用试井方法研究剩余油饱和度技术3.docx

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用试井方法研究剩余油饱和度技术3

用试井方法研究剩余油饱和度分布

王慧英张文昌罗沛

摘要本文阐述了用多相流数值试井方法研究水驱油藏井组内剩余油饱和度分布的技术原理和基本步骤，并介绍了该方法在中原油田的应用实例和效果。

关键词试井数值试井剩余油饱和度

一、引言

目前，研究剩余油饱和度的方法主要有：

基于中子衰减能谱原理的C/O、PND、RMT测井法、岩心分析法、井间示踪剂法、试井法和油藏数值模拟法等。

这些方法在研究剩余油饱和度方面，各具优势，但存在局限性或诸多不适应性。

测井方法的探测范围很小，局限于井筒周围区域；岩心分析方法只局限于取心井；井间示踪剂法主要反映流道上的剩余油状况，而不适合于不完善井网和非均质储层；油藏数值模拟法依赖于对油藏的认识，并受各种动、静态资料的真实性和可靠性的制约。

在剩余油饱和度的测井方面，近两年出现了瞬变电磁法和三维电阻率（电位）测井法，但尚处于研究探索阶段。

用试井方法研究剩余油饱和度技术开始于60年代，但由于受解析分析方法的限制，发展缓慢。

过去主要是通过不稳定试井获取的有效渗透率，并结合相对渗透率曲线来确定井控范围内的平均剩余油饱和度，难以适应开发后期、特别是油藏水淹后的剩余油饱研究。

到了80年代中后期，Abbaszadeh和Kamal等人以Buckley-Leverret理论为基础，建立了水驱饱和度剖面模型，给出了注水井压降试井分析的水驱变饱和度模型，这一方法被用来研究水驱前缘以内的饱和度。

但对严重水淹油藏和注水时间很长的井难以适应。

近年来，随着数值试井解释技术的飞速发展，困扰常规的解析试井分析方法的多相流、复杂边界、复杂井网和储层的平面非均质性等问题得到了很好地解决，为试井方法研究剩余油饱和度开辟了广阔的前景。

二、基本原理

数值试井方法确定储层平面的剩余油分布是通过对组分模型的简化，建立符合油藏实际渗流特点的扩散方程，并选择合适的网格离散技术，定量描述油藏空间各点上的流体性质及渗流特征。

1、数学模型

地层中油、气、水三相流动，如忽略重力和毛管力的影响，流体组分物质平衡方程为：

式中：

Krp——p相的相对渗透率

Bp——p相的体积系数

Sp——p相的饱和度

Sp——p相的饱和度

—p相的势

2、网格剖分

为了更好的模拟油藏实际，数值试井模型在生成网格时采用目前最先进的非结构网格（Voronoi）。

Voronoi网格可以把局部细分网格与基本粗化网格有效的结合在一起。

在一个Voronoi网格中，单个网格点可以定义在区域内任何位置而与任何其它点的位置无关且两个相邻网格之间的交线是基于各自节点的等分线。

连接相邻三个Voronoi网格节点形成三角剖分网格（Delaunay网格），其截面主要是三角形，有时是梯形，其外接圆不包含其它任何点。

与其它非结构化网格相比，Voronoi网格的最大一个优点就是两个网格的交线与各自的节点连线正交。

从上图可以看出，油藏区块采用Voronoi网格离散后，均质性好的大范围区域成正六边形，在井底附近、储层平面复合区域、油藏断层以及井间干扰区域成三角形或梯形，可以有效地将基本粗化网格与局部细分网格紧密结合起来。

同时，也很好地反映了井底附近径向流、裂缝井椭圆流以及压力干扰情况下的地层流体渗流特征，能够满足数值试井技术对于大范围粗化模拟、局部精细描述的需要，具有良好的技术适应性。

3、网格离散

将数学模型进行空间及时间离散后，网格节点的物质平衡方程为：

T——网格间的传导率

λ——网格节点的流体流度

kr——网格节点的相对渗透率

μ——网格节点的流体粘度

Ｃ——网格节点的组分含量

——网格节点的势能

Vi——网格的体积

S——网格节点的流体饱和度

q——网格上的流量

三、基本步骤

1、测试数据的输入及预处理。

2、确定与测试井连通的油水井，选择研究区域的有效井网，收集其相应的井史资料，包括投产时间、产量、含水、流压等资料。

3、目标注采井组的油藏区域构造图的矢量化。

4、储层平面非均质性研究，包括储层的横向展布、孔隙度的平面变化等，需要将厚度、孔隙度变化以等值线图的形式输入。

5、建立相对渗透率数据。

6、储层流体高压物性资料的收集与整理。

7、建立网格，形成数值试井油藏模型及流量模型。

8、调整油藏参数，拟合实测压力数据，得到注采井组的压力及剩余油饱和度分布。

四、应用实例及效果

（一）水驱油藏注水开发早期实例（濮2-614井组）

1、井组及构造概况

濮2-614井组构造位于濮城油田南区沙二上4-7油藏文17块，生产层位是沙二上6-7砂组。

如图1所示，该井组位于两条断层所夹持的断阶内，濮2-614东部300米附近为一油水边界，西部大约60米是一东倾断层。

图1濮2-614井组区域构造井位图2濮2-614井组区域孔隙度分布

从砂体展布来看，该井组的油井濮3-334和水井濮2-614位于厚度大、物性较好的砂体中心部位（见图2），油井PC3-477则位于砂层尖灭处，储层物性相对较差。

该区块束缚水饱和度为28.67％，残余油饱和度为21.33％（见图3）。

从开发井网看，目前该井组所在的小断块区域，生产层位为沙二上6-7的注水井仅濮2-614井，属于注采不完善区域。

从开发历史讲，该井组油井濮3-334于1993年7月最先投产，一年后，濮2-614井转注，日注105方/天。

至2002年10月对应油井PC2-477才压裂投产。

测试前濮3-334井日产液17.7t，日产油2.2t，含水87.4%。

濮侧2-477日产液4.6t，日产油3t，含水35%。

2、试井曲线特征分析

如图3

所示，实测试井导数曲线晚期段具有上翘特征，大体在对数值为1的水平线处变平，结合油藏构造及储层非均质性，分析认为边界和物性变差共同作用的结果，反映了该井沿濮侧3-477方向物性变差的特性和西侧断层的影响。

