洪楚僑,楊志興,蘇崇華,李英蕾

(中海石油(中國(guó)）有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057）

Logistic曲線(xiàn)在潿洲油田群含水規(guī)律研究中的應(yīng)用

洪楚僑,楊志興,蘇崇華,李英蕾

(中海石油(中國(guó)）有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057）

含水上升規(guī)律研究是油田動(dòng)態(tài)分析的重要內(nèi)容,應(yīng)用Logistic生長(zhǎng)曲線(xiàn)統(tǒng)一表征油田含水上升規(guī)律,并建立了潿洲油田群不同主力產(chǎn)層的油田含水上升模式。研究表明以潿洲組為主力產(chǎn)層的油田在生產(chǎn)過(guò)程中具有凸型的含水率上升規(guī)律,以角尾組為主力產(chǎn)層的油田在生產(chǎn)過(guò)程中具有S型的含水率上升規(guī)律,而以流沙港組為主力產(chǎn)層的油田在生產(chǎn)過(guò)程中則具有凹型的含水率上升規(guī)律。應(yīng)用潿洲油田不同主力產(chǎn)層典型的含水率上升方程,結(jié)合區(qū)域產(chǎn)量規(guī)劃研究,預(yù)測(cè)了潿洲油田群的產(chǎn)水量情況,為油田群水處理設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃提供了基礎(chǔ)。研究方法對(duì)油田開(kāi)發(fā)管理及區(qū)域規(guī)劃具有一定的借鑒意義。

潿西南凹陷;含水模式;Logistic曲線(xiàn)

潿西南凹陷位于南海北部灣盆地北部拗陷北部,是我國(guó)海上油氣田開(kāi)發(fā)的較成熟區(qū)域[1](圖1）,已廢棄油田1個(gè)、在生產(chǎn)油田7個(gè) (表1）并將陸續(xù)有新油田建設(shè)投產(chǎn)。除1990年W1油田生產(chǎn)調(diào)整,1999年W3油田投產(chǎn)以及2007年W2油田間歇停產(chǎn)造成含水率曲線(xiàn)較大變動(dòng)外,隨著W2、W3等油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期,潿洲油田群的產(chǎn)水量逐年攀升,2003年后綜合含水率在70%～80%之間波動(dòng)。截至2010年5月,潿洲油田群累計(jì)產(chǎn)出原油2 858×104m3,綜合含水78%,并呈進(jìn)一步上升趨勢(shì)。

油田綜合含水率不斷上升,一方面造成生產(chǎn)成本增加,另一方面對(duì)生產(chǎn)處理設(shè)施能力造成很大挑戰(zhàn)。因此,認(rèn)清油田含水上升變化規(guī)律,建立起含水變化預(yù)測(cè)模式,對(duì)于指導(dǎo)油田合理開(kāi)發(fā)調(diào)整、海上配套生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)以及區(qū)域開(kāi)發(fā)規(guī)劃均具有重要意義。

1 含水上升一般規(guī)律

水驅(qū)油田含水上升規(guī)律常用含水率與地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度或者技術(shù)可采儲(chǔ)量的采出程度關(guān)系曲線(xiàn)來(lái)表示。根據(jù)大量注水開(kāi)發(fā)油田的生產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)[2],含水上升規(guī)律一般可分為3種基本模式(圖2）:凸型、S型和凹型。

圖1 潿西南凹陷地質(zhì)背景及油田分布(根據(jù)文獻(xiàn)[1]修改）Fig.1 Geological background and oilfields location of Weixinan depression

一般情況下,高油水黏度比油藏的含水與采出程度曲線(xiàn)呈凸型[3],開(kāi)采特點(diǎn)為無(wú)水采油期短、油井見(jiàn)水早、含水率上升快,高含水期是主要的采油期,開(kāi)發(fā)效益相對(duì)差;低油水黏度比油藏的含水與采出程度曲線(xiàn)呈凹型,開(kāi)采特點(diǎn)為無(wú)水采油期長(zhǎng)、油井見(jiàn)水晚、含水率上升慢,大部分可采儲(chǔ)量在低含水期采出,開(kāi)發(fā)效益較好;油水黏度比介于中間的含水與采出程度曲線(xiàn)呈S型。

