许浅1 断块浅层疏松砂岩开发技术研究

仲广军，王 华，吴兰平

（中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司试采一厂，江苏江都 225265）

许庄油田许浅1 断块位于高邮凹陷南部，由真1、真2 两条大断层所夹持的断阶带上。2002 年底上报探明含油面积0.8 km2，探明地质储量181×104t，动用地质储量181×104t。主要含油层系为E2d1，储量分布在E2d11、E2d12两个砂层组中。许浅1 断块于2001 年底投入试采，2003 年进行注水开发，主要采用边部＋内部点状注采井网。

该区E2d11储层横向变化较大，E2d12主要为滨浅湖沉积环境，其沉积微相为沙坝和滩，地层厚度为250～370 m，由南向北地层增厚展布，砂岩厚度由北向南厚度增大，由东向西砂岩储层发育相对稳定。平面上，砂体分布规模小，呈土豆状分布，表现出横向变化大的特征。

1 油藏出砂研究

1.1 目前出砂状况分析

地层砂可以分为两种：充填砂和骨架砂。当流体流速达到一定值时，首先使充填于油层孔道中的未胶结的砂粒发生移动，油井开始出砂，这类充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地层孔隙通道的作用；反之如果这些充填砂留在地层中，可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降、产量降低，因此充填砂不是防治的对象。当流速和生产压差达到某一数值时，岩石所受的应力达到或超过它的强度，造成岩石结构破坏，使骨架砂变成松散砂，被流体带走，引起油井大量出砂。油井出砂大体分为两个阶段：（1）由骨架砂变成自由砂，这是导致出砂的必要条件；（2）自由砂的移动。

只有满足这两个条件后才会引起出砂，对于第一阶段来说，应力因素：如井眼压力，原地应力状态、岩石强度等是影响出砂的主要因素；液力因素：如流速、渗透率、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用主要表现在出砂的第二阶段即运移由于剪切破坏而形成的松散砂。

1.2 出砂生产参数

经大量研究发现：绝大部分岩体都具有弹性体的特征。而波动理论及测井实践表明：声波在弹性介质中的传播速度与其力学特征密切相关。因此，以声波测井资料为基础，结合密度、井径、自然电位、自然伽玛等测井资料可以进行地层强度连续预测，然后计算地层的出砂指数，进而计算地层的极限生产压差和临界产量。

1.2.1 临界生产压差

（1）Mohr-Coulomb 准则法：根据摩尔-库伦准则，得到油井不出砂最小井底压力，即临界井底流压为：

所以油井开始出砂时临界生产压差为：

ΔPcr＝Pe－Pwcr

式中：Δtp为纵波声波时差，s/m；Vd为泥质含量；ρ岩石密度，g/cm3；H 为油藏中部深度，m；ν 为泊松比一般小于0.25；σzo为上覆岩层压力，MPa；Pe为油藏外边界处压力MPa；β 为孔隙弹性介质Biot 常数。

（2）苏联学者：前苏两学者以岩层切向应力应小于岩石颗粒的固结力学为基础，通过数学推导求出防止油井出砂的最低流压方程：

其中：Pwcr为油井井底流压，MPa；ρ 为岩石密度，kg/m3；β 为岩石压缩系数，1/MPa；g 为重力加速度，9.8m/s2；H 为深度，m；φ 为地层倾角；μ 为泊松比；α 岩石颗粒摩擦系数；c 为岩石内聚力，MPa。

利用岩石力学和苏联学者方法计算临界生产压差结果基本保持一致，如果取安全系数0.8，则最大即临界生产压差为0.6 MPa，而且均有出砂可能。可见，根据许浅1 断块实际情况以及计算结果来看，单纯利用油藏工程进行控砂很难实现（见表1）。

1.2.2 临界速度 从Bratli 模型计算临界速度表和岩石力学临界生产压差计算临界速度结果可以看出许浅1 断块为0.269 m3/d·m，如果采用直井10 m 进行开发，临界产液量分别为2.69 m3/d，即使小于临界值，也存在局部出砂可能性，所以，许浅1 块使用临界速度生产避免出砂不可行。

表1 许浅1 块临界生产压差计算结果

表2 临界速度对比结果

2 剩余油规律研究

2.1 目前剩余油分布状况

为使剩余油描述区域化，在各小层平面剩余油分析中，根据整体地质特征及断层分布情况，将许浅1 块区域划为三部分进行研究。

2.1.1 E2d11-3、E2d11-4剩余油饱和度 两小层砂体发育面积较小，储层搌布性差，储量较小，目前剩余油饱和度受边水作用以及注水井许浅1-4 井影响，同时受砂体边界控制，生产井许浅1-3 井周围饱和度在0.5~0.6 之间，但大部分水淹严重。

2.1.2 E2d12-1剩余油饱和度 图3 为许浅1 断块E2d12-1小层上下韵律段目前剩余油饱和度分布图，从图中可以看出：（1）边水侵入首先进入小层底部，上部饱和度较高；剩余油饱和度为0.45 左右；（2）区域3 边水侵入最为严重，纯油区为区域3 东部及北部断层附近，其他位置基本上处于完全边水侵入区域；（3）区域1 基本上动用程度很低，饱和度较高，均在0.6 以上；（4）区域2靠近北部小断层附近饱和度较高，有一定潜力。

