塔河油田縫洞型油藏氣驅動用儲量計算方法

朱桂良,孫建芳,劉中春

(中國石化 石油勘探開發研究院,北京 100083)

塔河油田縫洞型油藏經過多期次構造運動,儲集空間類型多樣、尺度差異大、呈非連續性分布,縫洞體內部結構復雜,非均質性極強。塔河油田初期采用衰竭式開發,后轉注水開發。隨著注水輪次的增加,效果逐漸變差,2012年開始注氮氣開發,并取得較好效果[1-5]。但國內外目前尚沒有關于縫洞型油藏氣驅動用儲量研究。現有標準及文獻中定義了水驅控制程度、動用程度及動用儲量[6-7]。中華人民共和國石油天然氣行業標準“油田開發主要生產技術指標及計算方法”(SY/T 6366——2005)中定義了水驅控制程度和動用程度的概念：水驅控制程度為現有井網條件下,開發單元內與注水井連通的采油井射開有效厚度與總有效厚度之比；油層動用程度為油田在開采過程中,油井中采液厚度或注水井中吸水厚度占射開總厚度的比例[8]。《油田注水開發效果評價方法》一書中定義了動用儲量計算的兩種方法。油井分層測試資料的統計分析法為產液(油)層厚度占統計井射開總厚度的比例，注水井吸水剖面資料的統計分析法為吸水層厚度占射開總厚度的比值[9]。但以上關于控制程度、動用程度及動用儲量概念的定義僅適用于常規碎屑巖層狀油藏,對縫洞型碳酸鹽巖油藏這類高度離散的塊狀油藏尚沒有水驅控制程度和動用程度的定義,更沒有對氣驅的動用程度和氣驅動用儲量的定義。因此,為了評價縫洞型油藏氣驅效果和氣驅潛力,針對縫洞型油藏這種高度離散的塊狀油藏,基于井組動用儲量的計算、平面和縱向波及系數的計算,提出了一種縫洞型油藏氣驅動用儲量計算新方法。

1 井組總動用儲量計算方法

井組內單井的動用儲量采用PDA(生產數據分析法,Production Data Analysis)進行計算。該方法是一種基于基本流動方程和物質守恒理論,將一系列單井產量及壓力等動態數據,通過成熟的典型曲線圖版的擬合,選擇合適的理論模型來評價單井動用儲量的方法[10-14]。

圓形封閉地層擬穩態階段的流動方程為：

(1)

引入參數m,b,A,表達式見公式(2),(3),(4),

(2)

(3)

(4)

式中：mvr為相關系數,無量綱。

結合公式(1)，(2)，(3)，(4)

井組總動用儲量包括彈性驅、底水驅和注水驅等一系列措施的動用儲量,其值為氣驅井組內注氣井、注氣響應井和注氣見效井的動用儲量之和,其表達式為：

(6)

式中：Nt為注氣井組的總動用儲量,t；j為井組中第j口生產井,無量綱;Nj為井組中第j口井的動用儲量,t。

2 氣驅井組平面波及系數計算方法

縫洞型油藏不同巖溶背景井網模式不同,風化殼類采用面積井網,暗河類采用網狀井網、斷溶體類采用線狀井網,根據差異化的注采井網,形成了3大巖溶背景下不同井網平面波及系數的計算方法。

2.1 暗河及斷溶體“線狀井網”平面波及系數計算方法

塔河油田縫洞型油藏暗河井網(圖1a)和斷溶體井網(圖1b)可以等效為線狀井網(圖1c),其驅替劑的平面波及系數計算公式為[15]：

圖1 暗河類井網及其“線狀井網”等效圖Fig.1 A well pattern for the underground river and fault-karst and its linear well pattern equivalenta.暗河類井；b.線狀井網

(7)