表1 潿西南凹陷在生產(chǎn)油田構(gòu)造儲(chǔ)層情況Tab.1 Structure and reservoir property of Weixinan depression oilfields

圖2 含水上升模式Fig.2 Modes of water-cut increasing

通常對(duì)于不同形態(tài)的含水率上升模式用不同的表達(dá)式分別表征,這要求在分析油田的含水規(guī)律時(shí)先進(jìn)行含水率上升模式的判斷后再進(jìn)行擬合,要么用凸型表達(dá)式作圖擬合,要么用S型或凹型表達(dá)式作圖擬合,擬合效果相對(duì)較差且操作不便。而且實(shí)際上油田的含水上升規(guī)律很多處于3種典型的上升模式之間,因此迫切需要一個(gè)能統(tǒng)一表達(dá)3種含水上升模式的表達(dá)式。參考油田產(chǎn)量預(yù)測(cè)中常用的Logistic生長(zhǎng)曲線(xiàn)的形式[4,5],對(duì)3種含水上升模式進(jìn)行統(tǒng)一的表述為:

圖3 含水上升曲線(xiàn)擬合圖版Fig.3 Typical curve of water-cut incerasing

式中:f w為含水率;R為可采儲(chǔ)量采出程度;p1、p2、p3、p4為擬合參數(shù)。

與許多經(jīng)驗(yàn)公式相同,擬合參數(shù) p1、p2、p3、p4在這里還未有確切的物理意義,但是有其自身的變化范圍和趨勢(shì)。其中,參數(shù) p3是含水上升模式的主控因素,當(dāng) p1=p4=1,p2=50時(shí),p3逐漸變小,含水率上升曲線(xiàn)形態(tài)從凹型向凸型變化,p3參數(shù)的值在-10時(shí)為 S型(圖3）。

2 潿洲油田群含水上升模式

影響油田含水上升的因素可分為油藏地質(zhì)因素和開(kāi)發(fā)因素兩類(lèi),油藏地質(zhì)因素是儲(chǔ)層固有屬性對(duì)含水上升規(guī)律的影響,主要有油層的非均質(zhì)性、原油黏度以及初始含水飽和度,開(kāi)發(fā)因素是開(kāi)發(fā)調(diào)整過(guò)程中采取的一些調(diào)整方式和調(diào)整措施對(duì)含水上升規(guī)律的影響,主要是井網(wǎng)控制程度、采液強(qiáng)度等,具體油田需具體分析[6]。而影響海上油田含水上升規(guī)律的因素主要是構(gòu)造特征和儲(chǔ)層特征[7]。

沉積環(huán)境決定了儲(chǔ)層非均質(zhì)性。潿西南凹陷流沙港組是陸相三角洲沉積,具有油層隔夾層多、連通性差、邊底水能量較弱等特點(diǎn);角尾組是海相潮坪沉積,具有油層厚、均質(zhì)性好、水體能量充足等特點(diǎn)。由圖4可見(jiàn)潿洲油田以不同儲(chǔ)層為主力產(chǎn)層將有不同的含水上升規(guī)律,以下分主產(chǎn)層選取有較長(zhǎng)生產(chǎn)歷史的幾個(gè)油田進(jìn)行分析。

圖4 潿西南各油田含水率上升情況Fig.4 Water-cut curves of Weixinan depression oilfields

2.1 潿洲組

W3油田主要產(chǎn)層是潿洲組[8],分為南塊、中塊3井區(qū)、中塊4井區(qū)及北塊,建有平臺(tái)2座,生產(chǎn)井28口,注水井10口,A平臺(tái)于1999年6月12日投產(chǎn),B平臺(tái)于2003年12月16日投產(chǎn)。截至2010年5月,共采油892.73×104m3,天然氣14.86×108m3,水758.67×104m3。采出程度19.66%,目前油田綜合含水61.1%,日產(chǎn)油1 600 m3/d。

