油藏數值模擬技術在低滲碳酸鹽巖稠油油藏中的應用

李春霞 (中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院，北京 100083)

高鵬越 (長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；中石油渤海鉆探工程公司測井分公司，天津 300280)

油藏數值模擬技術在低滲碳酸鹽巖稠油油藏中的應用

李春霞 (中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院，北京 100083)

高鵬越 (長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；中石油渤海鉆探工程公司測井分公司，天津 300280)

中東D油田S油藏為典型的低滲碳酸鹽巖稠油油藏，因“低滲、油稠”等突出特點，在現行井網和開采方式下油藏開發效果差，油藏儲量動用狀況分析成為開發決策的關鍵。為定量分析S油藏儲量動用狀況，以油藏地質模型為基礎，結合油藏開發動態，利用油藏數值模擬技術開展了儲量動用狀況分析及提高儲量動用率對策研究。結果表明，由于油層較厚，井網不完善，油藏層間和平面動用狀況差異大，采用“立體井網加密”開發對策可有效提高油藏儲量動用程度和采收率。

油藏數值模擬；低滲透率；碳酸鹽巖；稠油油藏

低滲碳酸鹽巖稠油油藏具有“低滲、油稠”等突出特點，如何經濟有效開發屬世界級難題[1]。該類油藏開發主要面臨儲量動用程度低、采收率低等問題，如何提高油藏儲量的動用程度直接關系到油田的開發效果和經濟效益，而要解決這一難題，分析油藏儲量動用狀況是關鍵。儲量動用狀況分析方法較多，但多屬于定性分析，尤其在缺乏壓力監測等資料的情況下，油藏工程分析方法也無法進行定量評價。而油藏數值模擬技術不但能很好解決這一問題，而且可以對開發對策可行性進行論證[2～7]。為此，筆者以中東典型的低滲孔隙型碳酸鹽巖稠油油藏——D油田S油藏為研究對象，利用油藏數值模擬技術分析了油藏儲量動用狀況，開展了油藏開發對策研究。

1 油田概況

D油田位于Zagros褶皺帶北緣，為受斷層控制的斷塊油藏。晚白堊系S層是主力產層，儲層以開闊臺地邊緣沉積的生物顆粒灰巖為主，平均孔隙度21%，平均滲透率42mD。油層厚度40～120m，埋深1500m左右，原始地層壓力14MPa，地層壓力系數0.93，油層溫度49℃。地面原油密度0.981～1.017g/cm3，地面脫氣原油黏度(50℃)800～8000mPa·s。綜合分析認為，S油藏屬低滲孔隙型灰巖塊狀稠油油藏。

S油藏經歷了30多年的勘探開發歷程，2004年以來主要采用天然能量水平井開發，井距200～250m。近年雖然通過熱采試驗部分井采用蒸汽吞吐開發方式見到了增產效果，但由于油藏水體能量不足，僅靠彈性膨脹開采，地層能量下降較快，導致目前老井產能下降，新投產井初產降低，大多數油井進入低產階段。總體來看，在現行井網和開采方式下，儲量動用程度低、油藏采收率低是油藏開發對策研究亟需解決的關鍵問題。

2 油藏數值模擬

2.1 油藏數值模型建立

S油藏原油黏度較大，且有部分蒸汽吞吐試驗井，因此采用CMG的三維三相熱采模型。考慮熱采模擬精度，平面上網格劃分較細，模型平面網格步長為15m×15m。縱向劃分了14個層，模型總網格數為113×163×14=257866個。

油藏物性參數主要包括油藏和流體物性參數、巖石熱物理參數、黏溫曲線、相滲曲線等。利用實際地面脫氣原油(溫度范圍在10～80℃)的黏溫曲線平均值，通過方程回歸，得到溫度范圍在5～400℃的黏溫曲線；利用油井實驗室相滲資料，計算得到油、氣、水三相滲透率曲線。

動態數據主要是從投產到2010年7月生產井資料，包括單井產油量、產水量、產液量、產氣量、注氣量。針對蒸汽吞吐井，生產井和注入井以月為時間步長，定液量為約束條件。

2.2 生產歷史擬合

研究區生產歷史擬合步驟首先是定產液量生產，擬合油藏壓力，然后進行全區產油量擬合，在擬合單井井底流壓的同時擬合單井注汽量，得到平均地層壓力及剩余油分布場等一系列指標。歷史擬合的主要內容有累積產油量、累積產液量、油藏壓力等。由于缺乏實際的井底流壓監測資料，歷史擬合時用動液面折算的井底流壓，調整油井附近的壓力，進而控制油藏的壓力變化趨勢。同時，通過有壓力測試井的實際測壓數據擬合校正后，擬合油藏及單井壓力。通過反復調整孔隙度、滲透率、飽和度、黏溫數據、相滲數據等影響參數，使全區產油、產液、壓力等得到較好擬合。擬合結果(見圖1)表明，累積產油擬合誤差2.79%，累積產液擬合誤差1.90%，擬合計算壓力與油井試井測試壓力接近。

圖2 研究區含油飽和度變化、壓力、溫度剖面圖

3 儲量動用狀況分析

儲量動用程度研究是評價油田開發效果、分析油田開發潛力、進行油田開發調整和挖潛的基礎[8]。儲量動用狀況分析一般采用油藏工程分析方法和油藏數值模擬研究方法。由于D油田S油藏缺乏靜壓監測等關鍵性資料，無法通過常規油藏工程方法定量評價油藏的能量變化及儲量動用狀況。為此，筆者通過數值模擬研究和動態歷史擬合，評價油藏在熱采和天然能量開采2種開采方式下的儲量動用狀況：天然能量開發條件下，采用壓力場和含油飽和度場變化進行儲量動用狀況描述；蒸汽吞吐開發條件下，采用溫度場、壓力場、含油飽和度場等多參數場變化情況進行綜合分析，溫度場反映了蒸汽吞吐對油層的有效加熱范圍，壓力場反映了能量的變化范圍，含油飽和度場直接反映了儲量的變化范圍。

