水驅油田含水上升率主要影響因素研究與應用

別夢君，張宏友，繆飛飛，張言輝，段 宇

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

運用陸上水驅油田含水上升率標準評價[1]來評價海上水驅油田的含水上升率時，海上油田的含水上升率普遍為三類指標，開發效果普遍差。這是因為與陸上油田開發不同的是，海上油田一般是高速開發，含水上升相對較快，所以該套標準不適應于海上油田。另外該標準缺乏理論依據。針對此問題，海上油田建立了含水上升率評價新方法即通過對比實際含水上升率值與理論值之間的比值α即含水上升率評價系數的大小來定量評價水驅砂巖油藏的開發效果，首次與理論含水規律相結合，建立了評價標準[2]：當α≤1.2%，為一類水平；當1.2%＜α≤2.0%，為二類水平；當α>2.0%，為三類水平。該評價標準在渤海油田中運用取得了較好效果。為了更好地分析油田開發效果好壞的原因，進而開展含水上升率主要影響因素分析，以更好地指導油田生產。考慮到影響因素諸多，比如非均質性、層間干擾、井網不完善、井網類型等，礦場上常用的分流量方程無法進行研究，本次運用數值模擬技術，開展水驅油田含水上升率主要影響因素研究。

1 含水上升率評價系數α求取

含水上升率評價系數α計算見公式（1）。通過研究理論與實際含水上升率計算方法即可求取。

理論上升率采用經典的分流量方程開展研究[3-5]。

1.1 實際含水上升率計算

實際含水率數據有一定的波動性，以A油田實際數據為例（見圖1），按月計算出的含水上升率波動太大，無規律。為此需要篩選出代表含水上升規律的數據點進行實際含水上升率的計算。

1.2 選點原則

含水率代表數據點篩選原則如下：

（1）熟悉油田生產歷史，不同生產階段含水上升規律不同；

（2）選取的數據點具有一定的代表性，能夠反映該階段的含水上升變化趨勢；

（3）選取的數據點分布要均勻，能夠反映該小階段內含水率的平均水平，例如采出程度每增加1.0%左右，選擇一個數據點；

（4）參考含水率與采出程度理論關系曲線變化趨勢，篩選實際含水率數據點；

不是所有上呼吸道感染都會演變成肺炎。普通感冒不會輕易轉成肺炎，那些免疫系統功能或呼吸系統功能被其他疾病削弱的，如先天性心臟病等患兒才有較高的風險。

（5）在增產措施實施前后（尤其是大型增產或調整措施）不能選擇數據點計算含水上升率。

圖1 A油田實際含水上升率

圖2 A油田選點后含水上升規律

按照此選點原則，對A油田實際數據篩選后，再根據篩選的點計算實際含水上升率（見圖2），可以看出實際含水上升率隨著含水率增加逐漸變小，表現出很強的規律性。

2 含水上升率影響因素研究

通過α評價油田開發效果好壞后，為分析開發效果好壞的原因，開展含水上升率影響因素研究。考慮到影響因素多，并且要求操作方便，所以本次研究以數值模擬法為手段開展研究。

2.1 理想模型

根據渤海油田的開發特點，設計典型的反九點均質理想模型，并以此作為對比基礎。該理想模型為單層均質模型；井網為規則反九點井網，井網完善；所有開發井一次性投產，即投即注；注采平衡，保持地層壓力；井底無污染等。網格大小為20 m×20 m×4 m，共設計了9個井組，49口開發井，其中注水井9口，生產井40口，單井控制儲量為 40×104m3，原油黏度為 80 mPa·s，定壓差生產。數值模擬結果（見圖3）。

在定壓差生產條件下：隨著采出程度的增加，含水率先快速升高后緩慢增加，表現出凸型曲線特征；隨著含水率的升高，含水上升率呈現出先快速增大后緩慢減小的變化趨勢[6，7]，表現出左偏型曲線特征，與分流量方程得出的理論含水上升規律一致。

2.2 實際模型

實際油田的特點往往是：非均質性，多層合采時存在層間干擾；井網不完善；分批投產；不同類型的井網；后期完善井網等特點，與理想模型存在較大差異。因此，下面研究這些差異如何影響含水上升率。