W3油田儲(chǔ)層是辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積,儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng),地層原油黏度 1.85 mPa.s,油水黏度比5.43,油井平均采液強(qiáng)度4.09 m3/m·d,注水井平均注水強(qiáng)度4.45 m3/m·d。含水上升具有早期上升快、后期上升慢的特點(diǎn),主要受開(kāi)發(fā)后期實(shí)施老井側(cè)鉆、補(bǔ)孔及卡換層等調(diào)整措施的影響。本文所提出的含水上升模式表達(dá)式能很好描述W3油田的含水上升規(guī)律(圖5）,以潿洲組為主要產(chǎn)層的W3油田具有凸型含水上升規(guī)律(表2）。

圖5 W3油田含水上升模式擬合Fig.5 Water-cut mode of W3 oilfield

2.2 角尾組

W2油田主要產(chǎn)層是角尾組[9],于1993年9月19日投產(chǎn),油田現(xiàn)有A、B、C 3座生產(chǎn)平臺(tái),采油井35口,回注井2口。油田依靠天然能量開(kāi)發(fā),截至2010年5月,累積采油1 285.73×104m3,天然氣0.45×108m3,水4 035.58×104m3。目前采出程度46.24%,油田綜合含水93.4%,日產(chǎn)油1 200 m3/d。

表2 潿洲油田含水上升模式擬合參數(shù)Tab.2 Water-cut mode parameters of Weixinan depression oilfields

W2油田儲(chǔ)層是海相潮坪沉積,均質(zhì)性好,水體能量充足,地層原油黏度5.29 mPa·s,油水黏度比12.60,油井平均采液強(qiáng)度56.57 m3/m·d,回注井平均注水強(qiáng)度81.86 m3/m·d。含水上升較為平穩(wěn),本文所提出的含水上升模式表達(dá)式能較好描述W2油田的含水上升規(guī)律(圖6）,由于大底水的影響,生產(chǎn)前期實(shí)際含水上升比模式快、后期底水托進(jìn)使剩余油較為集中于構(gòu)造頂部而含水上升比模式慢。以角尾組為主要產(chǎn)層的W2油田具有S型含水上升規(guī)律,參數(shù)見(jiàn)表2。

圖6 W2油田含水上升模式擬合Fig.6 Water-cut mode of W2 oilfield

2.3 石炭系

W8油田主要產(chǎn)層是石炭系[10],于1989年發(fā)現(xiàn),1991年8月投產(chǎn),該油田位于 W1油田北部,兩油田以潿西南1號(hào)斷裂相隔,是一個(gè)碳酸鹽巖古潛山油田,目前已廢棄,共累積采油124.40×104m3,產(chǎn)水5.10×104m3,采收率20.63%。

W8油田儲(chǔ)層石炭系碳酸鹽巖風(fēng)化殼,儲(chǔ)層連通性差,地層原油黏度 4.60 mPa·s,油水黏度比13.53,油井高峰采液強(qiáng)度30.50 m3/m·d。由于水體能量弱,含水上升速度一直較慢,本文所提出的含水上升模式表達(dá)式能很好描述W8油田的含水上升規(guī)律(圖7）,以石炭系為主要產(chǎn)層的W8油田具有凹型含水上升規(guī)律,參數(shù)見(jiàn)表2。另外,由于儲(chǔ)層連通性較差、水體能量相對(duì)較弱,以流沙港組為主產(chǎn)層的油田同樣具有凹型含水上升規(guī)律,并且與石炭系W8油田有類(lèi)似的含水上升模式(圖8）。

圖7 W8油田含水上升模式擬合Fig.7 Water-cut mode of W8 oilfield

圖8 W5油田含水模式預(yù)測(cè)圖(a）和W6油田含水模式預(yù)測(cè)(b）Fig.8 Water-cut mode of W5 oilfield(a）and Water-cut mode of W6 oilfield(b）

以上三個(gè)油田均使用不規(guī)則的布井方式,高峰采油速度3%～4%。由上述可知,三個(gè)油田地下原油黏度相差不大而儲(chǔ)層連通性及水體能量迥異。潿洲組W3油田由于注水開(kāi)發(fā)早期含水上升快、后期實(shí)施調(diào)整措施含水上升慢;角尾組W2油田儲(chǔ)油層厚、底水均勻托進(jìn),含水上升較為平穩(wěn);石炭系 W8油田由于儲(chǔ)層連通性差,水體能量弱,含水上升速度一直較慢。

