數值模擬技術在侏羅系T3 油藏開發中的應用

趙 輝，郭文娟，岳文成，范 鵬，韓 勇

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

1 目前開發主要矛盾

研究區T3 油藏目前油井總井數75 口，開井70口，井口日產液水平484 t，井口日產油水平196 t，綜合含水59.58 %，平均動液面1 105 m，單井日產油能力2.8 t；水井總井數28 口，開井28 口，日注水1 012 m3，平均單井日注水36 m3，月注采比1.95，累計注采比1.52，地質儲量采油速度2.15 %，地質儲量采出程度7.72 %，可采儲量采油速度10.2 %，可采儲量采出程度36.61 %。

隨著開采程度的不斷提高，油藏情況較為復雜，開發中存在以下矛盾：

（1）含水率上升加快、兩項遞減加大，剩余油分布規律不清；

（2）油藏壓力系統、見水規律、遞減規律認識不清，壓力保持水平較低；

（3）早期油藏開發技術政策把握不清，亟需深入系統的開發技術政策評價，制定合理的分區域開發技術政策。

因此本文提出通過建立反映油藏地下結構的三維地質模型、擬合程度較高的數值模型，并通過動靜分析、結合油藏工程方法及數值模擬技術，提出油藏合理開發技術政策、刻畫剩余油規律及下步綜合治理方案，為進一步提高研究區油藏開發效果提供依據[1-4]。

2 地模數模的建立

三維地質建模實際上就是表征油藏結構及油藏參數的空間分布和變化特征，建立三維地質模型是油藏定量表征的關鍵。本次三維地質模型建立是根據巖心分析、測井曲線、地層劃分結果、沉積相和測井資料解釋成果等井資料，收集整理了103 口油水井坐標數據、層面數據、儲層數據。網格系統10×10×1，網格方向為NE52°，模擬網格278×252×58。在精細小層對比的基礎上，用人工繪制小層構造圖進行約束，采用普通克里金插值建立變化趨勢平緩的構造模型；依據測井解釋成果，以單砂體為單元，采用可以模擬復雜的非均質模型的標點過程建立沉積相模型；儲層物性建模，采用相控隨機建模的思路，在孔隙度概率分布圖的約束下，采用算法穩健的序貫高斯模擬在沉積相控制下，建立孔隙度、滲透率、飽和度和凈毛比模型。在建模時，對不同物性在砂、泥兩相控制下，都要進行數據分析，這樣可以刻畫出儲層參數的相關性和三維空間的變化規律，進而描述、統計各類儲層參數以進行精細的儲層三維建模。數據分析內容包括了數據變換、直方圖統計、變差含水擬合等。數據變換后，可對各類參數做直方圖統計，以求得數據的分布范圍，在模擬時作為約束條件，變差函數用于從井數據中分析儲層參數的空間連續性和各向異性。

表1 T3 油藏流體參數

以三維建模產生的儲層孔隙度，飽和度參數模型為基礎，進行儲量擬合。用擬合儲量和上報儲量對比，差距小于5 %，新增儲量是由于油藏中部新投9 口井，控制面積增加造成。另外，利用人工繪制油藏剖面圖、與模型圖件對比，也反映出本次地模與地質認識比較吻合，精度較高。

在數值模擬建立前，在保證模型精度、模型運算速度的前提下，結合井網井距、儲層分布、油水井生產特征及數值模擬要求，完成地質模型粗化，粗化后網格精度20×20×2，為了減少模擬網格數量，采用設置縱向傳導率的方式表征隔夾層。隨后在Eclipse 的黑油模擬器中，加入流體數據、相滲數據、初始化參數、井控條件等數據，建立了三維數值模型。模型建立后，進行歷史擬合，首先對儲量進行擬合，與地質儲量相比，相差3.6%，符合要求。在采油井使用定液生產的工作制度后，對全區日產液、日產油、壓力進行擬合，擬合程度95 %以上，隨后通過分析井組生產特征，結合吸水剖面測試資料，完成單井歷史擬合，擬合率達到81 %，符合要求（見表1）。

3 數值模擬技術在油田開發中的應用

本次利用數值模擬技術開展了開發技術政策優化、分析剩余油分布規律、指導部署油藏綜合治理方案等具體應用，并對下步開發調整提出了建議。

3.1 開發技術政策優化

通過油藏工程法和數值模擬預測對比，壓力保持水平基本在65 %～75 %較為合理。目前壓力保持水平為58.8 %，壓力保持水平偏低。

利用油藏工程法和數值模擬預測對比，合理流壓在2.2 MPa～2.8 MPa。目前流壓為1.94 MPa，與合理流壓相比偏低。

根據油藏工程法、數值模擬法及經驗對比法綜合得出該區合理采液強度在0.7 m3/m·d～0.8 m3/m·d。目前油藏東部和中部采液強度偏小。

根據油藏工程法、數值模擬法及經驗對比法綜合得出合理注采比為1.3～1.5。目前油藏東部注采比偏小。

利用油藏工程法、數值模擬預測綜合考慮合理單井產能為3.1 t。但初期單井產能為2.8 t，與合理產能相比偏低。

3.2 剩余油分布規律研究

剩余油分布規律研究是油藏開發過程中的重要研究課題，只有清楚認識了剩余油的分布形式和數量，才能采取相應的調整挖潛措施，提高油田開發水平。油藏數值模擬可以充分考慮與油藏的動態變化相關的因素，對剩余油的認識不僅可視化而且可以定量化，因此在目前油藏工程研究中得到了廣泛應用并已成為必不可少的方法之一。

