韓 鑫，何志輝，盧 艷

（中海石油（中國）有限公司海南分公司，海南?？?570000）

場圖用于物理量空間展布的可視化表達，物理量又分為標量場和矢量場，通常標量場表達有Marchingcubes 等值面法[1]、MarehingTetrahedral 等值面法[2]、直接體繪制法[3]；矢量場表達有點、線[4]、箭頭[5]表示法、粒子系統(tǒng)[6]、動態(tài)紋理映射[7]法。油藏開發(fā)過程中結合物理量特點一般應用上述方法繪制等值線圖、偽色圖以及流線圖[8]，在動態(tài)跟蹤、措施和開發(fā)調整研究中起到直觀顯示的作用。

水驅油藏開發(fā)中后期一方面由于挖潛潛力減少，另一方面對復雜的水淹程度和水驅強度的認識比較困難，導致剩余油挖潛工作難度越來越大。隨著開發(fā)的進行，油藏含水飽和度影響因素多樣化，單一飽和度模型不能準確反映剩余油的潛力及風險，有必要生成除剩余油飽和度場外更直觀的場圖。同時由于剩余油分布復雜造成挖潛方案優(yōu)化工作量大，有必要應用多場圖聯(lián)合分析，進行油藏開發(fā)中后期調整潛力評估和挖潛策略確定，以簡化挖潛研究流程。

1 油藏水淹情況表征

結合水相分流量方法和相滲曲線指數(shù)式擬合來建立含水飽和度與含水率的關系式，將傳統(tǒng)方法建立的飽和度場圖轉化為含水場圖，可實現(xiàn)對水淹層水淹程度的精細表征。

1.1 含水場圖生成

基于水相分流量方程[9]，推導出含水率和含水飽和度的關系方程：

其中：a、b 參數(shù)可以通過油水相滲曲線進行線性擬合獲得：

式（1）、（2）中：fw-含水率，無量綱；Sw-含水飽和度，無量綱；Kro-油相相對滲透率，無量綱；Krw-水相相對滲透率，無量綱；a、b－擬合系數(shù)；μw-地層水黏度，mPa·s；μo-原油黏度，mPa·s。

利用上述方程，采用Petrel-RE 等商業(yè)軟件可實現(xiàn)飽和度場圖轉化為含水場圖（見圖1、圖2），以認識油藏在縱向上和平面上的含水分布與產水規(guī)律。

圖1 A 油田Z 油組含水剖面圖

圖2 A 油田Z 油組平均含水分布圖

1.2 水淹情況分級表征

同時結合產水和水淹級別劃分，可形成含水階段及水淹情況分布場圖，為油藏的調整挖潛措施提供更充分的依據(jù)和判斷基礎。從A 油田Z 油組含水階段及水淹級別劃分結果來看（見圖3、圖4），平面上整體水驅均勻，高部位水淹程度更低、更有潛力。

圖3 A 油田Z 油組平均含水階段平面圖

圖4 A 油田Z 油組平均水淹級別劃分平面圖

2 油藏水驅程度表征

由于儲層非均質性及開發(fā)井網的影響，開發(fā)中后期油藏水驅程度差異大，應用流場強度的概念可適當表征其差異[10]。水驅程度差異表現(xiàn)為在油藏的某些區(qū)域流場變化劇烈，開發(fā)中期發(fā)育形成優(yōu)勢流場和非優(yōu)勢流場，開發(fā)后期流場分布趨于穩(wěn)定，無調整措施情況下流場不發(fā)生大規(guī)模變化。通過研究油藏流場及其分布，可清晰表征油田不同區(qū)域的驅替狀況，其關鍵是篩選確定合適的動靜態(tài)評價指標。

2.1 油藏流場評價指標的篩選

油藏流場的分布影響因素可分為靜態(tài)和動態(tài)因素兩大類。靜態(tài)因素主要有沉積相、儲層非均質性、膠結程度、孔隙度、滲透率、流體黏度等，反映了油藏允許流體通過的能力。動態(tài)因素主要有油田開發(fā)方式、累積沖刷強度、井的注采量、流體流速、面通量、注采壓差、含水率等，反映了油藏流場中流體實際的流動能力和沖刷強度。通過邏輯分析法產生最終指標間比較獨立、能夠描述油藏流場的評價指標。指標的確定遵循以下三個原則[11]：（1）指標對油藏流場有較為準確的表征；（2）指標應具有較強的獨立性；（3）盡量用最少、最優(yōu)的指標描述油藏流場。

對于水驅油藏，影響油藏流場的靜態(tài)因素如儲層的孔隙度、滲透率及流體黏度等均已確定，其影響直接反映在生產動態(tài)指標中。例如在注采量一定的條件下，物性較好區(qū)域的面通量會大于物性相對較差區(qū)域的面通量。流場的靜態(tài)因素與動態(tài)因素之間屬于過程關系，可將靜態(tài)因素從指標體系中剔除。動態(tài)因素中井的注采量與注采壓差之間為等價關系，可將后者剔除；流體流速與井的注采量之間為因果關系，可將后者剔除；面通量與地下含水率之間為因果關系，可將后者剔除；同時流體流速反映的是面通量隨時間的導數(shù)，兩者屬于過程關系，可將流體流速指標剔除。最終篩選出面通量作為流場評價的唯一指標（見圖5）。

