CN112343587A - 一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，先确定产油层段物源方向、古河道方位、砂体内部建筑结构及单砂体韵律类型；确定产层段微裂缝参数，构建待研究区块三维精细地质模型；建立目前开发阶段下油藏预测模型；建立待四维油藏地下流线演化模型，定量评判注采井连通关系及注采对应率，综合识别井组间优势渗流通道位置及平面方位；定量计算水驱前缘推进速度、示踪剂解释波及体积、示踪剂解释渗透率、洛伦兹系数，结合筛选能够表征渗流通道强度的静态指标和动态指标，建立特低渗油藏优势渗流通道评价指标体系及界定参数。本发明对其三维空间展布规律的量化研究，为实现特/超低透油藏优势渗流通道的有效治理，提高原油最终采收率提供保障。

Description

一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法

技术领域

本发明涉及特低渗透油藏优势渗流通道的评价识别技术，具体涉及一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法。

背景技术

注水开发是油田开发的主要方式之一。注入水的长期冲刷造成的油层内部优势通道的发育，会造成大量注入水的低效、无效循环，导致油井含水上升快，油藏水驱动用程度低，严重制约了油田采收率的提高。特别是我国鄂尔多斯盆地延长组、延安组储层物性致密，与胶结疏松的中高渗油藏相比，特/超低渗透油藏开发历史较短、影响开发效果因素更复杂，针对特/超低渗透油藏优势渗流通道形成机理、评价指标、界定参数、分布预测及动态演化均尚缺乏针对性的系统研究，特别是天然裂缝成因类型、产状特征及分布规律对优势渗流通道的影响不明，在注水开发中表现出了较大负面影响，造成注入水无效循环，纵向上水淹级别差距较大，因此需要针对优势流动通道进行研究，确定其发育规律，研究相应的提高采收率措施。

目前识别注水优势流动通道的方法很多，主要有以下几种。①示踪剂方法。该方法监测的示踪剂变化浓度为指标，采用数值模拟方法确定地层中的优势流动通道。其优点是精度高，缺点是成本高，工作量大。②试井方法。以现有的试井理论为基础，测量井底压力的变化规律，解释是否有优势流动通道。该方法的理论性较强，但是实际应用中受到影响因素多，对参数要求的测量精度高，多解性严重。③无因次压降图版法。该方法可以定量识别优势流动通道，但是不能确定纵向上优势流动通道的发育层位。④常规吸水产液剖面法。该方法可以对比纵向上各个层段的吸水产液差异，但是缺少统一的识别标准。⑤油藏工程法。该方法数据来源广，但是解释过程中受到影响因素多，多解性严重。

现有优势流动通道识别技术的主要缺点：①成本高，矿场工作量大，解释时间长，占用人力物力多。②大部分方法无法定量识别优势流动通道，多解性强。③现有方法利用的基础数据需要专门测量，资料来源少，不利于判断。④现有方法理论性强，实际矿场的可操作性弱，不利于在基层推广使用。国外对于注水开发油田优势通道研究起步较早，20世纪50年代，Calhoun首次根据示踪剂测试数据，建立模型估算了油水井间示踪剂的运移速度，此模型可用来估算优势渗流通道的渗透率值。70年代末，D.Yuen、W.E.Brisham和M.Abbaszadeh先后在提出的五点井网中示踪剂流动特性预测方法基础上，提出了用井间示踪资料解释油藏非均质特性的方法。80年代初美国Stanford大学BrishamW.E等人研究出井间示踪剂产出曲线解释方法及相应软件。2003年AldertoniandLake使用多元线性回归进行井间连通预测取得了初步的成功。油田的注入-生产井组之间的连通程度可以通过该线性模型求出的系数或权数进行定量化表征。基于注采比波动率，Yousef， Gent等建立了推测井间连通性的容积模型，提供了一种新的确定井间连通性的方法。2009年，C.S.Kabir提出了一种可用于大孔道识别的、改进的霍尔曲线，而且相应的优势通道地层参数是通过霍尔积分曲线与导数曲线之间的间距定量估算出的。

