潜山裂缝性油藏见水规律及裂缝分布规律分析方法

第46卷第1期石油钻探技术V o l.46N o.l
2018 年 1 月P ETR O LEU M DRILLING T E C H N IQ U E S Jan. ,2018
◄油气开发#doi：10. 11911/syztjs.2018033
潜山裂缝性油藏见水规律及裂缝分布规律分析方法
朱志强，李云鹏，吕坐彬，孟智强，杨志成
(中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300459)
摘要：潜山裂缝性油藏的裂缝分布随机性强，非均质性差别大，导致开发过程中油井水淹规律复杂，但目前还没有识别地下储层裂缝分布的有效方法。

为此，以渤海J Z S潜山油藏为例，利用其丰富的动态资料，分析了不同
油井的见水特征，总结得出了该潜山裂缝性油藏“台阶形”见水特征及由局部裂缝见水逐渐发展为整体见水的含水率
上升规律；基于该潜山裂缝性油藏的见水规律，选取剖面压力均等模型作为裂缝性油藏见水预测模型，通过拟合实际
油井的见水特征反算了地下裂缝的分布情况，分析得出潜山裂缝性油藏具有较强的非均质性以及其裂缝具有对数正
态分布的特征。

研究认为，将裂缝对数正态分布这一特征作为约束条件应用到潜山裂缝性油藏的地质建模中，可在
很大程度上提高该类油藏含水率拟合结果的准确性，这对类似裂缝性油藏的数值模拟和有效开发具有借鉴意义。

关键词：裂缝性油气藏；潜山油藏；见水规律；裂缝分布；对数正态分布；数值模拟
中图分类号：T E344文献标志码：A文章编号：1001-0890(2018)01-0117-05
An Analytical Method for Fracture Distribution and Water Production
Regularity in a Buried-Hill Reservoir
Z H U Zhiqiang,LI Yunpeng,LYU Z u o b i n,M E N G Zhiqiang,YANG Zhicheng
(T ianjinB ran c h o f CNOOC(China)Co.L td. ^Tianjin$00459^China)
Abstract ： The fracture distribution i n a buried-h i l l reservoir characterized by strong randomness and
high degress of heterogeneity, resulted in complex water flooding regularity in the development of o i l
wells.There was no effective method to identify the distribution of underground reservoir fractures in the
last fewyears.In order to solve the problem,the Bohai JZS buried-hill reservoir was taken as an example to
analyze the features of water production in different o i l wells by using abundant dynamic data,together
with obtained water cut rising regularity,i. e. water produced in footstep style gradually from local frac­
tures to a l l fractures.Based on the water production regularity in the buried-hill reservoir,a homogeneous
pressure profile model was selected to predict the water production in fracture reservoir,and versely to the distribution of underground cracks by fitting the water production characteristics of actual o i l
wells. After that,the investigations arrived at a conclusion,considering the buried-hill reservoi strong anisotropy,with the characteristics of log-normal distribution of fractures.Researc that the log-normal distribution of fractures could be taken as a constraint in the geologic m odeling
ied-hill fracture reservoirs and could be used to improve the accuracy of history matching the water cut in
these reservoirs,providing valuable references for numerical simulation and high-efficiency development of
similar fracture reservoirs.
Key words： fracture reservoir；buried-h i l l reservoir；water breakthrough rule；fracture distribution；log-
normally distribution；numerical simulation.
随着成像测井技术的日趋成熟，对潜山裂缝性
油藏井眼 裂缝的识别越来越准确，而对井间裂缝分布的识别，虽然相关理论研究比较多，但截至目 尚未 ，更没有成熟的技术[19]。

近年来，国外主要从核磁测井技术方面开展了相关研究，同时认为多波多分量地震技术是比 的手
收稿日期：2017-06-01;改回日期：2017-11-01。

作者筒介：朱志强（1985—％男，河北磁县人，2009年毕业于中 国石油大学（华东）石油工程专业，2012年获中国科学院流学专业硕士学位，工程师，主要从事油藏工程、油气田开发等方面的研究工作。

E-mail:zhuzhq2@cnooc. com. c n。

基金项目：国家科技重大专项“渤海油田加密调整及提高采收率油藏工程技术示范（编号&016Z X05058001)资助。

2010 2011 2012 2013 2014年份
(a)油井1
2010 2011 2012 2013 2014 2015
年份
(b )油井2
段，但该技术还处于探索阶段[1(*14]。

储层裂缝成 因、空
三维分布预
研究储层裂缝的出
发点和归宿点，建立既能反映裂缝分布规律、又能满 油藏工程研究需要的储层裂 裂
；油开发的关键，这就 裂 油藏研
究现状，针对某一具体的、典型的 裂
油
：
行步研究和探讨。

JZS 油藏为渤海油田首个投入开发且规模最大的 裂
油藏，岩性为片麻岩
裂岩类，
储集空 为裂缝和
，其中 裂
为发，其次为碎裂质的粒
和。

该油藏层 度变化较大，渗透性非均质 ，具有明
显的双 质特征。

油田J Z S 潜山油藏的典型性及其具有 的 ，笔者以该油藏为例，利用其丰富的生 f
态
分
油藏见水规律，并通过拟合实际油井的含水规律反算地下裂缝的分布情况，从而为分
裂 油藏见水规律及裂缝分布规律提供可的。