從圖4中可以看出，當多層合采時，實際非均質模型含水上升率要大于理論含水上升規律。這是因為注水開發時，注入水在高滲透層滲流速度快，注入水大量地進入高滲透層，導致油田見水快，無水采油期短，而中低滲透層注水受效差，總體注入效率低。非均質性越強，注入水在高滲透層中相對滲流速度越快，突進越嚴重，層間干擾越嚴重，含水上升也越快[8]。

2.2.2 井網不完善 其他條件相同情況下，在理想模型基礎上，只在模型中部部署井網（4、5、6井組），數模結果（見圖5）。從圖5中可以看出，在其他條件相同的情況下，由于井網不完善，其含水上升率比理論含水上升率大。結合含水上升率的計算公式（2）說明。

圖3 理想模型含水上升規律

圖4 非均質儲層含水上升規律

從公式（2）中可以看出，含水上升率與含水率和采出程度有關。對于均質模型，由油水兩相滲流規律可知，每口井的含水規律是相同的，即含水率隨時間變化相同。所以主要與采出程度有關，由于不完善井網只動用了模型中部的地質儲量，故其采出程度低，進而含水上升率變大。

2.2.3 分批投產 假設油田分3批投產時，1、2、3井組第1批投產，4、5、6井組第2批投產，其余井第3批投產；假設油田分6批投產時，1、2井組第1批投產，3井組第2批投產，4、5井組第3批投產，6井組第4批投產，7、8井組第5批投產，9井組第6批投產，共分6批投產。在其他條件相同的情況下，數模結果（見圖 6）。

圖5 井網不完善含水上升規律

圖6 分批投產油田含水上升規律

從圖6可以看出，產能建產期，實際含水上升率大于理論含水上升率；當所有批次井全部投產完畢后，實際含水上升率逐漸接近理論含水上升率。分批投產實際是由井網不完善到井網完善的過程[9]。

2.2.4 井網類型 在理論模型的基礎上，部署了五點井網（反九點法去掉邊井）、直線井網、交錯井網，數模結果（見圖7）。

從圖7中可以看出，不同井網類型含水上升率曲線，五點、直線行列、交錯行列井網相對較高，反九點井網相對較低，但含水上升率變化形態基本一致。由均質模型油水兩相滲流規律可知[10]，不同類型井網單井的含水上升規律一致，五點、直線行列、交錯行列井網中，注水井到采油井距離一致，故整體含水上升規律基本一致。而反九點井網，由于注水井到邊井的距離比到角井的距離遠，故角井先見水，且含水比邊井含水高，平均后，反九點法的整體含水上升要相對慢，所以含水上升率要低。

2.2.5 后期井網完善 初期在理想模型的中部部署井網，高含水期再在理想模型上全部部署井，數模結果（見圖8）。從圖8中可以看出，開發初期井網不完善導致實際含水上升率大于理論含水上升率，開發中后期由于井網完善，實際含水上升率逐漸接近理論含水上升率。

3 實例應用

選擇B油田進行實例應用。該油田生產階段分為產能建設階段和綜合調整階段。首先通過分流量方程計算理論含水上升率，再按照選點原則選擇數據點，并計算實際含水上升率，從而可以得到各階段的含水上升率評價系數α值。結果（見圖9）。

圖7 不同類型井網含水上升規律

圖8 井網后期完善含水上升規律

圖9 B油田含水上升規律

從圖9中可以看出，在產能建設階段，實際含水上升率大于理論含水上升率；當所有批次井全部投產完畢后，α值平均為1.3；綜合調整階段，α平均1.0。從前面影響因素分析可知，分批投產時，產能建設階段，實際含水上升率大于理論含水上升率，所有批次井全部投產完畢后，實際含水上升率接近理論含水上升率，但是這里卻比理論含水上升率大，原因是因為B油田還有部分儲量未動用，即井網不完善導致的。針對這個問題，在綜合調整階段，逐漸動用未動用儲量，井網逐漸趨于完善，實際含水上升率最后接近理論含水上升率，油田目前開發效果較好。

4 結論

（1）提出了實際數據篩選原則，篩選數據點后，計算的實際含水上升率具有規律性。

（2）通過數值模擬法研究含水上升率影響因素，結果表明：儲層非均質性較強時，多層合采時，含水上升率較大；當井網不完善時，含水上升率較大，而當井網后期變完善時，含水上升率又接近于理論含水上升率；井網類型不同，含水上升率也不同。

（3）通過研究含水上升率的影響因素，有助于分析實際含水上升率與理論含水上升率差異即油田開發效果好壞的原因，進而針對性地指導油田開發。