注水开发油田开发层系划分与组合的定量原则和方法
亚洲第三十七页李留仁1袁士义2胡永乐3
（1 西安石油大学，陕西西安，710065；2 中国石油天然气集团公司科技管理部，北京，1000071；3中国
石油勘探开发研究院，北京100083）
摘要：注水开发油田多层合注合采时，由于储层的纵向非均质性，常表现出各层见水时间不一样，井底处各层的含水率不一样，各层的水淹程度不一样，驱替程度不一样，采出程度不一样，各层的吸水量不一样，各层的液产量不一样，油产量不一样，这些层间矛盾。结果导致：高渗透层吸水量高、产液量高、水淹程度高、采出程度高，而低渗层吸水量少、产液量少、水淹程度低、采出程度低，注入水大部分沿高渗层采出，而低渗层不能出力或者说出力小，剩余油多。常采用划分开发层系的方法，克服层间矛盾对开发效果的影响。但在划分开发层系时，常遵循几个大的原则，而没有具体的划分方法。本文认为层间矛盾的本质是各层水驱油推进速度不一样，减缓层间矛盾根本做法，是让各层水驱油均匀推进，都作贡献，采出程度同步。但怎样克服层间矛盾？能否彻底克服层间矛盾？开发层系如何划分与组合才能较好的减缓层间矛盾？本文从两相渗流理论出发，用数值方法求解，给出了明确的答案，同时给出了容易操作的开发层系划分与组合的定量原则和方法，在商河油田得到了较好的应用。
关键词：注水开发，层间矛盾，开发层系
Quantitative Rules and Ways for the Subdivision and Recombination of Layer Series in Water-displacement Rervoirs
Li Liuren1 Yuan Shiyi2Hu Yongle3
(1 Xian Petroleum University，Xian 710065，China；2 Department of Science and technology
伟大的长征Management, CNPC, Beijing 100007,China；3 RIPED，CNPC，Beijing，100083)
Abstract: While water-displacement in multi-layered rervoir, vertical heterogeneity always caus vertical interlayer inconsistency. The subdivision and recombination of layer ries was always ud to resolve this problem. But there are only veral main rules to direct subdivision and recombination of layer ries of development, no quantitative methods. It was think that the interlayer inconsistency is the differences between the water-displacing rate of each layer. On the theory of oil-water flooding, the quantitative ways for the subdivision and recombination of layer ries was provided using numerical method. It was well applied in Shang-He oil field. Keywords: water-displacement ，interlayer inconsistency，layer ries of development
公司总经理
层状砂岩油藏的纵向非均质性造成的层间矛盾是影响采收率的重要因素，为了克服层间矛盾、提高采收率，常采用细分开发层系的方法对油藏进行多层系多套井网开发，细分开发层系时常遵循几大原则这样只是给出了一个语言描述的原则，没有量的概念，不好把握。因此在油田开发实践中，常常是不同油田根据各自地层划分实际情况，采取分段组合开发层系的方法[1-17]，这样的结果层间矛盾仍然突出。本文试图从两相渗流理论出发，给出容易操作的开发层系划分与组合的定量原则和方法。
1 层间矛盾的本质
首先用一个5层模型为例来看层间矛盾。5层模型皆为一维的，长度为200m，横截面李留仁，男，1963年12月生，1986年毕业于华东石油学院采油工程专业，博士，现为西安石油大学副教授，主要从事油气渗流理论与油气田开发方向的研究工作，地址：陕西省西安市西安石油大学石油工程学
积为100m 2，孔隙度为20%，渗透率分别为10，20，30，40，50×10-3µm 2，驱动压差为20MPa ，相渗曲线相同。假定液体不可压缩，任意时间t ，对于某一层来说，在没见水之前，根据多相流理论，其液产量（每一截面处的液流量相等）为
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KA P P q t dx L L t K K K μμμ−=+−+∫ （1） 而在油水两相区内，时刻任意t 含水饱和度的位置由下式确定