圖5 水驅油藏流場評價指標篩選

2.2 流場強度計算方法

面通量指累積通過的流體體積與橫截面積之比[12]，表征流體的滲流能力，可表示為：

式中：M-面通量，DX、DY、DZ 分別為X、Y、Z 三個方向上的網格步長。

面通量進行歸一化處理后即得到各網格的流場強度，水相流體面通量的處理結果即可用于水驅程度表征。由于面通量數(shù)據(jù)數(shù)值變化范圍大，采用對數(shù)型隸屬函數(shù)對指標進行處理。

式中：L-流場強度值；M-面通量值。

基于油藏數(shù)值模擬模型，具體流場強度的計算步驟如下：

（1）輸出油藏模擬網格X、Y、Z 三個方向的日流量（在ECL 中采用FLOWAT 等關鍵字）；（2）利用式（3）計算油藏模擬網格的日面通量及當前時間的累積面通量；（3）將累積面通量數(shù)據(jù)應用式（4）處理得到全油田的流場強度分布。

2.3 生成流場強度分布圖

流場強度數(shù)據(jù)可借助數(shù)模后處理軟件模塊成圖（見圖6），采用iLoop-RE 數(shù)模后處理軟件生成動態(tài)的流場強度分布圖。根據(jù)油藏水驅流場強度分布，可以直觀了解油藏的水驅狀況，同時也可以輔助分析注采井間的對應關系及生產井的受效情況。

圖6 流場強度分布示意圖

水驅油藏隨著水驅沖刷的進行，驅油效率將明顯提高而殘余油飽和度減小[13]：一是長期水驅沖刷使巖石潤濕性向親水性轉變并進一步增強，從而降低了殘余油飽和度，增大了驅油效率；二是水驅過程中逐漸波及到小孔隙，從而增大了微觀波及范圍，改善了驅油效率。因此流場強度場圖還可輔助進行更加精細的油藏數(shù)值模擬研究。

3 油藏動態(tài)場圖綜合分析

反映水驅油藏水淹情況和水驅程度的場圖不僅提供直觀的動態(tài)認識，更重要的是多種動態(tài)場圖的聯(lián)合分析，可在開發(fā)調整方案部署研究之前進行油藏開發(fā)中后期調整潛力的定性評估和挖潛策略確定，以減少措施方案比選優(yōu)化工作量。

對油藏含水率精細劃分實現(xiàn)對油藏水淹情況的判斷（見表1），同時對流場強度的劃分實現(xiàn)對油藏水驅程度的分級（見表2）。流場級別的劃分依賴于整體上水驅沖刷的程度，與開發(fā)階段、水驅類型有關，需根據(jù)實際油藏開發(fā)情況劃分。

表1 水淹級別分級劃分

表2 流場強度分級劃分（參考）

綜合應用含水場圖、流場強度分布場圖、剩余油分布場圖能有效進行水驅油藏開發(fā)中后期潛力區(qū)識別，并根據(jù)開發(fā)實踐經驗確定挖潛策略（見表3），可實現(xiàn)減少措施方案比選工作量的目的。不難想象，將場圖生成、分級劃分及潛力分類進行集成和程序化，能夠一定程度上實現(xiàn)水驅油藏開發(fā)中后期挖潛方案研究智能化和自動化。

表3 水驅油藏動態(tài)場圖潛力區(qū)分類

4 實例應用

X 油田Z 油組目前有采油井12 口，已進入中高含水期，由于隔夾層發(fā)育、非均質性強，剩余油分布十分復雜，應用油藏動態(tài)場圖綜合分析方法進行潛力區(qū)分類識別并提出相應措施（見表4）。在此分析基礎上進行調整方案設計，部署增加5 口調整井，同時A1H、A4H、A5H 井控水，A1H、A2H、A5H、A7H、A8H 井進行提液，調整前后對比表明，弱優(yōu)勢流場與非優(yōu)勢流場區(qū)域逐漸發(fā)育為優(yōu)勢流場，油藏流場整體的不均勻性得到改善，提高了水驅波及范圍，改善了油田開發(fā)效果，預測油田累增油58×104m3。

表4 X 油田Z 油組潛力區(qū)識別及調整策略建議

5 結論

（1）結合相滲等油藏資料可進一步生成油藏動態(tài)場圖，其中含水場圖和流場強度場圖可對水驅油藏的水淹情況和水驅程度直觀表征，是油田開發(fā)中后期挖潛中剩余油研究可靠和必要的補充。

（2）動態(tài)場圖的聯(lián)合分析，可實現(xiàn)在水驅油藏開發(fā)中后期調整方案研究之前，進行潛力的定性評估和挖潛策略確定，以減少措施方案比選優(yōu)化工作量。