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高含水期剩余油分布预测方法研究

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含水 剩余 分布 预测 方法 研究
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第3卷第3期2007年9月新疆石油天然气 007文章编号:1673—2677(2007)035高含水期剩余油分布预测方法研究赖枫鹏,李治平(中国地质大学(北京)能源学院,北京100083)摘要:油田进入高含水后期开发后,剩余油分布越来越复杂,给油田稳产和调整挖游带来的难度越来越大,剩余油分布预测成为高含水期油田的重要内容,是实现“控水稳油”开发战略的重要手段。在大量文献检索的基础上,对剩余油分布研究进行了概述,对四种剩余油预测方法进行了重点阐述,认为剩余油分布预测应强调地质资料的精细化、生产数据的系统完整性,将动静资料合理利用。做到剩余油分布的有效预测。关键词:高含水;剩余油;分布;预测中图分类号:献标识码:般情况下,人们仅能开采出地下总储量的30%左右,这就意味着大约还有60%以上的剩余石油仍然被残留在地下…。从目前水驱油田的开采动态来看,剩余油的分布日趋分散、复杂,开采难度越来越大。剩余油预测是目前石油行业一项迫切需要解决的世界性难题.也是目前石油勘探开发中最受关注的焦点之一,是油田开发的三大核心技术之一“1。目前预测剩余油的方法很多,文献[1]将剩余油的预测方法分为“取心方法”等六个方面,文献[3]将有关剩余油的预测方法归纳为“微观分布研究”,“宏观分布研究”和“饱和度研究”三部分。耳前剩余油形成与分布的研究分为开发地质学方法;油藏工程方法;测井方法;数值模拟方法;高分辨率层序地层学方法和微观剩余油形成与分布的研究6个方面。本文阐述的剩余油分布预测方法是基于油藏工程理论和计算机科学技术相结合的预测方法。1剩余油分布研究国内外许多油田都进入高含水期,而油田的采出程度都不高,进行剩余油分布的研究对于搞好油田的后续开发、稳定和提高采收率具有重要的现实意义。从20世纪80年代开始,研究剩余油分布提高采收率已成为世界各国石油生产中普遍关注的问题。国内外都在积极探索应用不同方法研究水驱油田特高含水期的剩余油分布”1。目前,确定剩余油分布的主要研究手段有:测井、油藏工程、岩心分析、油藏数值模拟和试井等方法,俞启泰等对这些方法进行了分析比较.并作了比较全面的评价㈨。我国的剩余油分布研究工作早在“六五”期间就已开始,相继开展了油田、油藏、区块、单井以及岩心等不同地质规模下剩余油的空间位置、形态、数量以及剩余油随时间变化的研究工作,主要采用了油藏数值模拟”’6j、井间示踪剞o“、神经网络、沉积相、测井、灰色理论及数理统计等技术研究剩余油分布规律,为油田方案调整提供了依据。目前,我国研究剩余油分布的技术和手段基本具备,同国外主要产油国的技术水平接近,但在油藏管理方面和动态监测系统的重视程度方面存在一定差距”1。在聚合物驱剩余油研究方面,国外除了应用水驱常收稿日期:2007—03—30作者简介:赖枫鹏(1981一)。男。博士研究生。主要从事油藏工程、提高采收率方面的研究。万方数据新疆石油天然气 2007芷规方法外,还主要采用了现代物理模拟、井间电磁测量阳]、井地电位测量””、体积、数值模拟等方法.我国研究聚合物驱剩余油分布的技术和手段同国外技术水平差距不大。张昌民、樊中海等把剩余油有关方法归纳总结为3大类:①一维纵向研究方法;②二维平面研究方法;③三维空间研究方法””。俞启泰”1把剩余油研究分为4个级别:微规模、小规模、大规模和宏观规模。