丁祖鵬，田 冀，張曉亮

(中海油研究總院，北京 100027)

引 言

中國(guó)目前4大類特殊油氣資源包括特殊區(qū)域、特殊階段、特殊介質(zhì)和特殊流體油氣資源(如深海、海外油氣田;高含水期、特高含水期等油氣田;裂縫性、低滲透、復(fù)雜斷塊等油氣田和稠油、頁(yè)巖氣、可燃冰等油氣田)。這些特殊油氣資源的前期研究中，開(kāi)發(fā)方案制訂與開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)均面臨較大困難。常用的研究方法有油藏工程、油藏?cái)?shù)值模擬、類比等方法。類比法可以彌補(bǔ)油藏工程、數(shù)值模擬方法的不足，為特殊油氣田產(chǎn)能、采收率等開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)提供有力工具［1－3］。本文介紹了類比工作基本原理，嘗試給出了相似油藏篩選、評(píng)價(jià)和待開(kāi)發(fā)油藏指標(biāo)預(yù)測(cè)方法。

1 油田類比原理

1.1 相似理論

根據(jù)相似理論，如果2個(gè)滲流系統(tǒng)具備幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似3個(gè)條件，則滿足相似關(guān)系［4－7］。滲流速度等于動(dòng)力比流體黏滯阻力，所以運(yùn)動(dòng)相似等價(jià)于動(dòng)力與流體黏滯阻力分別相似。因此，2個(gè)滲流系統(tǒng)相似條件等價(jià)于靜態(tài)相似、動(dòng)態(tài)相似2個(gè)因素。其中，靜態(tài)相似包括幾何相似和流體相似。

1.2 類比原理

根據(jù)相似原理，如果2個(gè)油藏滿足地質(zhì)特征相似、油藏流體相似、開(kāi)發(fā)方式相似，則油藏之間滿足相似關(guān)系。其中，地質(zhì)特征相似近似等價(jià)于幾何相似，油藏流體相似近似等價(jià)于流體黏滯阻力相似，開(kāi)發(fā)方式相似近似等價(jià)于動(dòng)力相似。進(jìn)而可理解為，如果2個(gè)油藏滿足油藏靜態(tài)參數(shù)相似、開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)參數(shù)相似，則油藏之間滿足相似關(guān)系。其中，油藏靜態(tài)參數(shù)包括地質(zhì)特征參數(shù)和油藏流體參數(shù)。因此，根據(jù)相似原理，如果同一類型的2個(gè)油藏同時(shí)滿足油藏靜態(tài)參數(shù)相似和開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)參數(shù)相似，則2個(gè)油藏滿足相似關(guān)系，可以進(jìn)行類比研究。

1.3 相似度

嘗試將油田相似度分成3個(gè)級(jí)別:初步相似、中度相似、高度相似。①初步相似:如果2個(gè)油藏滿足油藏類型相似，則定義油藏為初步相似;②中度相似:如果2個(gè)油藏同時(shí)滿足油藏類型和油藏靜態(tài)分別相似，則定義油藏為中度相似;③高度相似:如果2個(gè)油藏同時(shí)滿足油藏類型、油藏靜態(tài)和油藏動(dòng)態(tài)分別相似，則定義油藏為高度相似。

2 油田類比方法

2.1 類比油田篩選

2.1.1 類比數(shù)據(jù)庫(kù)范圍

按照從近到遠(yuǎn)(海上、陸上、國(guó)外)的原則，考慮資料詳盡程度，擬分為3個(gè)類比油田篩選層次:海上油氣田、國(guó)內(nèi)油氣田、世界油氣田。進(jìn)行類比篩選時(shí)，在不同層次的數(shù)據(jù)庫(kù)范圍內(nèi)，都可以篩選得到高度相似的類比油田，分別將其定義為海上高度相似油田、國(guó)內(nèi)高度相似油田和世界高度相似油田［8－13］。