1油藏见水特征
J Z S 潜山油藏2010年投产，油井部署在油藏的 高部位，大多为钻穿多条裂缝的水平井，注水井部署 油
部位，形成顶采底注的井网。

该油藏油井能高，见水后产量递减快，
的油井表
现的见水特征，如图1。

2010 2012 2014 2016 2018 2010 2012 2014 2016 2018
年份
年份
(c )油井3
(d )油井4
图1 JZ S 潜山油藏不同油井见水特征
Fig. 1 Features of water production in different oil wells
of the JZS buried-hill reservoir
油井1位于油 部位，投产1年内开始见
水，含水率迅速上升至20%左右，该含水阶段稳定 时
，约为1年，而后含水率迅
到80%，进入含水阶段；油井2 油藏中
，无水采油期稍长，约2年，见水后含水率
40%，持续时间稍长，约2年，而后
发展为高含水阶段；油井3
油
部位，无水采油
，约3年，含水率缓慢，目前仍处 含水阶段，预测后：渐
发展为高含水阶段;油井4
油藏最高部位，由于
井间存在大裂缝窜流导 含水率 快，
注水井停注后，含水率 ，目
生产7年，
仍处
含水 段。

从
4 口油井的见水情况来看，油井见水特
征多表现为“台阶形”，“台阶”的形成是裂缝非均质 性造成的。

第一“台阶”往往是大裂缝见水，见水时
决于油井 的
，含水率 “台阶”幅度取决于大裂缝(最先见水）的比例，次级裂缝见水前 含水率“台阶””
，且油井
越高，含水率
“台阶”稳定时间越长，下一含水率上升“台阶”则表
级裂缝开始见水，含水率
步
，“台阶”幅
度取决于次级裂缝(其次见水）的比例。

2油藏含水上升规律
分析J Z S 潜山油藏不同位置油井的见水特征，
双
质的特征，可知该油藏的含水率
般表现为局部裂缝见水 发展为
见水的演化规律，具体可划分为4个阶段，
2。

⑷第三阶段 （d )第四阶段
图2 JZ S 潜山油藏见水发展规律
Fig. 2 The regularity of water production and de­
velopment in the JZS buried-hill reservoir
1)投产初期，油井依靠弹性能开采，注水井注 入量较少，油井表现为产量高、含水率低，存
段
118
油钻探 技术2018年1月
o o o o o 0
8 6 4 2
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8 6 4
2
第46卷第1期朱志强等.潜山裂缝性油藏见水规律及裂缝分布规律分析方法-119-无水采油期，该阶段油藏含水率一般低于20%，以
裂缝供油为主。

2% 开采时间延长和注入水量增加，部分油
井开始见水，此时油井以大裂缝窜流见水为主，油井
含水 大，低部位油井的含水率部位油
井 ，含 水 率 ，水 大 裂
，含水率在20%〜40%，裂缝供油下 快，但仍
为 供油系统，基质出油比例快 大。

3) 开采程度 步 ，注入水 力口，低部位油井全井段水淹，表现为高含水率特征，高部位 油井仍以裂缝见水为主，含水率 现为“台阶形”，油水界面 裂缝发育和 程度 ，为连续非水平面，该阶段含水率在40%〜85%，基质 裂缝供油比 当，基质成为产量接替的关键，这一段适合以 水的开发方式增大基质和裂缝的
流体交换量，从而促进基质发生渗吸。

4) 油水界面 步 个潜山顶面，油井基本水淹，含水率大于85%，基质大部分被水，基质出油动力减弱，出油量下降，大部分裂缝见水，油 入开发晚期，步强化注水方式，使更小的裂缝也参与渗流，增大基质的渗吸深度和程度。

该阶段用异步的开发方式，很多裂 油 步 的开发效果'5(。

3裂缝见水模型选择及裂缝分布计算
分析见水规律认为，导致裂缝性油藏油井不同 见水特征的 因有2个！）油井在油 的位，也就 离油水界面的远近或 井间的距离，由油 的特征所决定，部署井网时应尽可能增
大 井间的距离以延缓水窜&)注采井间裂缝的
发育特征，级次裂缝的比例存 ，与、研究裂缝发育程度对见水规律的影响。

裂 油藏中，级次裂缝存，见水时 。

见水过程中，必定是
大裂缝先见水，然后 级裂缝见水，最后是小裂见水。

裂缝中各级次裂缝的比，见水曲
线 。

另外，裂缝中的水驱油过程可近似为塞式 。

可见，上述特点非经 I型中剖面压力均等模型的 ，因此，选 面压力 为裂 油藏理论见水恰当的。

，笔者建立了裂 油藏见水， 3 。

图3潜山裂缝性油藏见水模型
Fig. 3 Model for water production in buried-hill frac­
tured reservoir
建立潜山裂缝性油藏见水模型的假设条件，为显著的特层细分为N个小层，每小层均为活塞式水驱油。

