西达里亚三叠系Ⅱ<sub>1</sub>油组油气藏数值模拟机理研究
发布网友
发布时间：2023-07-14 05:26
共1个回答
热心网友
时间：2024-12-05 02:08
孙鹏 马旭杰 李宗宇
（西北石油局规划设计研究院 乌鲁木齐 830011）
摘要 西达里亚三叠系Ⅱ1油组自开发至今一直保持高速开发水平，目前已处于中高含水期。笔者运用数值模拟技术对油藏的开发指标进行了机理性研究，为油藏实施稳油控水提供了理论依据。
关键词 数值模拟 机理研究 稳油控水
西达里亚油气田地质概况：该油气田位于塔里木盆地东北坳陷区沙雅隆起阿克库勒凸起的东南斜坡上。其构造是受背斜及断裂双重控制的一个低幅度短轴背斜，6条北东走向、倾向南东的雁列式正断层将背斜分为3个区块。西达里亚油气田产层为三叠系上统哈拉哈塘组与中统阿克库勒组，是一套辫状三角洲－湖泊相沉积。根据沉积旋回自上而下分为3个油层组4个油组（Ⅰ1～2、Ⅰ3、Ⅱ1、Ⅲ1），其Ⅱ1油组为主力产层。Ⅱ1砂岩层的储集物性也最好，平均厚度为28 m，平均空隙度和渗透率分别为17.11％、242×10-um2。Ⅱ1油组油藏为边水凝淅气顶油藏，原油性质较好，具中等密度（0.839～0.9554 g/cm3）、低中粘度（30℃动力粘度4.26～79.78mPa.s）、低凝固点（－15～13.5℃）、低含硫（0.13％～0.95%）和高含蜡（2.25％～4.07%）的特点。
油气田开发现状：1994年国家储委审批西达里亚油气田含油面积12.6 km2，石油探明储量1620×104t，Ⅱ1油组有726×104t，占总量的45％；可采储量466.06×104t，Ⅱ1油组有203.3×104t，占总量的44％。溶解气22.06×104m3，Ⅱ1油组19.02×104m3，占总量的86％。该油田自1992年正式投入滚动勘探开发以来一直处于高速开发水平，已建成油气生产井49口，截至1998年底累积产原油366.60×104t，地质储量采出成程度22.4％，其中工1油组采出程度3.29％，Ⅰ3油组采出程度19.31％，Ⅱ1油组采出程度34.66％，Ⅲ1油组采出程度2.46％。该油田实行了天然能量的衰竭式开采，导致地层压降快，含水率持续上升，产油量迅速递减，尤其是开发程度相对较高的Ⅱ1油组。目前生产井综合含水率为82％，油气开采进入高含水采油阶段。
1 机理研究
1.1 单井模型
1.1.1 建模基本参数
参见表1至表5。
表1 基础参数 Table1 The basic parameters
表2 储层物理性质参数 Table2 The parameter of reservoir physical property
表3 地层原油高压物性参数 Table3 The parameters of formation oil's pVt
表4 地层水高压物性参数 Table4 The parameters of formation water's pVt
1.1.2 合理采速的确定
（1）模型设计
选择模型3，单井射开油层中部，打开程度：20％，储层 kv/kH=0.1，共设计了五个方案（计算10年）。
方案A:V=0.64％,Q0=30 m3/d
方案B:V=1.07％,Q0=50 m3/d
方案C:V=1.50％,Q0=70 m3/d
方案D:V=2.14％,Qo=100 m3/d
方案E:V=3.21％,Q0=150 m3/d
(2）研究结果
不同的采速方案计算的采出程度变化见表6。采速对开发的影响有两个拐点值，即当采速为1.07％时，生产10年后采出程度最高。当采速达到1.5％以后，采速的高低对采出程度（生产10年后）影响不敏感。主要原因：采速为1.07％时，由于采速较低，油井生产压差小，地层能量衰减缓慢，有效地延缓了气、水锥和边水的突进，保证了油井长时间稳产，相对增大了稳产期累积产油。当采速大于1.5％时，由于水体能量较强，含水上升很快，单井及油藏日产油量递减很快。采速的高低对油藏累积产油已不敏感。
表5 单井模型网格参数 Table5 The gridding parameters of single well model
表6 不同采速方案采出程度对比 Table6 Comparison of recovery ratio in different recovery rate
（3）认识
①该油藏保持采速1.07％左右比较合理，此采速下可保持较小的生产压差，地层能量衰减缓慢，气油比及含水上升较慢，可保证较长的稳产期及稳产累积产油。②当油藏进入中后期后，由于综合含水较高，应采取加大排液量的措施。
1.1.3 垂向渗透率kv对开发的影响
（1）模型设计
选择模型2，单井射开油层中部，打开程度：20％，单井配产为50 t/d，共设计了5个方案（计算10年）。