2.1.2 確定類比相似度

(1)篩選油藏類型——初步相似。為目標(biāo)油田尋找類比對(duì)象時(shí)，首先要進(jìn)行油藏類型篩選。按照油藏類型，中國(guó)海上油氣田可劃分為5類:常規(guī)稠油油氣田、海相砂巖油氣田、斷塊油氣田、超常規(guī)稠油油氣田，以及低滲油氣田。與目標(biāo)油田具有相同油藏類型的油田，為初步相似油田。

(2)篩選油藏靜態(tài)參數(shù)——中度相似。滿足初步相似的油田，需要進(jìn)一步進(jìn)行油藏靜態(tài)參數(shù)篩選。油藏靜態(tài)參數(shù)分為儲(chǔ)層參數(shù)、流體參數(shù)、溫壓系統(tǒng)表征參數(shù)、儲(chǔ)量規(guī)模、天然能量類型等。其中，儲(chǔ)層參數(shù)包括滲透率、儲(chǔ)層厚度、沉積相(表征連通性)、埋深等;流體參數(shù)包括地層原油黏度等;溫壓系統(tǒng)表征參數(shù)包括正常溫壓系統(tǒng)、異常高壓、異常低壓等;天然能量類型包括邊水、底水、氣頂?shù)?。在初步相似的基礎(chǔ)上，與目標(biāo)油田具有相似油藏靜態(tài)參數(shù)的油田，為中度相似油田。

(3)篩選開(kāi)發(fā)參數(shù)——高度相似。滿足中度相似的油田，需要進(jìn)一步進(jìn)行開(kāi)發(fā)參數(shù)篩選。開(kāi)發(fā)參數(shù)分為開(kāi)發(fā)方式、開(kāi)發(fā)層系、井網(wǎng)參數(shù)、配產(chǎn)參數(shù)等。其中，開(kāi)發(fā)方式包括注水、熱采、冷采、三采、衰竭等;開(kāi)發(fā)層系包括分層開(kāi)采、多層合采等;井網(wǎng)參數(shù)包括井網(wǎng)、井型、井距等;配產(chǎn)參數(shù)包括壓差、單井最大液量、采油速度等。在中度相似的基礎(chǔ)上，與目標(biāo)油田具有相似開(kāi)發(fā)參數(shù)的油田，為高度相似油田。

2.1.3 靜態(tài)參數(shù)排序

油藏靜態(tài)參數(shù)優(yōu)先考慮地層原油黏度、埋深、天然能量類型、儲(chǔ)層厚度。

(1)不同稠油油田地層原油黏度高于350 mPa·s時(shí)，與低于350 mPa·s時(shí)的水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果差別很大。例如，C油田7井區(qū)地層原油黏度為271 mPa·s，調(diào)整方案標(biāo)定采收率為25%，E油田地層原油黏度為437 mPa·s，調(diào)整方案標(biāo)定采收率為10%。因此，對(duì)于稠油油田，地層原油黏度是決定其開(kāi)發(fā)效果的關(guān)鍵因素，優(yōu)先級(jí)別高。

(2)稠油熱采蒸汽吞吐要求埋深小于1600 m，蒸汽驅(qū)要求埋深小于1400 m，SAGD要求埋深小于1000 m。因此，對(duì)于稠油油田，埋深優(yōu)先級(jí)別高。

(3)對(duì)于稠油油田，有無(wú)邊底水，開(kāi)發(fā)效果差別較大。因此，對(duì)于稠油油田，天然能量類型優(yōu)先級(jí)別高。

(4)稠油熱采蒸汽吞吐要求油層厚度大于10 m，蒸汽驅(qū)要求油層厚度大于8 m，SAGD要求油層厚度大于20 m，稠油冷采水平井布井區(qū)厚度要求大于5 m。因此，對(duì)于稠油油田，儲(chǔ)層厚度優(yōu)先級(jí)別高。

