of CNOOC（China）Co.，Ltd.，Tianjin Branch，Tanggu Tianjin 300452，China）

For multilayer commingled production of waterflooding oilfield,because of interlayer heterogeneity,in-layer heterogeneity and plane heterogeneity,it is easy to have a phenomenon of fingering and tonguing,leading to worse water flooding degree and worse development efficiency.In order to improve the oilfield development efficiency.It is necessary to study water flooding degree and distribution of residual oil.This software according to the characteristics of the less sea trials the integrated application of reservoir engineering theory,based on the analysis of the dynamic and static data,step by step a split injection,combinedwith analysis of experimental law of water flooding water flooded condition of every layer.The software is operated simply and improve work efficiency,leading to a certain guiding significance in the oilfield production.

water displacement performance；remaining oil；reservoir engineering theory；software system；watered-out map

TE319

A

1673-5285（2017）01-0106-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.029

2016－12-19

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調整油藏工程技術應用研究”部分研究成果，項目編號：2011ZX05024-002-007。

劉斌，男，油藏工程師，碩士，畢業(yè)于東北石油大學油氣田開發(fā)工程專業(yè)，目前主要從事油氣田開發(fā)方面工作。