方案A:kv/kH=0.05
方案B:kv/kH=0.1
方案C:kv/kH=0.3
方案D:kv/kH=0.5
方案E:kv/kH=1.0
(2）研究结果
由表7可看出：第一、随着 kv/kH的增大，底水突破井底的时间在不断减少，累积产油量不断减少。第二，在0.1＜kv/kH≤0.5范围内，kv对油藏的开发指标有明显影响；kv/kH＜0.1时，kv对油藏的开发不敏感。
表7 垂向渗透率对开发的影响——不同方案综合含水对比 Table7 Comparison of different comprebensive water cut
(3）基本认识：综上所述，西达里亚Ⅱ1油组油藏中kv/kH一般小于0.1，因此kv对开发指标的影响总体上不是很敏感。主要因素应是油藏边水沿水平方向高渗带的快速推进，降低了kv对开发的影响。
1.1.4 避气、避水高度的影响
（1）模型设计
共设计了12个方案：
方案1：避气高度为1.5m，避气高度占油层高度的15％
方案2：避气高度为3.0m，避气高度占油层高度的30％
方案3：避气高度为4.5m，避气高度占油层高度的45％
方案4：避气高度为6.0m，避气高度占油层高度的60％
（以上4个方案选择模型1，单井射开2.0m，打开程度：20％，单井配产为50t/d，储层kv=0.1kH）
方案5：避水高度为1.5m，避水高度占油层高度的15％
方案6：避水高度为3.0m，避水高度占油层高度的30％
方案7：避水高度为4.5m，避水高度占油层高度的45％
方案8：避水高度为6.0m，避水高度占油层高度的60％
方案9：避水高度为7.5m，避水高度占油层高度的75％
（以上5个方案选择模型2，单井射开2.0m，打开程度：20％，单井配产为50t/d，储层kv=0.1kH）
方案10：射开油层上部
方案11：射开油层中部
方案12：射开油层下部
（以上3个方案选择模型3，单井射开2.0m，打开程度：20％，单井配产为50t/d，储层kv=0.1kH)
（2）研究结果
①由图1看出，在不同的避气高度下，油田的累积产油量与时间的关系表明西达里亚油气田Ⅱ1油组油气藏在油气两相区增加油井的避气高度有利于油井累积产量的提高。原因：第一是具有较大气顶气的油气藏，重力和弹性驱能量相对弱，避气高度大有利于减少气顶气的产出量，更好的保持地层能量，使气顶气驱发挥着较大的作用；第二是增加了油井的避气高度延缓了气锥的影响，油田的各项生产指标的改善效果越明显。
图1 避气高度的影响——不同方案累积产油对比图（纵向单位为MSTCM) Fig.1 Comparison of cumulative proct oil volume in the different avoid gas height
②由图2分析得出西达里亚三叠系Ⅱ1油组油气藏在油水两相区的最佳避水高度应为油层厚度的60％。避水高度太高太低对开发都不利。一是当避水高度太高时，虽延缓了底水锥进，但减小了避气高度，且射孔位置距顶边界太近，会影响油井的泄油体积，使油井产能降低。二是避水高度太低，底水会很快锥进井底，使油井过早见水，近井地带单相油流变为油水两相流动，增大了井底流压，大大抑制了地层原油入井，降低了油井的产能。从以上几个方案对比结果说明该油藏在油水两相区其避水高度占油层厚度的60％时开发效果最佳。
图2 避水高度的影响——不同方案累积产油对比图（纵向单位为MSTICM) Fig.2 Comparison of cumulative proct oil volume in the different avoid water height
表8 不同射孔部位开发指标对比（1) Talbe 8 Comparison of creative indexes in different perforate position(1）
表9 不同射孔部位开发指标对比（2) Table9 Comparison of creative indexes in different perforate position(2）
③采用油水气三相模型，当油井打开程度为20％，单井配产为50t/d，其主要计算指标见表8、表9。由表中含水和采出程度关系可见：第一，当采出程度小于25％之前，随着射孔部位离油水界面越近，则在相同的采出程度下含水率越高。第二，开采10年后，随着开采时间的延长，方案11的开采效果优于方案10。即当油井含水在35％以前，气驱作用是主要的，当含水大于35％后，水驱作用加强。由表9中气油比与采出程度关系可见，相同采出程度下方案11气油比虽高于方案12，但低于方案10。
（3）认识
综上所述，从3个方案的对比结果可见，在油气水三相区的油井射开油层中部为宜。