国内对于优势通道的研究虽然起步较晚，20世纪80年代初，葛家理教授认为高渗透条带会引起注入流体的突进而突进的程度取决于作用于流体的压力场和流体流动阻力。1994年，赵福麟等发表文章，认为孔径超过30μm的孔道为大孔道，并提出了粘土双液法调剖剂封堵地层大孔道的技术。1997年，姜汉桥等提出了用概率统计方法来描述渗透率在纵向上的分布规律通过测井解释资料或常规监测资料建立渗透率分布函数，用数值方法计算了油水井含油层段的高渗通道地质参数，包括渗透率及其厚度和孔道半径，定量估计油层的非均质性。2002年，宋万超等提出了油藏开发流体动力地质作用是控制研究区储层参数变化规律和变化机理及剩余油形成分布的主因，对水流优势通道现象产生的地质环境、动力来源及动力作用方法进行了研究。2006年，王学忠根据平面径向流公式和示踪剂的推进速度得到了优势通道渗透率的计算公式，并根据经验公式进行优势通道的厚度计算。2008年，魏海宝提出了针对优势流动通道发育地层的吸水剖面的测井方法，实际应用效果良好。2012年，牛世忠等利用层次分析法对动静态指标进行权重计算得到优势渗流通道形成的综合指数。

申请号201210449079.7公开了一种采用无因次对比图版来定量识别油藏优势流动通道的方法，首先收集油田的地质参数和流体参数，做出参数分布累积频率曲线，得到相应的分布区间和分布特征。根据目标油藏参数分布特点，组合出相应的数值概念模型，计算水驱开发动态。统计概念模型计算结果，找出吸水、产液量最大小层的吸水、产液参数，进行无因次化处理；绘制无因次参数分布图版，利用聚类分析方法划分优势通道发育空间，得到定量化图版。然后，进行单井无因次参数处理，利用无因次对比图版判断优势流动通道的发育状况。但是该专利仅公布了利用生产动态数据对中高渗油藏优势渗流通道识别方法，并没有提供特/超低渗透油藏优势通道的识别及评价方法。

申请号201710160830.4公开了一种注水优势通道识别和微球封堵粒径选择的方法及装置，涉及海相碎屑岩油气开发技术领域，该方法仅局限于海相的、中高渗油气储层，并且未考虑微裂缝的影响，不适用于本发明所述的特/超低渗透油藏优势渗流通道的识别和评价。

申请号201llO240837.X公开了一种水驱油田优势通道识别方法及装置，应用不稳定压力恢复试井资料对水驱油田开发过程中所形成的优势通道进行识别，该方法包括设置试井典型特征曲线图版步骤；试井井底压力测量步骤；试井井底压力导数计算步骤；绘制实测试井关系曲线步骤及判断优势通道的存在及其发育级别步骤。该方法仅公布了针对中高渗油藏利用不稳定压力试井资料来识别优势通道方法，并不适用于本发明所所述的特/超低渗透油藏优势渗流通道的识别和评价，也未考虑示踪剂监测、古水道方向、天然裂缝特征及水驱流场强度等指标，不能全面、准确评价特/超低渗透油藏优势渗流通道空间发育规律。

现有优势流动通道识别技术的主要缺点：①成本高，矿场工作量大，解释时间长，占用人力物力多。②大部分方法无法定量识别优势流动通道，多解性强。③现有方法利用的基础数据需要专门测量，资料来源少，不利于判断。④现有方法理论性强，实际矿场的可操作性弱，不利于在基层推广使用。目前尽管已形成了一些针对优势通道研究的技术方法，但在应用时研究仅仅是单项技术的研究；各种技术均有其适应性，一方面来自于方法本身的假设条件，另一方面来自于资料；同时，上述研究主要针对胶结疏松的中高渗油藏，由于特/超低渗透油藏储层基质物性极低、天然裂缝普遍发育等特征，其优势渗流通道形成机理、评价指标及界定与常规油藏具有较大的差别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于特低渗油藏地质开发特征的、融合多源数据的特低渗油藏优势渗流通道识别及定量表征的方法，解决了现有技术中只针对中高渗油藏，或仅依靠一种数据来源的，而无针对特低渗油藏优势渗流通道识别及定量表征的技术空白问题。