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w q t dt df x dS A φ
=∫ （2） 求液产量的(1)式中分母积分项要知道各处的含水饱和度分布，而确定各处含水饱和度分布的(2)式中却要知道液产量。联立(1)式和(2)式可以求出任意时间t ，每一层的液产量和含水饱和度分布。但直接求解比较繁琐困难。我们用时空离散的数值方法求解。
因初始时刻整个储层中都为束缚水，因此由下式可求出初始时刻的液产量
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明清言情小说μ−= （3） 代入(2)式可求出第一个时间步时的含水饱和度分布，再由(1)式可求出第一个时间步时的液产量；再由(2)式可求出第二个时间步时的含水饱和度分布，再由(1)式可求出第二个时间步时的液产量；循环下去，可求出不同时刻，每一层的液产量和含水饱和度分布。图1为油水相对渗透率曲线，含水率变化曲线，含水率导数曲线。图2为求出的不同层的液产量、油产量、含水率，和总的液产量、油产量、含水率变化曲线。图3为不同时刻吸水量或液产量随渗透率的变化曲线。图4为生产800天时不同含水饱和度在不同层中所处的位置。图5为每一层的见水时间随储层物性的变化曲线，拟合出了见水时间随储层物性的变化关系。由图2、3、4、5可以发现：
（1） 渗透率在10~50×10-3µm 2之间，级差是5，就已引起严重的层间矛盾。
（2） 每一层的液产量和总的液产量都随时间增加而增加，但见水前后增加快慢不一样；
（3） 每一层的油产量和总的油产量见水前都是随时间增加的，但见水后都是随时间递减；
（4） 见水后，每一层的含水率和总的含水率都是随时间增加的；
（5） 储层渗透率越高，吸水量越高，见水越早，含水率越高，水淹越严重，液产量越高，
贡献越大；
（6） 储层的吸水量或液产量随储层渗透率的变化不是一种简单的线性关系，而是增加快
得多。800天时，渗透率为20、30、40、50×10-3µm 2的小层的吸水量或液产量分别是渗透率为10×10-3µm 2的小层的吸水量或液产量的4.0、7.6、11.3、15.2倍。渗透率的差别导致的吸水量或液产量的差异要严重得多；
（7） 见水时间随储层渗透率的变化也不是一种简单的线性关系，而要复杂得多。储层见
水时间随储层渗透率与孔隙度的比值呈良好的指数关系：
0.961237203,1k T R φ−⎛⎞==⎜⎟⎝⎠
储层渗透率与孔隙度的比值越大，储层见水时间越短，储层渗透率与孔隙度的比值越小，储层见水时间越长；
（8） 见水后的含水率随储层渗透率的变化也不是一种简单的线性关系，而要复杂得多。
800天时，渗透率为10×10-3µm2的小层还未见水，而其它4个层的含水率已超过90%；
（9） 不同层中含水饱和度前进的快慢不一样，渗透率越高前进得越快，驱替得越彻底，驱替效率越高。
徐复观
图1 油水相对渗透率曲线，含水率变化曲线，含水率导数曲线。
图2 不同层的液产量、油产量、含水率，和总的液产量、油产量、含水率变化曲线。
图3不同时刻吸水量或液产量随渗透率的变化曲线。
图4 生产800天时不同含水饱和度在不同层中所处的位置。网店运营与推广
干她
图5 见水时间随储层渗透率与孔隙度比值的变化曲线
由上述分析可见，纵向矛盾的本质不是每个层的贡献差异，而是水驱油前进速度的差异，造成这一差异的根本原因是储层渗透率与孔隙度比值的差异、流体粘度的差异和相渗的差异。因为流体粘度差异不大，虽在分母上，但其值相对孔隙度比较大，因此粘度的影响较小。因为孔隙度在分母上，其值又比较小，所以储层渗透率与孔隙度比值的的差异影响比较大。因为储层渗透率与孔隙度比值的物理意义反映的是储层的平均孔喉半径，储层的平均孔喉半径越小，水驱油时见水越慢。
2层系的划分与组合的定量原则
若层系划分与组合得合理，一套层系有一定的储量，产能的同时，同一层系内部各小层都要有一定的贡献，更重要的是各小层的含水饱和度推进应该一样快。要做到这一点只要水驱油前缘推进一样快就行了。
此时虽然因各小层的相渗不一样，各小层内的驱替效果有差别，各小层的含水率有差别，但不会差别很大，相对来说各小层的水淹程度和采出程度是比较均匀的。因为各小层内的水驱油前缘运动一样快，水驱油前缘之后的含水饱和度分布也差别不到哪去。痛快的反义词
(1) 式代入(2)式得
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df K P P x dt dS dx L L t K K K φμμμ−=+−+∫∫ (4) 由(4)式可以看出，若每层的相对渗透率一样，若要同一层系内部各小层的含水饱和度推进一样快，只需要各层的/K φ一样，这就是开发层系划分与组合的一个简单定量原则。图6为两个/K φ相等的层的计算结果，第一个层渗透率为30×10-3µm 2，孔隙度为15%，第二个层渗透率为40×10-3µm 2，孔隙度为20%，两个层的/K φ相等皆为200。由图6可以看出，两个层的见水时间是一样的，见水后含水上升规律是一样的，但因物性不一样，各层的吸水量、液产量和油产量还是有差异的。
含水饱和度分布表明水驱油推进速度也是一样的。
图6 /K φ皆为200的两个层的液产量、油产量、含水率变化曲线