式中：Ep為注入劑的面積波及系數,無量綱；d為井排間的距離,m；a為井排上的距離,m；M為驅替劑與油的流度比,無量綱。

2.2 風化殼“類面積井網”平面波及系數計算方法

2.2.1 規則一注多采井網平面波及系數的計算

塔河油田風化殼類儲集體的井網可以等效為“類面積井網”(圖2),“類面積井網”可以分為分一注三采(或一注六采)、一注四采和一注八采3種情況,其驅替過程中平面波及系數的計算公式分別為：

一注三采(或一注六采)平面波及系數的計算公式為：

(8)

式中:Ep-3/6為一注三采(或一注六采)井網平面波及系數,無量綱；M為驅替劑與油的流度比,無量綱。

一注四采平面波及系數的計算公式為：

(9)

式中：Ep-4為一注四采井網平面波及系數,無量綱；M為驅替劑與油的流度比,無量綱。

一注八采平面波及系數的計算公式為：

圖2 風化殼類井網等效圖Fig.2 Weathered crust’s pseudo-areal well pattern equivalent

(10)

式中：Ep-8為一注八采井網平面波及系數,無量綱；M為驅替劑與油的流度比,無量綱。

2.2.2 不規則井網修正系數的確定

油田現場井網多數為不規則一注多采井網,而井網形狀越不規則,平面波及系數越小,因此,引入形狀因子作為不規則井網平面波及系數的修正系數。

形狀因子F為：

(11)

式中：F為形狀因子,無量綱；S為井網多邊形的面積,m2；L為井網多邊形的周長,m。

不規則井網平面波及系數的修正系數F′為規則井網形狀因子與不規則井網形狀因子之比：

(12)

式中：S為規則井網多邊形的面積,m2；L為規則井網多邊形的周長,m；S′為不規則井網多邊形的面積,m2；L′為不規則井網多邊形的周長,m。

3 氣驅井組縱向動用程度計算方法

縫洞型油藏儲集空間類型多樣,包括大型溶洞、斷裂和裂縫、及溶孔。各類儲集空間類型空間上呈非均勻性分布,不同與陸相碎屑巖層狀油藏,屬典型的塊狀油藏。因此,動用程度的定義基于不能單純基于厚度的概念,必須基于三維空間縫洞體的體積。

(13)

4 井組氣驅動用儲量計算方法

氣驅動用儲量定義為：注氣井及所有注氣響應或見效井動用儲量之和減去氣驅井組內生產井注氣前的累產量的值、與平面波及系數,及縱向動用程度的乘積。其表達式如下：

(14)

式中:Ng為氣驅動用儲量,t；Nj為井組中第j口井的動用儲量,t；NPj為井組中第j口井注氣前的累產油量,t；Ep為水平波及系數,無量綱;F′為水平波及修正系數,無量綱;Ev為縱向動用程度,無量綱。

圖3 氣驅井組縱向動用程度剖面示意圖及地震能量體縫洞三維分布Fig.3 Schematic diagram showing the vertical drainage efficiency of gas drive well groups and the 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attributea.縱向波及系數剖面示意圖；b.地震能量體屬性縫洞刻畫三維圖

4.1 暗河和斷溶體“線狀井網”氣驅井組動用儲量計算方法

根據定義的縫洞型氣驅動用儲量計算方法,建立了一注一采或兩采線狀井網氣驅動用儲量計算公式：

(15)

4.2 風化殼“類面積井網”氣驅動用儲量計算方法

根據定義的縫洞型氣驅動用儲量計算方法,建立了風化殼類儲集體3類注采井網氣驅動用儲量計算方法。

一注三采或六采類面積井網氣驅動用儲量計算公式：

(16)

一注四采類面積井網氣驅動用儲量計算公式：

(17)

一注八采類面積井網氣驅動用儲量計算公式：

(18)