本发明的另一目的提供一种不同级别优势渗流通道中值孔隙半径、孔隙体积定量计算方法，为有效治理特低渗油藏水窜优势渗流通道、实现注入水的均衡驱替提供理论依据。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

步骤1、收集油田钻井、测井、岩心观察及试油试采资料，确定产油层段物源方向、古河道方位、砂体内部建筑结构及单砂体韵律类型；

步骤2、根据步骤1确定产层段微裂缝参数，进而构建待研究区块三维精细地质模型；

步骤3、根据待研究区生产动态资料，建立待研究区块流体分布模型、岩石物理模型、生产动态模型，并且应用油藏数值模拟技术，拟合待研究区块、单井生产历史，建立目前开发阶段下油藏预测模型；

步骤4、在步骤3的生产历史拟合基础上，建立油藏地下流线分布模型，结合产吸剖面测井、注示踪剂监测，建立待研究区块四维油藏地下流线演化模型，定量评判注采井连通关系及注采对应率，综合识别井组间优势渗流通道位置及平面方位；

步骤5、收集和整理注采井产吸剖面测试及井组间示踪剂动态监测成果，识别单井优势渗流通道纵向发育层位及井组间展布特征，定量计算水驱前缘推进速度、示踪剂解释波及体积、示踪剂解释渗透率、洛伦兹系数，结合筛选能够表征渗流通道强度的静态指标和动态指标，建立特低渗油藏优势渗流通道评价指标体系及界定参数。

优选地，步骤1中，根据收集油田钻井、测井、岩心观察及试油试采资料，分析油层沉积体系、微相类型、砂体叠置关系及单砂体内部建筑结构，确定油层厚度、物源方向、古河道方位及产层段韵律类型。

优选地，步骤2中，裂缝参数包括裂缝发育密度、开度、长度及与注采井连线夹角。

优选地，步骤3中，研究区生产动态资料包括吨油耗水量、累计水油比、分配系数、井间连通系数、过水倍数、流场强度、注采压差与正常压差比值、观测吸水指数与正常吸水指数比值、观测采液指数与正常采液指数比值、含水率。

优选地，步骤5中，筛选的静态指标包含孔隙度和渗透率、变异系数、韵律性、裂缝参数，动态指标包含过水倍数、流体流速和产水率。

优选地，还包括：步骤6、由步骤(5)建立的特低渗透油藏优势渗流通道评价指标参数及识别结果的所有单井成训练样本和验证样本，评价指标为神经网络输入层、表征指标为神经网络输出层以及隐含层组成神经网络，通过样本训练和样本验证最终确定优势渗流通道的神经网络并对未有示踪剂监测解释的井组进行注采井间优势渗流通道的定量预测。

优选地，还包括：步骤7，基于岩石毛管束孔隙结构模型，应用泊肃叶定律推导岩石平均孔隙半径与孔隙度、渗透率方程；应用精细网格容积法定量计算不同级别优势渗流通道孔隙体积、厚度等指标。

与现有技术对比，本发明技术方案产生的有益效果为：

本发明公开了一种基于流场强度的特/超低渗透油藏优势通道识别及表征方法，先深入分析区块沉积体系、砂体结构及裂缝发育特征，构建区块三维精细地质模型；应用流线油藏数值模拟技术，拟合待研究区块、单井生产历史，建立目前开发阶段下油藏预测模型；建立区块每月的地下流线分布模型，定量评判注采井连通关系及注采对应率，结合示踪剂监测，建立区块流线时空演化模型；结合筛选能够表征流场强度的静态指标和动态指标，定量计算综合流场强度，识别储层优势通道。结合注采流线及古水道方位，综合识别储层优势通道，并实现对其三维空间展布规律的量化研究，为实现特/超低透油藏优势渗流通道的有效治理，提高原油最终采收率提供保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明识别表征方法流程图；

图2为本发明构建了H3区块三维精细地质模型图；

图3为本发明建立目前开发阶段下油藏预测模型图；

图4为本发明建立目前开发阶段下油藏预测模型图；

图5为本发明建立H3区块从注水开发至今的流线时空演化模型图；

图6为本发明建立H3区块从注水开发至今的流线时空演化模型图；

图7为本发明建立H3区块流场强度分布模型图；

图8为本发三维空间展布规律的量化研究图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施情况做进一步的说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供了一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，具体包括以下步骤：

