油藏分層注水的指標預測及產液量劈分方法研究

李鵬偉

（西安石油大學，陜西西安 710065）

對于注水開發的油田，充分掌握單井在各層的產量，確定各單層的開采狀況，有利于采取有效的分層調整措施對油藏進行綜合治理，從而提高整個油田的開發水平。采用有效的劈分方法，可以確定各層的產量，常用的劈分方法有產吸剖面劈分法和kh值劈分法。產吸剖面劈分法最準確，但要求油田進行大量的測試，往往測試的產吸剖面資料非常少；kh劈分法可以在生產初期用，但無法反應油田注水開發后注水對油井產量的影響[1-4]。

本文綜合優缺點，根據井組內注采平衡為依據，將注水井的分層水量按注水井影響到的采油井的油層條件和開采條件等因素進行合理的分配，從而預測各油井的剩余飽和度從而反應油藏的采出程度以及產液量。

1 指標分層預測

將影響細分注水層段組合的因素定義為屬性集：

以屬性相近為原則的各類因素組合，即就是將屬性相近的小層歸屬到同一個層段內，各類組合綜合考慮后越相近的組合即就是最優組合；設定各層段組合方案的某一個指標為決策目標，組合屬性直徑值越小方案越優。

將劈分得到的油藏注采單元還原成層間非均質油藏，對各小層的平面非均質參數進行等效處理[5-9]，從而預測各小層的生產動態；由于油藏開發指標主要受注采連線的儲層參數影響，因此，對注采單元各小層的平面非均質參數等效為注采連線參數；第j個注采單元第i小層的滲透率、孔隙度、含油飽和度和儲層厚度等效公式如下：

當多層非均質油藏采用定井底流壓生產，第j個注采單元的注采井間壓差為：

此時，第j個注采單元第i小層的注水量為：

其中：qi，j－第 j個注采單元第i小層的注水量，m3/d；Ri，j－第 j個注采單元第 i小層的滲流阻力，mPa·s（/μm2·cm）。

當多層非均質油藏采用定液量生產，油水井配置相同時，小層滲流阻力越大，注入水進入該小層的液量越少；小層滲流阻力越小，注入水進入該小層的液量越多；第j個注采單元中第i小層的水量劈分系數αi，j為：

其中：Ri，j-第 j個注采單元第 i小層的滲流阻力。

此時，第j個注采單元第i小層的注水量為：

其中：qi，j－第 j個注采單元第 i小層的注水量，m3/d；Qj－第j個注采單元的總注水量，m3/d。

隨著水驅油過程的進行，油藏各小層的滲流阻力不斷發生變化；當第j個注采單元第i小層的油井未見水時，注采井間存在油相區和油水兩相區；見水后，注采井間僅存在油水兩相區；因此，第j個注采單元第i小層的滲流阻力 Ri，j為：

其中：rfi，j－第 j個注采單元第 i層的驅替前緣，m；rw－注水井的半徑，m；μo－地層原油黏度，mPa·s；μw－地層水黏度，mPa·s；kro－油相的相對滲透率；krw－水相的相對滲透率；Swc－束縛水飽和度；Swe－出口端含水飽和度。

根據物質平衡原理，注入水在第j個注采單元第i小層單位微元內的水驅油過程滿足如下關系：

對上式兩邊積分，得：

當 r＜Li，j時，第 j個注采單元第 i小層未見水，此時該小層的含水率為 fwi，j=0；當 r≥Li，j時，根據各小層的累積注水量以及含水率和含水飽和度的關系，通過上式可以計算得到第j個注采單元第i小層的出口端含水率；對應生產井的含水率根據與該井相關的注采單元的各小層產水量疊加計算；根據含水率和含水飽和度的關系，得到目前各注采單元各小層的剩余油飽和度，從而計算得到油藏的采出程度。

2 水井注水量劈分

2.1 滲流阻力計算

在綜合考慮油水井各小層的油層條件（油層厚度、滲透率、原油黏度）和開發條件（注采井距、生產壓差、改造措施）的基礎上來進行產量劈分。油水井生產時，油水兩相滲流阻力系數為：

式中：Mij-第j口油井i層措施改造系數，如唐114井區VI油組所有措施井改造效果分析認為：壓裂后近期可增產1.89倍，取Mij＝1.89；Hij-第j口油井i層有效厚度，m；Kij-第 j口油井 i層有效滲透率，μm2；lj-第j口油井與水井的距離，m。

2.2 水井平面劈分系數的計算

設油藏有n個小層，各層間無竄流，第i油層內，1口注水井周圍有若干口油井同時生產時，注水量向各油井方向的平面分配系數取決于井間的滲流阻力和油井井底流壓，油水兩相滲流阻力系數分別為R1，R2，…，Rm，第j口油井在該層分配的水量為：

第i層油井分配的水量為：

式中：Qwi，j-第i層上第j口油井分配到的水量，m3；pwi-水井在第 i層上的井底流壓，MPa；pwfi，j-第 j口油井在第i層的井底流壓，MPa。

由（3）、（4）可以得到第 i層，水井對第 j口油井水量的平面劈分系數為：

則第j口油井實際分配到的平面水量為：

2.3 水井垂向劈分系數

有吸水剖面的注水井，水井縱向劈分系數βi取各層的相對吸水百分量。

沒有吸水剖面的注水井，則需要通過計算確定水井縱向劈分系數βi，在綜合考慮水井各小層地層系數和其周圍各油井方向滲流阻力系數差異的基礎上，設注水井對n個小層注水，則注水井在第i層的垂向劈分系數的表示為：

注水井的分層水量：

式中：Mi－水井第i層措施改造系數；Ki－水井第i層有效滲透率，μm2；Hi－水井第 i層有效厚度，m。

3 油井產量劈分

3.1 油井產液量計算

圖1 油藏含水率

利用上面分層注水量計算結果，計算出注水井各小層在周圍每口油井方向上的注水量；然后以油井為中心，將各注水井在該油井方向的分層注水量疊加，即得到油井分層產液量。設油井第i個小層周圍有w口水井，每個水井對油井的分配水量為Qk，則油井第i個小層的分層產液量為：

根據油井產量公式：

在上述計算的基礎上，根據油井井口實際產液量Qo，對上述計算的分層產液量結果進行修正。設油井射開s個小層，則第i個小層的修正系數為：

修正后的分層產液量為：

4 實例應用

以某區塊的多層非均質油藏為例，根據層非均質油藏注水開發指標預測方法計算該模型生產指標，并與數值模擬軟件ECLIPSE對該模型的計算結果進行對比（見圖 1，圖 2）。

依據各自周圍水井吸水剖面測試結論先縱向上按照水井各小層吸水情況劈分后，再依據與油井流壓得出平面劈分系數將注水量劈分到油井對應小層上，從而計算出油井各小層產液量。1319與1269-3井產液剖面測試結果（見表1）。

圖2 單井含水率

表1 1319與1269-3井產液剖面測試結果

劈分結果與實際測試結果對比來看，1319井長623誤差較大些到了11.54%，長612小層誤差3.37%，1269-3井的誤差分別是6.73%和5.46%，基本較接近實際產液剖面測試結果，比一般kh法等可靠性強。

5 結論

（1）建立的方法預測實際油藏的開發指標，該方法計算速度快，效率高，計算結果較為準確，滿足油田生產需求，可用于指導油田開發調整。

（2）結合地質動態和各測試參數的產量劈分方法，充分的結合了實際生產中油水井的連通情況及油水動態信息，更加符合水驅油田開發的規律，具有精度高，適合在沒有產液剖面測試情況下應用。