總體而言,潿洲油田群不同主產(chǎn)層的含水上升模式不同。潿洲組陸相儲(chǔ)層連通性較好、水體能量較充足,含水曲線(xiàn)為凸型;石炭系碳酸鹽儲(chǔ)層、流沙港組陸相儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性嚴(yán)重、連通性差、邊底水能量弱,含水曲線(xiàn)為凹型;角尾組海相儲(chǔ)層層厚物性好、水體能量大,含水曲線(xiàn)為S型。在區(qū)域含水預(yù)測(cè)中,可以使用W3油田模式、W2油田模式、W8油田模式分別代表主產(chǎn)層潿洲組、角尾組、石炭系與流沙港組的油田含水模式。

3 潿洲油田群生產(chǎn)含水率預(yù)測(cè)

潿洲油田群規(guī)劃產(chǎn)量的構(gòu)成包括在生產(chǎn)、在建設(shè)、在評(píng)價(jià)以及待發(fā)現(xiàn)等不同狀態(tài)的油田,對(duì)于采用遞減分析排產(chǎn)的老油田和采用概算方法排產(chǎn)的新油田的產(chǎn)水量預(yù)測(cè)則需要先進(jìn)行含水模式擬合和含水預(yù)測(cè)。結(jié)合潿洲油田群產(chǎn)量規(guī)劃研究,根據(jù)規(guī)劃油田的主產(chǎn)層不同分別選用本文總結(jié)出的W3油田、W2油田和W8油田含水上升模式進(jìn)行產(chǎn)水量預(yù)測(cè)(圖9）,為潿洲油田群未來(lái)水處理設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃工作打下基礎(chǔ)。

圖9 潿西南凹陷產(chǎn)量規(guī)劃Fig.9 Production programming of Weixinan depression oilfields

從圖9可以看出,在未來(lái)10年里,潿西南區(qū)域生產(chǎn)綜合含水率將在前兩年有所下降,后由于老油田廢棄、新油田建設(shè)等因素生產(chǎn)綜合含水率有小范圍波動(dòng),總體保持在60%～70%之間。

4 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

(1）油田開(kāi)發(fā)含水上升規(guī)律的3種形態(tài)可以使用變形的Logistic生長(zhǎng)曲線(xiàn)統(tǒng)一表述。

(2）潿洲油田群中以潿洲組為主要產(chǎn)層的油田在生產(chǎn)過(guò)程中具有凸型的含水上升規(guī)律,以角尾組為主要產(chǎn)層的油田在生產(chǎn)過(guò)程中具有S型的含水上升規(guī)律,而以石炭系、流沙港組為主要產(chǎn)層的油田在生產(chǎn)過(guò)程中則具有凹型的含水上升規(guī)律。

(3）按照最新預(yù)測(cè)結(jié)果,潿洲油田群生產(chǎn)綜合含水率將在今后前兩年有所下降,后保持在60%～70%之間,這個(gè)結(jié)果可為區(qū)域水處理設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃工作提供基礎(chǔ)。

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Application of Logistic curve in the water-cut mode of Weizhou Oilfields

Hong Chuqiao,Yang Zhixing,Su Chonghua,Li Yinglei
(Zhanjiang Branch of CNOOC(China）Ltd.,Zhanjiang Guangdong,524057）

Study on water-cut increasing law was important in oilfield dynamic analysis and logistic growth curve was used to present this law.Three kinds of curve shapes of water-cut mode was characterized uniformly in this paper.The water-cut mode in different producing layers in Weizhou oilfields was established.It was found that the water-cut increasing curve of oilfields with the main producing layers of Weizhou group was a convex shape,oilfields with the main producing layers of Jiaowei group was a“S”shape,while water-cut curve of oilfields with the Liushagang group as main producing layers was a concave shape.Application of the typical watercut mode of Weizhou oilfields was applied to different producing formation oilfields,and combined with regional production planning,the water production of Weizhou oilfields was forecasted which was the base of construction planning of water treatment equipment.The method was useful for oilfield production management and regional production planning.

Weixinan depression;water-cut mode;Logistic curve

TE357.6

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.068

1008-2336(2011）01-0068-05

2010-08-27;改回日期:2010-09-28

洪楚僑,男,1981年生,工程師,主要從事油藏工程研究。E-mail:hongchq@cnooc.com.cn。