步骤1、确定产油层段物源方向、古河道方位、砂体内部建筑结构及单砂体韵律类型。

收集油田钻井、测井、岩心观察及试油试采资料，分析油层沉积体系、微相类型、砂体叠置关系及单砂体内部建筑结构，确定油层厚度、物源方向、古河道方位及产层段韵律类型。

步骤2、综合薄片鉴定、岩心观察和成像、常规测井等资料，确定产层段微裂缝发育密度、开度、长度及与注采井连线夹角等裂缝参数，构建待研究区块三维精细地质模型。

步骤3、研究区生产动态资料包括吨油耗水量、累计水油比、分配系数、井间连通系数、过水倍数、流场强度、注采压差与正常压差比值、观测吸水指数与正常吸水指数比值、观测采液指数与正常采液指数比值、含水率。

步骤4、建立待研究区块流体分布模型、岩石物理模型、生产动态模型，并且应用油藏数值模拟技术，拟合待研究区块、单井生产历史，建立目前开发阶段下油藏预测模型。

步骤5、在历史拟合基础上，建立油藏地下流线分布模型，结合产吸剖面测井、注示踪剂监测，建立待四维油藏地下流线演化模型，定量评判注采井连通关系及注采对应率，综合识别井组间优势渗流通道位置及平面方位。

步骤6、收集和整理注采井产吸剖面测试及井组间示踪剂动态监测成果，识别单井优势渗流通道纵向发育层位及井组间展布特征，定量计算水驱前缘推进速度、示踪剂解释波及体积、示踪剂解释渗透率、洛伦兹系数等参数，结合筛选能够表征渗流通道强度的静态指标和动态指标，筛选的静态指标包含孔隙度和渗透率、变异系数、韵律性、裂缝参数等，动态指标包含过水倍数、流体流速和产水率，建立特低渗油藏优势渗流通道评价指标体系及界定参数。

步骤7、由步骤(6)建立的特低渗透油藏优势渗流通道评价指标参数及识别结果的所有单井成训练样本和验证样本，评价指标为神经网络输入层、表征指标为神经网络输出层以及隐含层组成神经网络，通过样本训练和样本验证最终确定优势渗流通道的神经网络并对未有示踪剂监测解释的井组进行注采井间优势渗流通道的定量预测。

步骤8、基于岩石毛管束孔隙结构模型，应用泊肃叶定律推导岩石平均孔隙半径与孔隙度、渗透率方程。应用精细网格容积法定量计算不同级别优势渗流通道孔隙体积、厚度等指标。该步骤提供一种不同级别优势渗流通道中值孔隙半径、孔隙体积定量计算方法，为有效治理特低渗油藏水窜优势渗流通道、实现注入水的均衡驱替提供理论依据。

为了进一步说明该技术方法的有效性，以某特/超低渗透油藏H3区为例，对本发明实施方式做进一步详细说明，由图1可知，本发明的具体步骤如下：

步骤1、深入分析待研究区块沉积体系、砂体结构及裂缝发育特征基础上，构建了H3区块三维精细地质模型，具体的，包括孔隙度模型、渗透率模型、裂缝模型以及古河道展布模型，如图2所示。

步骤2、应用网格粗化算法建立H3区块流体分布模型、岩石物理模型、生产动态模型，并且应用油藏数值模拟技术，拟合待研究区块、单井生产历史，建立目前开发阶段下油藏预测模型，如图3和图4所示。

步骤3、结合产吸剖面测井、注示踪剂监测等“硬数据”，修正完善流线分布模型，建立待研究区块每个月的地下流线分布模型，定量评判注采井连通关系及注采对应率，建立H3区块从注水开发至今的流线时空演化模型，如图5和图6 所示。

综合流线密度、注水井分配系数以及含油饱和度对H3区块部分注水井组周围的优势流场进行研究。流线越密集，说明流场越强，注水井在流线密集的方向上存在优势流场，也最有可能形成优势渗流通道。