采用油藏构造及储层厚度、孔隙度、井网等建立的数值试井地质模型以及加载生产数据后建立的试井流量模型，拟合实测资料，曲线拟合较好。

图4濮2-614井双对数拟合图

3、井组区域地层压力分布状况

图5是濮2-614井组解释得到的地层压力分布图。

从压力分布结果看该井组沿濮侧2-477方向地层压力较高，濮侧2-477附近约为28MPa，沿濮3-334井方向压力扩散相对较快，濮3-334井附近压力约为25MPa。

依据液面折算流压数据分析，濮3-334井流压为16.9MPa，濮侧2-477井流压为19.56MPa，加上该区块8MPa左右的平均生产压差，可以看出，用数值试井确定的油井附近的压力和实际压力基本一致。

图5濮2-614井区地层压力分布图

4、井组区域剩余油饱和度分布状况

图6是濮2-614井组剩余油饱和度分布图。

从图中可看出，含油饱和度等值线从濮2-614沿濮3-334方向呈舌进形态，表明水沿此方向突进，濮3-334油井含水应该较高。

在濮2-614至濮侧2-477方向含油饱和度等值线基本成圆弧形，且可明显看出水驱前缘位置大体在濮侧3-477井附近，表明该井即将见水或刚见水。

对应油井的生产数据表明，濮3-334井测试前含水87.5％，濮侧2-477井从投产至2004年5月一直不含水，但到2004年6月测试时含水已达35％。

解释结果与生产动态相符合。

另外，濮侧2-477井于2003年进行了C/O比剩余油饱和度测井，解释结果认为，该井沙二上6-7的平均剩余油饱和度约为56％，与数值试井确定的52％的剩余油饱和度基本一致，也表明用试井方法确定剩余油饱和度是可行性，且准确性比较高。

图6濮2-614井区剩余油分布图

（二）水驱油藏高含水期实例（新濮3-44井组）

1、井组概况

新濮3-44井组位于濮城油田东区沙二下1-8油藏濮13东块，生产层位为沙二下1-5，对应油井濮侧3-228、濮3-111、濮123井。

从构造和沉积来看，该井组位于油藏高部位的油井PC3-228、P3-111和P123油层厚度大，孔隙度大，物性好，位于边部的水井XP3-44相对油层厚度较小，孔隙度较小，物性较差（见图7）。

这和试井曲线（见图8）分析水井径向复合，外区物性变好的油藏特征十分吻合。

该井组油井濮3-111于1984年最早投产，之后油井濮123于1996年投产，油井PC3-228于1999年投产，至2000年5月新濮3-44井投注，日注100方/天。

测试前濮3-111日产液33.4t，日产油0.7t，含水98％；濮侧3-228日产液16.2t，日产油2.6t，含水83%；；濮123日产液24.1t，日产油2.9t，含水88％。

图7新濮3-44井区孔隙度分布图

图8新濮3-44井双对数拟合图

2、剩余油分布分析

图9所示的是新濮3-44井区剩余油分布图。

从图中可看出，剩余油饱和度等值线沿濮3-111井和濮123井方向舌进明显，且水驱前缘位置明显已过油井，这与濮3-111含水高达98％的生产实际十分吻合，濮123井测试前含水也达到了88％。

从解释结果看，该井区剩余油主要富集在油井西侧的断层附近和井间水驱不到的地方，跟开发上得到的常规研究成果相一致，不过更加具体化、定量化。

同时解释结果显示濮侧3-228井附近剩余油饱和度平均为45%，这也于该井近两年剩余油饱和度测井解释结果（为50.9%）相符。

另外，根据该井组剩余油饱和度分布结果，认为需对新濮3-44限制注水，从其它方向提高水井注水强度，以提高该区的水驱效果。

但在解释报告尚未送到采油厂时，该厂地质人员却对濮3-111进行了提液，使该井产水量在三天之内由30.4吨上升到35.5吨，产油量由2.1吨下降到1.5吨。

由此也从反面说明了用试井方法确定剩余油分布的正确性。

图9新濮3-44井区剩余油分布

五、结论及认识

1、同其它剩余油饱和度监测方法相比，试井方法既解决了测井方法探测范围小的问题，使的剩余油监测由“点”扩展到“面”，同时弥补了示踪济法研究非均质油藏的不足。

另外，由于数值试井技术兼顾了“监测”与“模拟”的双重性，比油藏数值模拟的精度更高、更可靠。

2、数值试井方法研究剩余油饱和度是一项全新的技术，刚刚起步，法国KAPPA公司的研究成果居世界领先水平，该公司开发的SAPHIRNUMEICAL数值试井解释软件是目前功能最庞大的商品化软件，比较成功的解决了多井系统和多相流的问题，但仅适用于层间差异较小或开发层系单一的油藏。