2.1.3 E2d12-2、E2d12-4剩余油饱和度 从图4、图5 中可以看出：该小层为土豆状单砂体，面积小，饱和度为0.6。

2.1.4 E2d12-3剩余油饱和度 图6 为许浅1 断块E2d12-3小层上下韵律段目前剩余油饱和度分布图，从图中可以看出：（1）该小层剩余油饱和度表现为上部饱和度高，下部饱和度低；（2）区域3 范围内砂体动用程度较低，饱和度基本上在0.6 以上，但是含油面积小；（3）区域2 饱和度高的位置在许浅1 井与许浅1-8 井连线东北部，饱和度在0.6 以上。

图1 E2d11-3 小层目前剩余油饱和度

图2 E2d11-4 小层目前剩余油饱和度

图3 E2d12-1 目前剩余油饱和度

图4 E2d12-2 小层目前剩余油饱和度

图5 E2d12-4 小层目前剩余油饱和度

2.1.5 E2d12-5剩余油饱和度 图7 为许浅1 断块E2d12-5小层上下韵律段目前剩余油饱和度分布图，从图中可以看出：（1）区域1 为纯水；（2）区域2 在靠近东部断层附近有砂体分布，但面积较小，饱和度在0.55 以上；（3）该小层主要含油面积为区域3，内部饱和度呈现上高下低的分布，上面饱和度在0.6 以上，下面在0.52 以上；（4）区域2 受边水所控制，越靠近东北部断层，饱和度越高。

2.1.6 E2d12-8剩余油饱和度 从图8 中可以看出：该小层基本上处于油水过渡带范围内；饱和度最高的位置位于许浅1-19 井周围，饱和度为0.6 左右，其他位置饱和度逐步降低至纯水状态。

图6 E2d12-3 目前剩余油饱和度

图7 E2d12-5 目前剩余油饱和度

图8 E2d12-8 小层目前剩余油饱和度

2.2 区域剩余油分析

从表3 许浅1 断块小层统计结果可以看出：（1）剩余地质储量/剩余可采储量集中在E2d12-1、E2d12-3和E2d12-5小层；从饱和度分布来看，层内上部剩余油饱和度略大于下部；（2）各小层含油面积内剩余油饱和度平均值在0.5 以上，其中E2d12-1、E2d12-3小层内部顶部剩余油饱和度在0.6 以上，饱和度较高。

从许浅1 断块目前剩余油状况来看，主要调整工作重点应放在完善注采井网上。

3 小井距可行性论证

3.1 合理井网密度法

根据胡斯努林法改进和完善的公式：

式中：ER为最终采收率，小数；n 为井网密度，口/平方千米；k 为有效渗透率，μm2；μo为地下原油粘度，mPa·s。

合理井网密度为单位面积加密到最后一口井时的井网密度，在这个井网密度条件下，最后一口加密井新增可采储量的价值等于这口井基本建设总投资和投资回收期内操作费用的总和，由此则有：

表3 许浅1 断块小层统计结果

式中，V-单位面积储量，×104t/km2；△ERV-每平方公里新增可采储量。由此，便可在计算机上用试凑法算得合理井网密度，再代回式中便可反求出经济合理采收率。

按照油价3 000 元/吨，许浅1 断块钻井成本250万元计算，可以看出合理井网密度为32.4 口/平方千米，许浅1 断块含油面积约0.80 km2，合理井数为26口，从目前许浅1 断块总井数21 口可以看出，还有5口井余地，但具体还要考虑许浅1 断块实际含油情况以及剩余油分布状况。

4 认识与建议

（1）从许浅1 断块目前剩余油状况来看，主要调整工作重点应放在完善注采井网上。

（2）岩石力学和苏联学者方法计算许浅1 断块临界生产压差结果基本保持一致，取安全系数0.8，则最大即临界生产压差为0.6 MPa，可见，只要投入生产，基本上均会出砂，所以单纯利用油藏工程降低生产压差进行控砂很难实现。

（3）许浅1 断块临界速度为0.269 m3/d·m，如果采用直井10 米进行开发，临界产液量分别为2.69 m3/d，但是即使小于临界值生产，也存在局部出砂可能性，所以，该块使用临界速度生产来避免出砂不可行。

（4）在现有注采井网的基础上，重点解决平面矛盾，实施平面上加密完善，实现多点少采，控制储层出砂，同时兼顾构造西部的滚动评价。

（5）对于目前出砂严重井，应注重从工艺的角度进行防砂，依靠最低生产压差方法一方面难以控制，另一方面就储层状况而言，在临界生产压差下不能满足正常开发要求。

［1］ 宋新娥.疏松砂岩剩余油测井评价［J］.油气地质与采收率，2002，9（3）：76-77.

［2］ 曾流芳，陈柏平，等.疏松砂岩油藏大孔道定量描述初步研究［J］.油气地质与采收率，2002，9（4）：53-54.

［3］ 李泽华.八面河油田疏松砂岩油藏出砂与防砂机理探讨［J］.江汉石油职工大学学报，2002，15（4）：36-38.

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