分层开采的渗透率级差界限数值模拟研究

李 坤，喻高明 (长江大学石油工程学院，湖北 荆州 434023)

刘佳鹏 (中石油辽河油田分公司物资公司，辽宁 盘锦 124011)

分层开采的渗透率级差界限数值模拟研究

李 坤，喻高明 (长江大学石油工程学院，湖北 荆州 434023)

刘佳鹏 (中石油辽河油田分公司物资公司，辽宁 盘锦 124011)

储层层间物性差异是影响非均质油藏水驱采收率的重要因素之一，而主力层分层开采的渗透率级差界限是缩小层间矛盾，获得较大的采收率重要参数。针对某油田的具体情况，主要考虑纵向非均质性与垂向渗透率级差对开发效果的影响，利用油藏数值模拟方法，依据主力层渗透率与小层纵向分布情况，来设计模型的渗透率与小层厚度，并将小层以不同形式组合开采，得出不同的渗透率级差，以此来研究主力层分层开采的渗透率级差界限。模拟结果表明，采用该方法可以确定渗透率级差界限，因而能够为油田在主力层的分层开采提供指导。

分层开采；渗透率级差界限；数值模拟

影响油藏水驱采收率的因素很多，大体上可分为地质因素和开发因素两大类。地质因素中，油藏渗透率纵向非均质分布是影响油藏水驱采收率的一个重要因素，可用微旋回性、分布类型、变异系数、平均渗透率、垂向渗透率与水平渗透率之比以及渗透率具体排列位置6个参数来描述[1]。针对某油田的具体情况，笔者主要研究了纵向非均质性与垂向渗透率级差对采收率的影响，利用数值模拟方法，确定了分层开采的渗透率级差界限。

1 地质模型设计

表1 主力层渗透率

渗透率级差是指油层最大渗透率与最小渗透率之比[2]。针对某油田的具体情况，渗透率级差界限的设定以某断块主力层的渗透率为依据(见表1)，确定分层开采的渗透率级差界限。渗透率级差界限剖面模型根据主力层渗透率与小层纵向分布情况，来设计模型的渗透率与小层厚度，并将小层以不同形式组合开采，从而得出不同的渗透率级差，以此来研究主力层分层开采的渗透率级差界限。

该研究建立在层间无窜流的基础上，利用数值模拟的方法，考虑油藏非均质因素的影响，建立网格为网格数20×1×3的剖面模型[3]，模型层内均质，X方向网格步长为15m,Y方向网格步长为150m，Z方向网格步长为3m，孔隙度为23.6%。不同级差下的渗透率如表2所示，纵向渗透率设为0[4]。模拟时间为20a，定油生产，采油速度为3%。此外，应保持注采平衡以保证地层能量充足。

2 渗透率级差界限确定

正韵律油藏在渗透率非均质性上表现为从上至下渗透率依次增大，反韵律油藏则与之相反。根据韵律性不同，笔者研究了级差分别为3、4、5和14的含水率随时间变化的情况，结果如图1所示。由图1可知，当渗透率级差为3时,含水率上升缓慢；当渗透率级差为14时,含水率上升十分显著。因此，无论是正韵律还是反韵律，渗透率级差越小，含水率越低，无水采油期越长。反之，渗透率级差越大，含水率越高，无水采油期就越短。

表2 不同级差下的渗透率

根据模型设计，考虑韵律性和级差的不同， 研究了正、反韵律地层在不同级差下的日产液量随时间变化的情况。正、反韵律地层在级差3、14下的日产液量与时间关系图分别如图2和图3所示。由图2 和图3可知，正、反韵律地层条件下，高渗层的日产液量随级差的增大而增大，而低渗层的情况刚好与之相反。

图1 正、反韵律地层不同级差下含水率对比图

图2 正、反韵律地层在级差3下的日产液量与时间关系图

在确定渗透率级差界限时，还需要考虑厚度的影响。根据油田主力层的厚度范围，分别选取具有代表性的厚度值3、5和10m进行模拟研究，从而得到不同级差下单层采液量占总采液量的比例(见表3)。从表3可以看出，级差越大，低渗层采液量与总采液量之比越低，当该值低于10%后，层间干扰严重，不利于合层开采[1]。当层厚为3m时，正韵律与反韵律地层的低渗层产液贡献率[5]基本相当，此时，正韵律地层与反韵律地层的渗透率级差界限相等，正、反韵律地层的渗透率级差界限均为4。当厚度分别为5、10m时，不同韵律地层的产液贡献率差异逐渐变大，正韵律地层与反韵律地层的渗透率级差界限不相等，其原因是层厚较小时，重力分异作用不明显，其对产液贡献率的影响明显小于级差的影响，随着层厚的增加，重力分异作用明显增强，此时正韵律地层低渗层产液贡献率变小，反韵律地层低渗层产液贡献率变大。因此，当层厚为5m时，正韵律地层的界限为4，反韵律地层的界限为7；当层厚为10m时，正韵律地层的界限为3，反韵律地层的界限为13。

图3 正、反韵律地层在级差14下的日产液量与时间关系图

表3 不同厚度、不同级差下单层采液量占总采液量的比例

3 结 语

主力层分层开采的渗透率级差界限的确定对缩小层间矛盾、判断层间干扰情况并制定分采合采方案有非常重要的作用。利用数值模拟方法能够确定分层开采的渗透率级差界限，可为油田在主力层的分层开采提供指导。

[1]李允.油藏模拟[M].北京：石油大学出版社，1999.

[2]陈民锋.严重非均质油藏开发层系重组渗透率级差界限研究[J].中国海上油气，2007,19(5):319-422.

[3]李全勇，李顺初，李伟，等.基于解的相似结构的均质油藏渗流模型[J].天然气与石油,2011，29(2)：40-42.

[4]周延军.不同渗透率级差组合与水驱采收率关系研究[J].长江大学学报(自然科学版)， 2011,8(3):55-57.

[5]刘刚,李治平,冯彬.基于预处理GMRES算法的油藏数值模拟研究[J]. 天然气与石油，2011，29(5)：43-46.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.027

TE355.2

A

1673-1409(2012)04-N080-03

2012-02-18

李坤(1983-)，男，2008年大学毕业，硕士生，现主要从事油藏工程与数值模拟方面的研究工作。