1.1.5 打开程度的敏感性计算
（1）模型设计
选择模型3，单井配产为50 t/d，射孔部位在油层中部，共设计了4个方案（预测10年）。
方案a：打开程度：20％
方案b：打开程度：35％
方案c：打开程度：50％
方案d：打开程度：65%
(2）研究结果
表10 打开程度的敏感性计算——不同方案指标对比 Table10 Comparison of indexes in different perforated ratio
由表10可看出：①打开程度小于50％时，打开程度越高，单井稳产期越长，稳产期累积产油越高。但最终累积产油趋于一致。主要原因是此种情况下，打开程度越高，单井供油体积越大，同样的单产下生产压差小，地层压力递减愈慢，单井稳产长；但同时打开程度高，避水高度就低，底水突破井底就快，底水一旦突破井底，单井日产将迅速递减，此时打开程度高的单井产油递减率高于打开程度低的单井，这使10年末的累积产油相差不大。②当打开程度大于50％时，打开程度越大单井日产递减愈快，累积产油愈慢。主要原因从表10对比得：当打开程度大于50％后，随着打开程度的增加，含水率和累积产水量随之增加，无水产油期大大缩短。打开程度越高，单井日产油递减迅速，累积产量增长缓慢，无水期累积产油反而越低。此时打开程度越高，开发效果越差。
（3）认识
此油藏开采时以打开程度35％为优。
1.2 井组模型
1.2.1 井组网格参数
参见表11。
表11 井组网格参数 Table11 The parameter of well group grid
1.2.2 边底水能量分析
（1）模型设计
在边底水能量分析计算中，井组的采液速度为3.5％,kV/kH=0.1，水侵系数皆为0.27。共进行了6个方案（预测10年）。
方案一：地下水体积／地层原油体积＝5，边水供给半径／油藏半径＝2
方案二：地下水体积／地层原油体积＝10，边水供给半径／油藏半径＝2
方案三：地下水体积／地层原油体积＝10，边水供给半径／油藏半径＝4
方案四：地下水体积／地层原油体积＝15，边水供给半径／油藏半径＝4
方案五：地下水体积／地层原油体积＝15，边水供给半径／油藏半径＝8
方案六：地下水体积／地层原油体积＝20，边水供给半径／油藏半径＝8
(2）模型结果
如表12得出，当水体体积为油体体积的5倍，边水供给半径为油藏半径的2倍时，生产10年后，地层压力将由50.04 MPa下降为39.8 MPa，总压降为10.24 MPa,10年来累积水油比为1.2，这与西达里亚油藏实际压力动态变化相近。
1.2.3 注水部位的选择
（1）模型设计
注水开发是实施二次采油的主要手段，本井组共设定了5口生产井，5口注水井，井组采油速度为1.5％,kv/kH=0.1，水油体积比为5，共设计了3个方案（预测10年）。
方案A：缘外注水，注采比＝0.9
方案B：缘上注水（注水井布置在低渗带上），注采比＝0.9
方案C:4口点状注水井
表12 边底水能量分析——不同方案地层压力对比 Table12 The comparison of formation pressure in the different margin and bottom water energy
(2）研究结果
由图3得出，对于西达里亚油气藏实行早期注水方案，其缘上注水方案有利于地层能量的保持，生产10年后，方案 B中的地层压力由49.7MPa下降至48.4MPa，总压降1.3MPa，而方案A中地层总压降为3.0MPa。原因在于缘外注水容易激活边底水，使得边底水沿高渗带快速推进，油藏含水会大幅上升，地层能量消耗相对大，开采效果不佳。缘上注水由于注水井距生产井相对较近，且注水井布置在低渗带上，在注水早期，缘上注水能更好的提高注水和边底水的波及效率，使油藏尽快见效。在同样的采速和注采比条件下，点状注水方案早期优于缘外注水，而中晚期效果变差。
图3 注水部位的选择——不同方案地层压力对比图 Fig.3 Comparison of formation pressure in different plan(choice of injected water position)
(3）认识
西达里亚油气藏储层非均质性严重。尤其Ⅱ1油组生产10年后，剩余油分布极不规则，井网部署很不规则，难以实施缘上注水方案。在这里笔者建议选用点状注水方案。1.2.4 注采比敏感性分析
（1）模型设计：在注采比敏感性分析的计算中，井组采油速度为25％，储层kv/kH=0.1，水油体积比为5，采用缘外注水方式，注水均始于投产后第10年，共进行了7个方案（预测5年）。
方案一：不注水
方案二：注采比＝0.6
方案三：注采比＝0.8
方案四：注采比＝1.0
方案五：注采比＝1.2
方案六：注采比＝1.4
方案七：注采比＝1.6