油藏中N个小层恰恰可以 N条裂缝，在该 的考虑重力
作用的影响，产水量和产油量的计算公式分别为[16(:
=-d.K'h A x+^w^sin #)(1)
+ X i= i
Q。

-A"'h A r%(L|Q M s n#)⑵
式中：Q w为 水量，rn3/d;d为模型宽度，m; +w为水的黏度，@，< - s;A为模型第i小层的绝对 渗透率，m D;A h为模型单层厚度，@;A fw为水相相对渗透率;$为压力梯度，3Pa/m&w为水的密度，kg/L;g为重力加速度，m/s2&为模型倾角，#) Q。

为 油量，m3/d;+。

为油的黏度，m P a - s;
为油相相对渗透率为油的密度，kg/L。

分析可知，裂缝的分布规律对见水规律起决定作用。

，裂缝的分 机 ，井间裂的分布目前尚无很好的预测方法。

为此，笔者采 用统 ，统计了 JZS 油藏多口探井的裂缝开度 井 果 。

统 发 现 ，裂 开 度 为0. 001〜1. 000 m m，但是，只知道裂缝开度范围还不 够，还需要研究 开度的裂缝的比例。

为了研究，首先从数 度 裂缝开度分布规律
符合线性分布、指数分布、正态分 数正态分布4种模式（见图4)，然后 种模式进行对比分。

4种模式的裂缝开度通过L B M模型转 换为渗透率[17]，代入 裂 油藏见水 行算，并绘制含水率与可 量 程度的关系曲
线 $果 5。

-120-石 油 钻探技术2018年1月
图5不同裂缝分布下的含水率与采出程度关系曲线
Fig. 5 The relationship between water cut and recovery degree under different distribution of fractures
从图5可以看出：裂缝开度符合线性分布规律时，整体非均质 弱，油井见水晚$5%的可 f 量 含水阶段 ；而当裂缝开度 数正态
分布规律时，整体非均质 ，油井可 量采出
程度达到20%时开始见水，且早期含水率卜较快，水沿大裂 早窜 ，该阶段含水率
稳定在20%〜！0%，待次级裂缝突破后含水率 ‘步 ，含水率上升规律表现为“台阶形”，与油井实
际见水规律最为相似。

统计J Z S潜山油藏21 口油井的见水情况发现，其中13 口油井的见水具有明显的 形含水率上特点，对照 ！种模式，裂缝分布多数 数正态分布的特征；另外，多数油井见水时可 量采
出程度在20%〜25%，对照 4种模式的计算结果，最为接近的是裂缝指数分布和对数正态分布。

综 2方面，认为 油藏的裂 具 !强的非均质性，呈对数正态分布规律。

文献调研发现，高速公路的混凝土路面在自然
下形成的裂分布规律多为对数正态分
[18]，研究结果 ，进一步验证了笔
者 裂缝分布规律的合理性。

4裂缝分布规律的应用
裂缝性油藏一般采取双重介质建模方法，赋予 裂缝与基质 的。

立的网格尺寸大，裂缝时存 大的 ，粗化处理会造成大裂缝的比 大，导致用 立的油藏模型计算的含水率 度比实际要快。

明确了裂缝的分布规律后，可将裂缝的对数正态分布特征作为约束 用到 裂 油 过程中，然后应用于油藏数值模拟拟合当中。

图"
为J Z S潜山油藏某 多口井含水率增加裂缝数正态分布特征约束后的拟 果对比。

图Q JZ S潜山油藏某区块多井含水率拟合对比
Fig. 6 Comparison of water cut fitting for multi­
well in certain Block of the JZS buried-hill
reservoir
从图"可以看出，增加约束条件对含水率计算结果具有明显的 用，使 接近实际值，尤其改善了大裂缝水窜的拟 果。

7 为JZS 油藏某区块单井含水率未约束和约束 下的拟 果和实际值的对比。

图7 JZ S潜山油藏某区块单井含水率拟合对比
Fig. 7 Comparison of water cut fitting for single well in certain Block of the JZS buried-hill
reservoir
第46卷第1期朱志强等.潜山裂缝性油藏见水规律及裂缝分布规律分析方法-121-
由图6、图7可知，在增加对数正态分布特征这 一约束 后，模型中的大裂缝比 ，更接近实际储层裂缝分布情况，模型预测的含水率与实际含水率更为接近。

分证明增加裂 数正态分布特征的约束 理的，对类似 裂缝性油藏裂缝分布预 数值模拟具 义。

5结论
1) 通过分析J Z S潜山油藏具体油井的见水特征总结了其含水率上升规律，裂 油藏由于裂缝非均质 多呈现“台阶形”见水特征，而潜山裂油藏含水率 规律为局部裂缝见水 发展为整体见水。

2) 裂缝性油藏见水规律的认识，选取剖面压力 为 裂 油藏裂缝见水预 ，通过拟合油井的见水特征来反算地下裂的分布规律。

3)将裂 数正态分布特征作为约束条件应用到 裂 油藏地质 当中，可 程度上消 粗化造成的大裂缝比例增大，从而提高潜山裂缝性油藏含水率拟合结果的 。

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