朱桂良,孙建芳,刘中春

(中国石化 石油勘探开发研究院,北京 100083)

塔河油田缝洞型油藏经过多期次构造运动,储集空间类型多样、尺度差异大、呈非连续性分布,缝洞体内部结构复杂,非均质性极强。塔河油田初期采用衰竭式开发,后转注水开发。随着注水轮次的增加,效果逐渐变差,2012年开始注氮气开发,并取得较好效果[1-5]。但国内外目前尚没有关于缝洞型油藏气驱动用储量研究。现有标准及文献中定义了水驱控制程度、动用程度及动用储量[6-7]。中华人民共和国石油天然气行业标准“油田开发主要生产技术指标及计算方法”(SY/T 6366——2005)中定义了水驱控制程度和动用程度的概念：水驱控制程度为现有井网条件下,开发单元内与注水井连通的采油井射开有效厚度与总有效厚度之比；油层动用程度为油田在开采过程中,油井中采液厚度或注水井中吸水厚度占射开总厚度的比例[8]。《油田注水开发效果评价方法》一书中定义了动用储量计算的两种方法。油井分层测试资料的统计分析法为产液(油)层厚度占统计井射开总厚度的比例，注水井吸水剖面资料的统计分析法为吸水层厚度占射开总厚度的比值[9]。但以上关于控制程度、动用程度及动用储量概念的定义仅适用于常规碎屑岩层状油藏,对缝洞型碳酸盐岩油藏这类高度离散的块状油藏尚没有水驱控制程度和动用程度的定义,更没有对气驱的动用程度和气驱动用储量的定义。因此,为了评价缝洞型油藏气驱效果和气驱潜力,针对缝洞型油藏这种高度离散的块状油藏,基于井组动用储量的计算、平面和纵向波及系数的计算,提出了一种缝洞型油藏气驱动用储量计算新方法。

1 井组总动用储量计算方法

井组内单井的动用储量采用PDA(生产数据分析法,Production Data Analysis)进行计算。该方法是一种基于基本流动方程和物质守恒理论,将一系列单井产量及压力等动态数据,通过成熟的典型曲线图版的拟合,选择合适的理论模型来评价单井动用储量的方法[10-14]。

圆形封闭地层拟稳态阶段的流动方程为：

(1)

引入参数m,b,A,表达式见公式(2),(3),(4),

(2)

(3)

(4)

式中：mvr为相关系数,无量纲。

结合公式(1)，(2)，(3)，(4)

井组总动用储量包括弹性驱、底水驱和注水驱等一系列措施的动用储量,其值为气驱井组内注气井、注气响应井和注气见效井的动用储量之和,其表达式为：

(6)

式中：Nt为注气井组的总动用储量,t；j为井组中第j口生产井,无量纲;Nj为井组中第j口井的动用储量,t。

2 气驱井组平面波及系数计算方法

缝洞型油藏不同岩溶背景井网模式不同,风化壳类采用面积井网,暗河类采用网状井网、断溶体类采用线状井网,根据差异化的注采井网,形成了3大岩溶背景下不同井网平面波及系数的计算方法。

2.1 暗河及断溶体“线状井网”平面波及系数计算方法

塔河油田缝洞型油藏暗河井网(图1a)和断溶体井网(图1b)可以等效为线状井网(图1c),其驱替剂的平面波及系数计算公式为[15]：

图1 暗河类井网及其“线状井网”等效图Fig.1 A well pattern for the underground river and fault-karst and its linear well pattern equivalenta.暗河类井；b.线状井网

(7)

式中：Ep为注入剂的面积波及系数,无量纲；d为井排间的距离,m；a为井排上的距离,m；M为驱替剂与油的流度比,无量纲。

2.2 风化壳“类面积井网”平面波及系数计算方法

2.2.1 规则一注多采井网平面波及系数的计算

塔河油田风化壳类储集体的井网可以等效为“类面积井网”(图2),“类面积井网”可以分为分一注三采(或一注六采)、一注四采和一注八采3种情况,其驱替过程中平面波及系数的计算公式分别为：

一注三采(或一注六采)平面波及系数的计算公式为：

(8)

式中:Ep-3/6为一注三采(或一注六采)井网平面波及系数,无量纲；M为驱替剂与油的流度比,无量纲。

一注四采平面波及系数的计算公式为：

(9)

式中：Ep-4为一注四采井网平面波及系数,无量纲；M为驱替剂与油的流度比,无量纲。

一注八采平面波及系数的计算公式为：

图2 风化壳类井网等效图Fig.2 Weathered crust’s pseudo-areal well pattern equivalent

(10)

式中：Ep-8为一注八采井网平面波及系数,无量纲；M为驱替剂与油的流度比,无量纲。

2.2.2 不规则井网修正系数的确定

油田现场井网多数为不规则一注多采井网,而井网形状越不规则,平面波及系数越小,因此,引入形状因子作为不规则井网平面波及系数的修正系数。

形状因子F为：

(11)

式中：F为形状因子,无量纲；S为井网多边形的面积,m2；L为井网多边形的周长,m。

不规则井网平面波及系数的修正系数F′为规则井网形状因子与不规则井网形状因子之比：

(12)