3.2.1 剩余油分布特征 從各小層平面剩余油飽和度圖上看，T311-1在數值模擬模型中被均分為4 個小層，18～21 層，初始狀態含油性受構造及物性影響富集于中部、北部、南部，目前受注水開發的影響富集于油水井間未波及區域。T311-2在數值模擬模型中被均分為4個小層，22～25 層，初始狀態含油性受構造、物性及邊底水影響富集于中部及北部，目前受注水開發及邊底水的影響富集于油水井間未波及區域及水錐側向。通過數值模擬量化剩余油得到：主力層T311-1、T311-2可采儲量采出程度較高，T2 層開發潛力較小，剩余油較貧乏。

3.2.2 剩余油受控因素分析

3.2.2.1 構造影響 隨著油藏進入水驅階段，水線范圍會沿著構造線逐步縮小，油層下部含水飽和度高，上部含水飽和度低，導致構造高部位剩余油富集。T38-55、T39-55 等井位于構造高部位，剩余油逐漸向上聚集。

3.2.2.2 水錐兩側 油藏局部底部水體發育，在開發過程中，水體沿井底方向錐進。形成水錐主要是采液強度過大，底水上升，T36-56 等5 口井采液強度偏大，下步計劃下調參數。

3.2.2.3 井間剩余油 通過水驅前緣分析，研究區水驅前緣形態主要分為兩類，反韻律型和紡錘型，反韻律型主要受河流沉積影響，物性自下而上逐漸變好，紡錘型主要受射孔位置影響水驅前緣呈紡錘狀。結合剩余油飽和度模型剖面圖看，井間剩余油主要包括兩種，驅替后滯留剩余油，未驅替剩余油，根據水驅前緣形態不同，剩余油富集區域不同，反韻律型水驅前緣，剩余油分布于井間下方，紡錘型水驅前緣，水驅前緣上方及下方的剩余油形成滯留區域。

3.3 綜合治理方案設計及預測

結合上述研究成果，開展下步綜合治理方案設計和效果預測工作。

3.3.1 優化注水技術政策 針對油藏東部注采比偏大，注水強度偏大，建議弱化注水。油藏中部剖面矛盾突出，對含水上升區域優先下調注水，緩解水驅矛盾。油藏南部建議保持目前注水政策，根據吸水剖面情況及時優化調整，重點井組開展水井調剖治理，共計劃開展15 口28 井次注水調整。結合數值模擬預測，對比弱化注水前后含水率、日產油量、累積注水量等指標，弱化注水后含水率下降3 %，弱化注水前后累積增油0.8×104t。

3.3.2 水井調剖 結合區塊生產動態，吸水剖面測試資料，利用數值模擬水驅前緣分析、剩余油分布特征、動態監測結果、動態響應特征，優選出剖面水驅不均水井16 口，下步計劃精細微球調剖均衡水驅。結合數值模擬預測，以T34-57 井組為例：剖面治理后吸水形態從尖峰狀變為均勻形態，預測至末期累積增油0.3×104t。

3.3.3 周期注水試驗 結合開發動態，開展周期注水試驗，本次共設計30/30、15/15、20/20 三種周期注水案。注水量按目前日注水量分配，利用理論公式計算和數值模擬法對不同注水周期下的注水量、產油量等指標的預測結果進行比較，結果顯示，周期為20 d 效果最佳，增油量最多，含水上升率較低。

3.3.4 油井措施優選 結合前期剩余油分布規律，優選措施井10 口。優選油層條件較好、初期已實施過壓裂、底水發育且目前產量低的油井5 口，建議采取酸化措施；針對初期改造強度不足或初期能量不足導致裂縫閉合的油井，底水不發育或不直接與底水接觸的油井，優選出5 口井進行重復壓裂。通過數值模擬措施后單井初期日增油0.3 t～4 t，累積增油112 t～4 312 t，通過措施改造能夠提高儲量動用程度，提高采油速度。

3.3.5 控液生產 基于測井二次解釋的成果，為防止油井因采液強度過大導致見水，計劃控制采液強度10井次。通過數值模擬預測，控液生產后至2030 年單井含水率較原方案下降1.5 %～4.5 %，減緩含水上升，單井累積增油200 t～1 500 t。

4 結論及建議

通過開展基礎地質研究，建立精細三維地模數模，利用數值模擬技術開展開發技術政策優化、剩余油分布規律研究、綜合治理方案設計等工作，為油田開發調整提供了依據，并取得了以下認識和建議。

（1）低滲透油藏地模、數模必須向精細化、可視化方向發展，地質模型的小層盡可能細分到單砂層，網格粗化要考慮各種物性參數在粗化前后是否等效；數值模型建立要充分考慮物性參數變化對滲流機理的影響。

（2）歷史擬合要注重各種靜態、動態資料、動態監測資料的綜合應用，在剩余油研究方面，要從平面到剖面，甚至細化到單砂層，才能找出剩余油分布特征，提出挖潛措施。

（3）針對開發技術政策優化，要從油藏工程、數值模擬、礦場實踐多方對比，找出最合理的技術政策，并提出下步優化方案，預測調整后的開發效果，優選合理方案。

（4）數值模擬技術應用十分廣泛，建議下步結合開發矛盾開展注采連通性、三次采油模擬、周期注采等方面的研究，深化數值模擬技術應用，為開發中后期綜合調整持續提供科學依據。