冉启佑””将剩余油的研究方法总结为:取心方法、开发地质学方法、测井解释、地震、油藏工程、数值模拟、流线模型、生产测井、测试分析和检查井资料分析等9种。在油田开采的各个阶段,随着各类测试资料的丰富和牛产动态数据的积累,剩余油分布的研究逐渐向定量化、精细化的动态预测方向发展。在认识剩余油的分布规律后,如何高效合理开采剩余油仍是当前面临的难题。在今后的开发过程中,还需要根据油田剩余油的分布特点研究出更多、更实用的开采技术。2剩余油分布预测方法高含水期油藏剩余油分布预测方法已经成为国际石油界讨论的重要议题之一。地质研究人员的任务就是在高含水油藏中寻找含水相对较低的剩余油分布区,而油藏工程师的任务则是根据地质模型,利用现场生产的动、静态资料对剩余油的变化规律做出判断并进行预测分析。2.1数值模拟技术预测剩余油分布油藏数值模拟技术从上世纪50年代开始研究至今,已发展成为一项较为成熟的技术。同时,油藏数值模拟也是定量描述剩余油在储层中的分布并实现可视化的一项成熟技术。通过模拟可以客观地描述出地下流体的分布及运动变化规律,确定剩余油的三维分布,预测剩余油富集区域。对于具有较长开发历史的高含水期或特高含水期油田来说,不同开发时期储层岩石和流体性质都会发生较大的变化”“,常规数值模拟方法没有考虑岩石和流体性质的变化,因此其结果的准确性较差。对于地质条件较为复杂的油藏来说,笛卡尔网格不能精确地描述油藏的边界形状、断层、砂体尖灭等复杂的地质条件,此外笛卡尔坐标亦存在严38重的网格取向效应““。采用分阶段数值模拟方法可以解决油藏开发过程中岩石和流体参数变化的问题““:采用垂直平分网格…1划分方法可以精细地描述复杂地质现象。历史拟合调参是数值模拟研究的重要部分,拟合结果与实际不符,数值模拟结果一定不正确,而拟合结果与实际相符,数值模拟结果也不一定正确,只有对地质模型的参数调整与实际地层的物性特征相一致或相似,数值模拟的结果才能正确反映油藏开发历史。盖英杰等“”提出将油藏的开发历史按照不同的原则进行阶段划分,划分的方法可以根据重大开发方案调整的时期(如加密井网、调整注采系统)划分;也可根据开发阶段(如产量上升阶段、稳产阶段、产量下降阶段)划分。根据不同开发阶段的地质、动态资料建立不同模拟阶段的地质模型和动态模型进行油减数值模拟研究,拟合凋参过程中充分考虑储层物性的变化,实现储层物性参数与开发历史的“拟合”。分阶段数值模拟是对常规数值模拟方法的一个改善,是高含水期油藏数值模拟技术发展方向之一。通过实例分析,得到在不同开发阶段,油藏剩余油分布受不同阏素的控制。弹性开发阶段,油藏剩余油主要受储层物性的差异性以及井网方式所控制;水驱稳产开发阶段,注入水对储层物性的改造及对高含水期剩余油分布起到较大的控制作用㈨。数值模拟的预测精度不可避免的受到多种因素的影响。地层对比的多解性、储层物性参数求取的不确定性以及储层非均质描述的局限性是影响数值模拟精度的主要地质因素。此外,相对渗透率曲线的选取、动态数据的获取及数值模拟软件本身都存在较大的不确定性,这些都会影响到油藏数值模拟的精度。因此,在剩余油分布预测过程中,不能过分依赖数值模拟。应该综合运用地质、地震、测井、油藏工程、数值模拟等多学科知识进行研究,以提高剩余油饱和度的预测精度”“。2.2神经网络技术预测剩余油分布神经网络模式识别技术通过~个非线性可动系统,对事物进行识别和分类,是人脑思维的一种模拟和抽象。它是通过模仿人脑神经传导原理,建立数学模型,并由神经元相互连接而成的网络。目万方数据第3卷第3期 赖枫鹏等:高含水期刺余油分布预测方法研究前应用最广的神经网络模型之一是通过误差反向传播算法来训练网络,典型的含层及输出层组成.具有三层结构的前馈式网络。