步骤4、筛选能够表征流场强度的静态指标和动态指标，定量计算综合流场强度，建立H3区块流场强度分布模型。如图7所示，H3区块纵向上a小层流场强度最大，优势通道发育，c小层优势通道不发育。平面上，H3区块优势通道呈现西北-东南走向，和该区块的物源方向一致。

步骤5、根据H3区块流场强度范围界限取值表，划分H3区块优势渗流通道级别，如表1所示。结合注采流线及古水道方位，综合识别储层优势通道，并实现对其三维空间展布规律的量化研究，如图8所示。

表1H3区块总流场强度分级统计结果

级别	名称	范围
			1	绝对优势流场	>0.6
2	优势流场	0.3～0.6
			3	非优势流场	<0.3

本发明适用于特低渗油藏地质开发特征的、融合多源数据的特低渗油藏优势渗流通道识别及定量表征，解决了现有技术中只针对中高渗油藏，或仅依靠一种数据来源、无针对特低渗油藏优势渗流通道识别及定量表征的技术空白问题。

本发明将提供一种不同级别优势渗流通道中值孔隙半径、孔隙体积的定量计算方法，为有效治理特低渗透油藏水窜优势渗流通道、实现注入水的均衡驱替提供技术指导。

需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

尽管以上结合附图对本发明的具体实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的、而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明的权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (7)

1.一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、收集油田钻井、测井、岩心观察及试油试采资料，确定产油层段物源方向、古河道方位、砂体内部建筑结构及单砂体韵律类型；

步骤2、根据步骤1确定产层段微裂缝参数，进而构建待研究区块三维精细地质模型；

步骤3、根据待研究区生产动态资料，建立待研究区块流体分布模型、岩石物理模型、生产动态模型，并且应用油藏数值模拟技术，拟合待研究区块、单井生产历史，建立目前开发阶段下油藏预测模型；

步骤4、在步骤3的生产历史拟合基础上，建立油藏地下流线分布模型，结合产吸剖面测井、注示踪剂监测，建立待研究区块四维油藏地下流线演化模型，定量评判注采井连通关系及注采对应率，综合识别井组间优势渗流通道位置及平面方位；

步骤5、收集和整理注采井产吸剖面测试及井组间示踪剂动态监测成果，识别单井优势渗流通道纵向发育层位及井组间展布特征，定量计算水驱前缘推进速度、示踪剂解释波及体积、示踪剂解释渗透率、洛伦兹系数，结合筛选能够表征渗流通道强度的静态指标和动态指标，建立特低渗油藏优势渗流通道评价指标体系及界定参数。

2.根据权利要求1所述的一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，步骤1中，根据收集油田钻井、测井、岩心观察及试油试采资料，分析油层沉积体系、微相类型、砂体叠置关系及单砂体内部建筑结构，确定油层厚度、物源方向、古河道方位及产层段韵律类型。

3.根据权利要求1所述的一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，步骤2中，裂缝参数包括裂缝发育密度、开度、长度及与注采井连线夹角。

4.根据权利要求1所述的一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，步骤3中，研究区生产动态资料包括吨油耗水量、累计水油比、分配系数、井间连通系数、过水倍数、流场强度、注采压差与正常压差比值、观测吸水指数与正常吸水指数比值、观测采液指数与正常采液指数比值、含水率。

5.根据权利要求1所述的一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，步骤5中，筛选的静态指标包含孔隙度和渗透率、变异系数、韵律性、裂缝参数，动态指标包含过水倍数、流体流速和产水率。

6.根据权利要求1所述的一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，还包括：步骤6、由步骤(5)建立的特低渗透油藏优势渗流通道评价指标参数及识别结果的所有单井成训练样本和验证样本，评价指标为神经网络输入层、表征指标为神经网络输出层以及隐含层组成神经网络，通过样本训练和样本验证最终确定优势渗流通道的神经网络并对未有示踪剂监测解释的井组进行注采井间优势渗流通道的定量预测。

7.根据权利要求1所述的一种特低渗透油藏优势渗流通道识别表征方法，其特征在于，还包括：步骤7、基于岩石毛管束孔隙结构模型，应用泊肃叶定律推导岩石平均孔隙半径与孔隙度、渗透率方程；应用精细网格容积法定量计算不同级别优势渗流通道孔隙体积、厚度等指标。

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