式中：S为规则井网多边形的面积,m2；L为规则井网多边形的周长,m；S′为不规则井网多边形的面积,m2；L′为不规则井网多边形的周长,m。

3 气驱井组纵向动用程度计算方法

缝洞型油藏储集空间类型多样,包括大型溶洞、断裂和裂缝、及溶孔。各类储集空间类型空间上呈非均匀性分布,不同与陆相碎屑岩层状油藏,属典型的块状油藏。因此,动用程度的定义基于不能单纯基于厚度的概念,必须基于三维空间缝洞体的体积。

(13)

4 井组气驱动用储量计算方法

气驱动用储量定义为：注气井及所有注气响应或见效井动用储量之和减去气驱井组内生产井注气前的累产量的值、与平面波及系数,及纵向动用程度的乘积。其表达式如下：

(14)

式中:Ng为气驱动用储量,t；Nj为井组中第j口井的动用储量,t；NPj为井组中第j口井注气前的累产油量,t；Ep为水平波及系数,无量纲;F′为水平波及修正系数,无量纲;Ev为纵向动用程度,无量纲。

图3 气驱井组纵向动用程度剖面示意图及地震能量体缝洞三维分布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.纵向波及系数剖面示意图；b.地震能量体属性缝洞刻画三维图

4.1 暗河和断溶体“线状井网”气驱井组动用储量计算方法

根据定义的缝洞型气驱动用储量计算方法,建立了一注一采或两采线状井网气驱动用储量计算公式：

(15)

4.2 风化壳“类面积井网”气驱动用储量计算方法

根据定义的缝洞型气驱动用储量计算方法,建立了风化壳类储集体3类注采井网气驱动用储量计算方法。

一注三采或六采类面积井网气驱动用储量计算公式：

(16)

一注四采类面积井网气驱动用储量计算公式：

(17)

一注八采类面积井网气驱动用储量计算公式：

(18)

5 应用实例

W-1井于2015年2月11日开始注气,截止2018年5月,累积注气量达1 239.9×104m3,注气期间共有3口受效井,累积增油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井组总动用储量的计算

5.2 W-1井组平面波及系数的计算

该气驱井组为一注三采形成不规则三角形井网,其井位分布图见图5a,等效的类面积井网如图5b所示。

采用一注三采平面波及系数的计算公式：

(19)

平面波及系数修正系数

(20)

因此,W-1气驱井组的平面波及系数Ep=0.46×0.78=0.36。

5.3 W-1井组纵向动用程度的计算

图4 塔河油田W-1气驱井组内4口井流量重整压力-物质平衡时间双对数曲线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气驱井组内4口井的生产状况及动用储量计算结果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井组气驱动用储量的计算

将W-1井组总动用储量、注气前累产油量、气驱井组平面波及系数及其修正系数和气驱井组纵向动用程度,代入气驱井组动用储量计算公式,计算得到该井组气驱动用储量为52×104t。

5.5 W-1井组气驱动用储量潜力分析

截止2018年5月,该井组累积注气1 239×104m3,换算为地下体积为：1 239÷300×104m3=4.13×104m3,气驱已波及原油储量为4.13×104×0.958 6÷0.36=11×104t。气动用潜力为井组气驱动用储量减去气驱已波及储量,等于42×104t,因此,提出该井组应增大注气量,扩大气驱波及原油储量,从而提高气驱井组的采收率。目前,现场已采纳该建议,加大了注气量,取得了很好的增产效果。

6 结论

1) 基于PDA生产数据分析法,通过流量重整压力和物质平衡时间曲线的拟合,形成了缝洞型油藏气驱井组内单井动用储量计算方法,并进一步形成了气驱井组总动用储量的确定方法,该方法充分了利用日常的生产数据,基于实际动态数据准确确定了气驱井组总动用储量。

2) 针对缝洞型油藏不同岩溶背景井网的差异性,建立了暗河和断溶体“线性井网”平面波及系数计算方法和风化壳“类面积井网”平面波及系数计算方法,并利用不规则井网的形状因子对其进行了修正,从而使平面波及系数的计算更为准确合理。

图5 塔河油田W-1气驱井组实际井网(a)及等效井网模式(b)Fig.5 Actual well pattern(a)and equivalent well pattern model(b)of W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.实际井网分布图； b.等效井网模式

图6 塔河油田W-1气驱井组基于地震能量体数据的缝洞三维分布Fig.6 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attribute around W-1 gas drive groupa.地震能量体刻画三维缝洞体；b.能量体数据连井剖面

3) 基于常规碎屑岩油藏纵向动用程度概念分析,提出了缝洞型这类非均质性块状油藏纵向动用程度的定义,并建立了一套基于地震能量体属性三维缝洞体分布的纵向动用程度计算方法,能够从三维立体角度确定纵向动用程度,提高了纵向动用程度计算的准确性。

4) 通过分析常规油藏动用储量的概念,提出了缝洞型油藏井组气驱动用储量的定义,并形成了不同岩溶背景下不同井网的基于井组总动用储量、注气前累产油量、平面波及系数、不规则井网形状因子修正系数和纵向动用程度的井组气驱动用储量计算方法,为塔河油田缝洞型油藏现场注气潜力评价及注气井优选提供了重要的理论基础。