2.1.4 動(dòng)態(tài)參數(shù)排序

油藏動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)先考慮開(kāi)發(fā)方式、井型、井網(wǎng)。對(duì)于稠油油田，冷采和熱采開(kāi)發(fā)效果差別很大。因此，開(kāi)發(fā)方式優(yōu)先級(jí)高。同時(shí)，無(wú)論是熱采還是冷采，水平井和定向井開(kāi)發(fā)效果差別較大，所以井型優(yōu)先級(jí)別高。關(guān)于井網(wǎng)，由于不同井網(wǎng)井距會(huì)影響油田整體開(kāi)發(fā)效果，故井網(wǎng)優(yōu)先級(jí)別較高。

2.2 類比油田定量評(píng)價(jià)

篩選出高度相似的類比油田之后，需要對(duì)類比油田進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，即進(jìn)行相似程度的打分。采用模糊物元法進(jìn)行相似油田定量評(píng)價(jià)。該方法既是1種客觀方法，又體現(xiàn)了一定的用戶主觀性，以體現(xiàn)不同工作人員對(duì)油藏各參數(shù)具有不同程度的認(rèn)識(shí)。

假設(shè)需要評(píng)價(jià)的油藏共有m個(gè)，分別為M1，M2，…，Mm。每個(gè)油藏都有n個(gè)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)參數(shù)，分別為C1，C2，…，Cn。第i個(gè)油藏的第j個(gè)參數(shù)用相應(yīng)的模糊量值 μ(xij)(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)來(lái)描述。則稱為m個(gè)油藏n維復(fù)合模糊物元，記為Rmn，則有:

第i個(gè)油藏與目標(biāo)油藏之間的相似度Ki(i=1，2，…，m)用 Mi的模糊量值 μ(xij)與各參數(shù)相應(yīng)權(quán)重ρj乘積之和來(lái)表示。

2.3 開(kāi)發(fā)指標(biāo)定量預(yù)測(cè)

如果類比油田與目標(biāo)油田具有較高的相似程度，即可使用類比油田對(duì)目標(biāo)油田開(kāi)發(fā)指標(biāo)進(jìn)行定量預(yù)測(cè);如果篩選出的類比油田只有1個(gè)，則直接折算得到目標(biāo)油田的開(kāi)發(fā)指標(biāo);如果篩選出的類比油田有2個(gè)，則可推薦目標(biāo)油田開(kāi)發(fā)指標(biāo)的高低方案;如果篩選出的類比油田有多個(gè)，則可確定目標(biāo)油田的高低方案和推薦方案。

當(dāng)實(shí)際油藏與類比油藏滿足相似關(guān)系時(shí)，根據(jù)體積與時(shí)間的相似比例關(guān)系，實(shí)際油藏產(chǎn)能與采收率由式(3)、(4)求出。

式中:Q油藏、Q相似分別為實(shí)際油藏日產(chǎn)量、類比油藏日產(chǎn)量，m3/d;R油藏、R相似分別為實(shí)際油藏采收率、類比油藏采收率，%;V油藏、V相似分別為實(shí)際油藏體積、類比油藏體積，m3;t油藏、t相似分別為實(shí)際油藏開(kāi)發(fā)時(shí)間、類比油藏開(kāi)發(fā)時(shí)間，d;Re油藏、Re相似分別為實(shí)際油藏供給半徑、類比油藏供給半徑，m;h油藏、h相似為實(shí)際油藏油層厚度、類比油藏油層厚度，m;φ油藏、φ相似分別為實(shí)際油藏孔隙度、類比油藏孔隙度;K油藏、K相似分別為實(shí)際油藏滲透率、類比油藏滲透率，μm2;μo油藏、μo相似分別為實(shí)際油藏原油黏度、類比油藏原油黏度，mPa·s;Δp油藏、Δp相似分別為實(shí)際油藏生產(chǎn)壓差、類比油藏生產(chǎn)壓差，MPa;Swc油藏、Swc相似、Sor油藏、Sor相似分別為實(shí)際油藏的束縛水飽和度、相似油藏的束縛水飽和度、實(shí)際油藏的殘余油飽和度、類比油藏的殘余油飽和度。