3.1 層間動用狀況

S油藏油層厚度大(40～120m)，可分為上、中、下3層。該油藏自2004年以來，主要針對上層采用水平井進行開發，既有天然能量開采井，也有熱采井，中、下層基本無井控制。含油飽和度變化(圖2(a))顯示，縱向上僅上層有局部動用，中、下層基本未動用；壓力及溫度場(圖2(b)和(c))顯示，縱向上壓力波及范圍與加熱范圍較小，僅上層壓力變化明顯；油井溫度變化表明，縱向上水平井的加熱半徑僅為7m。

3.2 平面動用狀況

不僅層間儲量動用狀況差異大，同一生產層段，儲量平面動用狀況也存在著較大的差異。平面含油飽和度變化顯示，研究區井距大，井網不完善，整體動用程度低。目前在產井壓力波及范圍小，泄壓半徑一般為50～70m；含油飽和度平面變化半徑為30m左右，最大加熱范圍30m左右，平面變化半徑僅為15m，說明高黏區在蒸汽吞吐開發下，單井周圍動用程度相對較低。

整體來看，現井網條件下，單井控制儲量過大(114.8×104m3)，導致目前總體采出程度過小，儲量動用程度偏低，儲量動用率僅為37%。

4 提高儲量動用率對策

為了解決層間和平面動用差異大、儲量動用程度低的問題，基于目前開發井網和熱采開發方式，開展了研究區井組數值模擬研究。利用數值模擬首先預測滿足單井累產油界限時的動用范圍，采用單井機理模型研究了不同狀況下的加熱范圍、含油飽和度變化規律等。結果表明，采用蒸汽吞吐開發，要求的油層厚度界限為15m，平面最小動用界限40m，最小開發井距為80m。

4.1 平面井網加密可行性論證

在研究區地質模型基礎上，設計100、150、200、250m 4種開發井距，進行蒸汽吞吐開發指標預測，優選了油田開發的合理井距。水平井段長度、吞吐注入速度、注汽強度、井底干度、溫度、生產井最大排液量、井底流壓等參數按現行實際設定。

預測結果表明，100m井距預測指標最好，隨著水平井井距的增加，平均日產油和累產油下降(見圖3)。對于低滲稠油油藏采用蒸汽吞吐開發，為了提高儲量動用程度，開發井距不能太大。目前井網開發井距約250m左右，開發井距大是儲量動用程度低的主要原因之一。因此，開發井距可加密至100m，以有效地提高儲量動用程度和采收率。

4.2 垂向井網加密可行性論證

數值模擬預測結果表明，低滲中黏油藏在蒸汽吞吐開采條件下，垂向有效加熱范圍僅15m左右。S油藏上層水平井鉆井軌跡多位于油層頂8～15m。因此，在油層厚度大的區域熱采時，縱向上可考慮部署多層井網，以提高儲量動用程度，合理有效地開發油藏。

按100m井距部署雙層井網，品字形錯開，進行開發效果預測。蒸汽吞吐開發模擬溫度場顯示(見圖4)，平面上井間加熱效果好，部分井可形成熱連通，儲量有效動用程度高；縱向上也形成一定的熱連通，有效動用了厚層油藏儲量，提高了儲量動用程度。

圖3 水平井不同井距吞吐效果預測日產油對比曲線

圖4 雙層井網蒸汽吞吐模擬溫度場(2015年)

根據井網平面和縱向加密可行性論證，提出采用“立體井網加密”開發對策進行開發。新部署開發井70口，利用老井16口，動用儲量2029.6×104m3，單井控制儲量23.6×104m3，新增可采儲量268.7×104m3，油藏采收率由天然能量開采的4.5%提高到13.2%，明顯提高了油田開發效益。

5 結論

1)利用CMG油藏數值模擬軟件，基于研究區油藏物性參數和開發動態數據，模擬了油藏開發歷史。通過數值模擬研究和動態歷史擬合，分析了現行井網和開采方式下的儲量動用狀況。結果表明，油藏層間和平面動用狀況差異大，整體儲量動用程度低。

2)針對低滲碳酸鹽巖稠油油藏儲量動用率低難題，通過油藏數值模擬進行井網平面和縱向加密可行性論證，提出采用“立體井網加密”開發對策進行開發，以提高油藏儲量動用程度和采收率，對油田開發生產起到了很好的指導作用。

[1]宋傳真，劉傳喜，徐婷，等.低滲孔隙型碳酸鹽巖稠油油藏開發對策[J]. 石油與天然氣地質，2015，36(2)：297～305.

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[8]曹麗麗，李濤.O油田SH-B油藏儲量動用狀況研究[J].重慶科技學院學報(自然科學版)，2012，14(3)：37～38，42.

[編輯] 洪云飛

2016-11-17

國家科技重大專項(2011ZX05031-002)。

李春霞(1974-)，女，博士生，工程師，現主要從事油氣田開發方面的研究工作。

高鵬越(1989-)，男，碩士生，現主要從事數值模擬方面的研究工作，1021011618@qq.com。

TE319

A

1673-1409(2017)05-0022-05

[引著格式]李春霞，高鵬越.油藏數值模擬技術在低滲碳酸鹽巖稠油油藏中的應用[J].長江大學學報(自科版)，2017,14(5)：22～26.