神经网络的学习过程,是一个按照学习算法不断减少输出误差的自适应过程。首先给网络提供一些训练样品,再把网络的实际输出与期望输出作比较,然后根据偏差情况修改各神经元的连接权及阀值,使整个网络不断朝着逼近期望输出的方向作调整,直到所有样品误差之和小于误差要求为止““…。研究剩余油的方法很多,但是利用现有的检查井资料,通过人工神经网络识别方法,一直是生产中预测剩余油的切实可行的途径”“。用神经网络判别水淹程度的技术关键之一是利用检查井资料,建立一个确实可信的、判别精度高的模型;其二是在诸多的剩余油影响因素中,选取何种类型的输人和输出参数。因为选取的输人参数应该是影响储层可动剩余油的主要因素。确定影响储层可动剩余油的因素,要由检查井资料和油层动静态分析中得出。在利用测井资料进行精细地质研究的基础上,结合开发动态分析,从而分小层对各井点的水淹程度和含油饱和度进行判别,进一步绘制出储层可动剩余油分布图,从而进行储层可动剩余油的分布预测…o。针对海上非注水开发的边、底水油藏特点,高兴军等…态资料研究剩余油饱和度变化率、进而预测剩余油饱和度分布规律的新思路。核心是根据目前已有的动静态资料中关于不同时期含水饱和度的信息,计算单井所在位置的含水饱和度变化率。把含水饱和度的变化率与各种动静态指标通过神经网络技术建立起学习网络,从而可以对其它未知井区进行含水饱和度变化率的预测。在已知原始含水饱和度的情况下,根据含水饱和度的变化率,预测目前的含水饱和度分布。神经网络方法只是定性判别储层可动剩余油的方法之一,定量的判别有待于深入研究。神经网络技术对于建立复杂的多因子的映射关系是比较有效的,但应注意学习样本的合理性和典型性,并对预测的结果进行细致的分析。2.3利用试井资料预测剩余油分布试井确定的井筒压力是地层流体渗流的直接反映,它携带了地层流体以及储层特性的信息,其中也必然包括剩余油分布的信息。利用试井方法进行剩余油分布的研究,不仅可以得到整个泄油范围内的剩余油饱和度,并且在油田开发过程中可随时测取,能反映油藏全面的、动态的特征和开发现状‘…。文献…1提出了用注水井及见水油井现代试井解释剩余油分布的两种新方法。对于注水井试井,利用试井数据得到拟表皮因子及前缘含水率导数”41,从而使用图版法确定了相对渗透率曲线‘“圳,在此基础上分析剩余油饱和度分布‘”删:对于见水油井,利用具有移动流体界面的多区油藏近似的方法,建立了见水后油井影响区域内的数学模型,并求出了井底压力的解析式。通过分解,得到了地层不稳定渗流的影响因子,并建立和利用神经网络的逼近映射求取地层的相对渗透率曲线。针对见水油井区域内的特征,推导了相应的饱和度推进方程,结合所求的相对渗透率曲线,得到了见水油井区域内的剩余油饱和度的分布…o。文献[31]提出把数值模拟应用于试井研究,对单井的压力动态进行精细模拟,来预测、检验单井的压力动态,发现复杂油藏条件下的压力反映特征,进而求取地层参数,找出储层参数变化的空间分布规律,为搞清剩余油分布提供更加合理的基础数据。利用试井数据结合所求相对渗透率曲线,可得到地层内的剩余油饱和度分布。将试井技术与测井技术有机地结合起来,应用地质统计、分形随机模拟、数值模拟技术进行剩余油的综合预测。2.4高含水期剩余油分布综合预测高含水期油藏剩余油分布的共同特点就是相对分散、复杂,影响因素多,但其主控因素是微构造、沉积微相一岩石相、储层非均质性、流动单元和油藏开发模式等,因此以剩余油分布主控因素为基础和依据,以静、动态相结合的方式,在地质条件约束下,精细、定量、综合的进行剩余油分布预测是较为行之有效的方法。