5 應用實例

W-1井于2015年2月11日開始注氣,截止2018年5月,累積注氣量達1 239.9×104m3,注氣期間共有3口受效井,累積增油5×104t,其中W-2井于2015.3.13受效,累增油2.3×104t,W-3井于2015.6.10受效,累增油1.3×104t,W-4井于2015.7.1受效,累增油1.4×104t。

5.1 W-1井組總動用儲量的計算

5.2 W-1井組平面波及系數的計算

該氣驅井組為一注三采形成不規則三角形井網,其井位分布圖見圖5a,等效的類面積井網如圖5b所示。

采用一注三采平面波及系數的計算公式：

(19)

平面波及系數修正系數

(20)

因此,W-1氣驅井組的平面波及系數Ep=0.46×0.78=0.36。

5.3 W-1井組縱向動用程度的計算

圖4 塔河油田W-1氣驅井組內4口井流量重整壓力-物質平衡時間雙對數曲線Fig.4 Log-log plot showing the flow reforming pressure and material balance time of the four wells of the W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.W-1井；b.W-2井；c.W-3井；d.W-4井

表1 塔河油田W-1氣驅井組內4口井的生產狀況及動用儲量計算結果Table 1 Calculation results of developed reserves and production rates of the four wells in the W-1 gas drive group

5.4 W-1井組氣驅動用儲量的計算

將W-1井組總動用儲量、注氣前累產油量、氣驅井組平面波及系數及其修正系數和氣驅井組縱向動用程度,代入氣驅井組動用儲量計算公式,計算得到該井組氣驅動用儲量為52×104t。

5.5 W-1井組氣驅動用儲量潛力分析

截止2018年5月,該井組累積注氣1 239×104m3,換算為地下體積為：1 239÷300×104m3=4.13×104m3,氣驅已波及原油儲量為4.13×104×0.958 6÷0.36=11×104t。氣動用潛力為井組氣驅動用儲量減去氣驅已波及儲量,等于42×104t,因此,提出該井組應增大注氣量,擴大氣驅波及原油儲量,從而提高氣驅井組的采收率。目前,現場已采納該建議,加大了注氣量,取得了很好的增產效果。

6 結論

1) 基于PDA生產數據分析法,通過流量重整壓力和物質平衡時間曲線的擬合,形成了縫洞型油藏氣驅井組內單井動用儲量計算方法,并進一步形成了氣驅井組總動用儲量的確定方法,該方法充分了利用日常的生產數據,基于實際動態數據準確確定了氣驅井組總動用儲量。

2) 針對縫洞型油藏不同巖溶背景井網的差異性,建立了暗河和斷溶體“線性井網”平面波及系數計算方法和風化殼“類面積井網”平面波及系數計算方法,并利用不規則井網的形狀因子對其進行了修正,從而使平面波及系數的計算更為準確合理。

圖5 塔河油田W-1氣驅井組實際井網(a)及等效井網模式(b)Fig.5 Actual well pattern(a)and equivalent well pattern model(b)of W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.實際井網分布圖； b.等效井網模式

圖6 塔河油田W-1氣驅井組基于地震能量體數據的縫洞三維分布Fig.6 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attribute around W-1 gas drive groupa.地震能量體刻畫三維縫洞體；b.能量體數據連井剖面

3) 基于常規碎屑巖油藏縱向動用程度概念分析,提出了縫洞型這類非均質性塊狀油藏縱向動用程度的定義,并建立了一套基于地震能量體屬性三維縫洞體分布的縱向動用程度計算方法,能夠從三維立體角度確定縱向動用程度,提高了縱向動用程度計算的準確性。

4) 通過分析常規油藏動用儲量的概念,提出了縫洞型油藏井組氣驅動用儲量的定義,并形成了不同巖溶背景下不同井網的基于井組總動用儲量、注氣前累產油量、平面波及系數、不規則井網形狀因子修正系數和縱向動用程度的井組氣驅動用儲量計算方法,為塔河油田縫洞型油藏現場注氣潛力評價及注氣井優選提供了重要的理論基礎。