3 實(shí)例應(yīng)用

原始油藏A稠油油藏儲(chǔ)量為461×104m3，μo為440 mPa·s，存在邊底水，油層厚度為14.7 m，埋深為1000 ～1100 m，K 為 8222 ×10－3μm2，曲流河沉積，正常溫壓系統(tǒng)。計(jì)劃布置水平井五點(diǎn)井網(wǎng)，采用冷采方式開(kāi)發(fā)。需要通過(guò)類比確定其產(chǎn)能和采收率等開(kāi)發(fā)指標(biāo)。

第1步:篩選高度相似的類比油田。選擇國(guó)內(nèi)海上油氣田為類比數(shù)據(jù)庫(kù)范圍。根據(jù)油藏類型進(jìn)行初步篩選，得到與原始油藏A初步相似油田(表1);在初步相似的基礎(chǔ)上，對(duì)表1中油田進(jìn)行靜態(tài)參數(shù)篩選，得到與原始油藏A中度相似油田(表2);在中度相似的基礎(chǔ)上，對(duì)表2中油田進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)篩選，得到與原始油藏A高度相似油田(表3)。

表1 與原始油氣藏A之間滿足初步相似的油田

表2 與原始油氣藏A滿足中度相似油田

表3 與原始油氣藏A滿足高度相似油田

第2步:對(duì)類比油田進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。采用2.2節(jié)所述軟件對(duì)相似程度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，得E油藏與A油藏的相似度為73.36%。

第3步:對(duì)A油藏開(kāi)發(fā)指標(biāo)進(jìn)行定量預(yù)測(cè)。采用2.3節(jié)開(kāi)發(fā)指標(biāo)定量預(yù)測(cè)方法，已知E油藏初期產(chǎn)能為62 m3/d，采收率為10%，可計(jì)算得到A油藏初期產(chǎn)能為94 m3/d，采收率為13.5%。

4 結(jié)論

(1)基于相似理論，闡述了油田類比的原理，給出了類比油田相似度的定義。

(2)初步建立了油田類比方法。應(yīng)用該方法，可最終確定高度相似的類比油田，并對(duì)實(shí)際油田開(kāi)發(fā)指標(biāo)進(jìn)行定量預(yù)測(cè)。

(3)對(duì)A稠油油藏進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用，說(shuō)明該方法具有較好的實(shí)用性。

［1］梁柱.月東稠油油藏開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及經(jīng)濟(jì)效果分析［J］. 特種油氣藏，2002，9(3):32 －35.

［2］黃太明，柴利文，張鷹.高升油田稠油產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法探討［J］.特種油氣藏，1996，3(S1):17－22.

［3］曾玉強(qiáng)，劉蜀知.注蒸汽開(kāi)發(fā)稠油油藏注采特征曲線的校正及應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2005，12(2):49－51.

［4］謝道夫.力學(xué)中的相似方法與量綱理論［M］.北京:科學(xué)出版社，1982:57－83.

［5］徐挺.相似理論與模型試驗(yàn)［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1982:25－32.

［6］孔祥言.高等滲流力學(xué)［M］.合肥:中國(guó)科技大學(xué)出版社，1999:105－156.

［7］孔祥言，陳峰磊，裴柏林.水驅(qū)油物理模擬理論和相似準(zhǔn)則［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，1997，24(6):56－59.

［8］馬常星.月東稠油油藏井網(wǎng)密度初步研究［J］.特種油氣藏，2002，9(3):24 －28.

［9］蔣平.月海油田月東稠油油藏地質(zhì)特征［J］.特種油氣藏，2002，9(3):18 －19，23.

［10］劉英憲，趙春明，馬奎前，等.一種新的稠油油藏雙曲遞減模型［J］.中國(guó)海上油氣，2012，24(5):34－36.

［11］滕飛.注蒸汽開(kāi)發(fā)稠油油藏開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009，35(7):35－36.

［12］閔令元，孫建芳，郝琳稠.油油田熱采開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)方法研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2004，19(2):25 －26.

［13］許安著，吳向紅，范海亮，等.肯基亞克油田鹽上邊水稠油油藏開(kāi)發(fā)方式轉(zhuǎn)換研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(2):91 －94.