表13 注采比敏感性分析——不同方案指标对比表 Table13 The analysis of injection/withdrawal ratio
（2）模型结果
各个注采比不同方案的压力变化情况、采出程度变化情况、累积水油比变化情况见表13。从表中可知当注采比为1.6时，油田生产15年后，地层压力基本恢复至原始地层压力，注采比为1.2时，注采的5年中，地层压力基本不降，原油采出程度最高。
（3）认识
①从注采5年后的采出程度对比看，西达里亚油气田注水开发不具有明显优势。尤其Ⅱ1油组油藏开采多年，剩余油分布零散，压力在纵横向上分布都极不均，油藏中水线形状错综复杂，难以实施有效的缘上和面积注水，只能实施点状注水对局部剩余油进行驱扫。能否提高采收率不容乐观。②该油田若实行注采方案，注采比为1.2时开发效果最佳。
2认识
（1）西达里亚油田早期的过高采速（1995年6.3％,1996年5.26％,1997年5.06％），不但加速了边底水沿高渗带的突进和气顶气的锥进，还使得油藏地下亏空得不到及时补充，从而引起油藏内流体渗流特征发生改变，特别是高采速井区储层物性变差。同时在水淹程度高的高渗带或高渗小层内由于长期的水冲刷，润湿相的改变而引起毛管力滞后的影响，大大降低水驱的波及效率。
（2）从油藏动态分析和油藏模拟得出，西达里亚油田水体能量较大，且水层与油层之间传导性较好，加之主力层Ⅱ1油组气顶能量也较大。故该油田开采能量较充足，若保持合理采速，可暂不考虑大面积注水。
（3）依据1998年两部生产动态分析（下表）。
塔里木盆地北部油气田勘探与开*文集
虽塔指的实开井与西北局的井相当，但塔指开发效果较好。主要原因：第一由油田避气避水高度的敏感性研究看出，避气避水高度对开发指标非常敏感。塔指井的射孔位置在主力Ⅱ1油组油藏都低避气高度大，有力地控制了气顶气窜和保持了气顶能量，使气驱效率发挥较好。第二，我国许多水驱开发油田统计规律研究证实：低粘原油粘度小于1 mPa.s的油藏可采储量主要集中在中低含水期，而高粘原油的油藏可采储量主要集中在高含水期。塔指在1996年油田低—中含水期时就使用潜泵增大排液量来提高日产油量。所以西北局应对高气油比井实施堵气，对储集物性好，剩余油富集区的油井下电潜泵增大产液，提高日产油量。
（4）油藏保持采速1.07％左右比较合理，此采速下可保持较少的生产压差，地层能量衰减缓慢，气油比及含水上升较慢，可保证较长的稳产期及稳产期累积产油。当油藏进入中后期后，由于综合含水较高，应采取加大排液量措施。
（5）西达里亚Ⅱ1油组油藏中 kv对开发的影响总体上不是很敏感。主要因素是油田边水沿水平方向高渗带的快速推进，降低了kv的影响。
参考文献
[1]范江．油藏数值模拟．北京：石油工业出版社，1995
[2]葛家理．油气渗流力学．北京：石油工业出版社，1982
[3]冯康著．数值计算方法．国防工业出版社，1978
[4]D·W·皮斯曼．油藏数值模拟基础．北京：石油工业出版社，1982
Applying the Numerical Reservoir Simulation' s Tecchnique to Study the Mechanism of TriassicⅡ1Reservoir in Xidaliya Oil and Gas Field
Sun Peng Ma Xujie Li Zongyu
(Academy of Designing and planning,NW Bureau of Petroleum Geology，Ürümqi 830011)
Abstract: From the beginning of exploitation to now,the oil and gas pool of TriassicⅡ1formation has been exploited in high speed.At present,it is in period of mid-tall containing water.The article applies the numerical reservoir simulation technique to study the mechanism of exploitation.These offer basis of theory for stability of oil proction and control water proction.
Key words:the numerical reservoir simulation studies of mechanism retaining stability of oil proction and control water proction