以高含水期剩余油预测为目标的流动单元、沉积微相一岩石相、油藏地质建模等地质特征再认识和油藏精细描述研究为基础,结合油藏工程研究、开发动态分析,应用高密度节点和阶段数值模拟技术进行剩余39万方数据新疆石油天然气 2007正油定量预测,将表征储层特征的“静态”和表征油藏开发变化的“动态”有机结合起来,形成高含水期油藏剩余油综合预测方法”“。剩余油的分布受控于地质因素(油藏静态)和开发因素(生产动态),文献…1提出将动、静资料结合研究剩余油分布的方法。静态的研究着重于沉积微相及储层非均质性的研究;而动态的研究着重于研究水淹情况的变化,并分析来水突进的方向;结合的办法采用灰色关联法。灰色关联分析法是灰色理论中的重要内容,它是根据系统各因素间或各系统行为间发展态势的相似或相异程度,来衡量关联程度的方法”J。灰色理论用于剩余油分布研究本质上就是多参数综合评价,所用资料为静态储层资料与动态生产或测试资料,并以灰色关联法为核心确定主控因子、进行因子关联分析、综合评估剩余油相对分布。灰色关联法的核心内容是权系数的确定,合适的各因子权系数的大小直接影响剩余油的相对分布”1。油藏油水运动规律受生产制度、沉积微相及储层非均质性控制作用较强,各油藏剩余油分布规律各有不同。动、静态资料结合的综合预测方法是剩余油分布预测的有效途径。3剩余油技术发展趋势目前研究剩余油形成与分布的方法很多,包括开发地质学方法、油藏工程方法、测井方法、数值模拟法、高分辨率层序地层学法以及微观剩余油研究;剩余油主要研究技术有油藏精细描述技术、油藏精细数值模拟技术、动静态描述相结合技术、多学科结合技术以及系统分析技术。剩余油分布主要受静态储层和动态注采状况双重因素影响。储层因素是根本的、内在的因素,注采状况是影响剩余油分布的外部因素。剩余油挖潜要综合地质和开发2个方面的因素,采取动态和静态、多学科结合、系统分析的方法,来降低剩余油饱和度、提高原油采收率。剩余油技术已经朝多学科综合的道路发展,运用多种方法对剩余油分布进行研究。剩余油分布研究应该贯穿于油藏的整个开发阶段,随着资料的逐渐完善,选取针对性强的技术进行剩余油分布研究,提高剩余油分布研究的精度;我国大多数油田加都处于三采阶段,如何对三采阶段的剩余油分布规律进行定量描述成为油田挖掘产量的关键,因此应注重三采后的剩余油分布研究技术;在发展地质、开发方法的同时应关注工艺技术的改进,做好配套采油工艺技术的改进才能更全面的做到剩余油技术的提高。4结语通过大量的文献查阅,发现国内外对剩余油分布的研究是十分重视的,剩余油是石油资源未来开发的主要对象。目前国内外对剩余油形成、剩余油影响因素、剩余油分布研究均取得了一定的成果。剩余油预测方面,目前朝综合研究的方向发展.在完善地质成果的同时综合运用多种模拟技术对剩余油分布进行预测,为剩余油开采提供依据。参考文献:[1]林承焰.剩余油的形成与分布[M].东营:石油大学出版社.2000:1—5.[2]俞启泰.俞启泰油田开发论文集[M]出版社,1999.12。772—776.[3]俞启泰.关于剩余油研究的探讨[J]发,1997,24(2):46—50.北京:石油工业石油勘探与开【4]陆建林,李国强,樊中海.等.高含水期油田剩余油分布研究[J].石油学报,2001,22(5):48—52.[5]谢俊,张金亮.剩余油描述与预测[M].北京:石油工业出版社。2003:l—13.[6]胡雪涛,李允.随机网络模拟研究微观剩余油分布[J].石油学报.2000,7(4):152—156.[7]李淑霞,陈月明,冯其红,等.利用井问示踪荆确定剩余油饱和度的方法[J].石油勘探与开发,2001,28(2):73—75.[8]刘宝瑁,谢俊,张金亮.我国剩余油技术研究现状与进展[J].西北地质,2004,37(4):1—6.[9] 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