强边水普通稠油断块油藏挖潜研究

2014-07-05尤启东

油气藏评价与开发 2014年3期

尤启东

（中国石化江苏油田分公司试采一厂，江苏扬州 225265）

1 油田概况

Z43断块构造位置处于高邮凹陷东部吴堡—博镇断裂带中部吴①断层上升盘，为一屋脊式断块油藏，油层紧贴断层高部位呈条带状分布，主要含油层系为K2t1，油藏埋深1 435～1 520 m，为一边底水活跃的水压驱动油藏。Z43K2t1储层平均孔隙度29.5%，平均空气渗透率为3 582×10-3μm2，为高孔—特高孔，高渗特高渗储层。Z43断块K2t1油藏原油性质较为特殊，地面原油密度为0.951 4 g/cm3，地面原油黏度352.5 mPa·s，地下原油黏度为78.9 mPa·s，凝固点-5℃，具有高密度、高黏度、低凝固点特点。

Z43断块含油面积0.4 km2，上报地质储量256×104t（含油砂层组3个），1996年12月依靠天然能量采用单井逐层上返方式投入开发，2010年复算地质储量186×104t，2010年5月该区有采油井19口，开井16口，日产油44.8 t，综合含水90.0%，采油速度0.88%，采出程度18.68%，远低于标定采收率33%。由此可见，油藏具备较大调整潜力，因此，如何实现高含水期剩余油挖潜成了目前开发中的主要问题。在这种情况下应用地质、开发、数值模拟一体化技术[1-2]，综合研究油水运动规律，表征剩余油空间分布特征，制定相应的挖潜对策，提高此类复杂断块油藏采收率具有重要的现实意义。

2 精细地质研究

2.1 控油断层研究

断面等值线图是以等高线形式表示断层面起伏形态的图件，它可以表现出一条断层的倾向、倾角、走向及分布范围。同一断层的这些要素在它的分布范围内是渐变的，其断面等值线也是规律分布的。编制断面图的数据来自各井点对比出的断点海拔高度和井位图。断面等值线图与油层顶面构造等值线图重叠，把相同数值的等高线交点连接起来，即得到构造图上断层线的位置。

断面等值线图（图1）可以直观、形象地反映出断层的产状要素及变化情况、断层延伸范围（长度和深度）以及断层对地层的切割关系。断层平面组合完成后，绘制平面断层分布图，为下一步构造图的编绘和流动单元研究提供基础。

图1 Z43断块W1断层断面Fig.1 Fault section W1 of fault Z43

2.2 隔夹层分布研究

隔层的分布是层间非均质描述的主要内容，其分布的稳定性直接影响到开发效果和对流动单元的认识。通过Z43断块29口井单元划分与对比统计分析，从油层组到岩相单元可划分出4级泥岩隔层。

Ⅰ级泥岩隔层：对应于砂岩组之间的泥岩隔层，如K2t1砂岩组和K2c砂岩组之间的泥岩隔层，在全区分布稳定，一般大于4 m。

Ⅱ级泥岩隔层：对应于亚砂岩组之间的泥岩隔层，如K2t11砂组和K2t12砂组之间的泥岩隔层，厚度一般在1.5～4.5 m，平均3.0 m；K2t12砂组和K2t13砂组之间的泥岩隔层，厚度一般在1～4 m，平均2.5 m，此类隔层分布较为稳定。

Ⅲ级泥岩隔层：对应于小层之间的泥岩隔层，这些隔层有些是连续分布的稳定泥岩隔层，如K2t12-2砂层与K2t12-3砂层之间的泥岩隔层，厚度一般在1.5～3.5 m，平均2.5 m；有些泥岩隔层往往厚度薄，且分布不稳定，如K2t11-1砂层与K2t11-2砂层之间的泥岩隔层，厚度一般在0～2.5 m，平均1.0 m。而K2t13-2砂层以下隔层不发育。

Ⅳ级泥岩隔层：对应于每个岩相单元之间的泥岩隔层，此类泥岩隔层往往厚度薄，且分布不稳定，一般隔层厚1.0 m左右，如K2t11-1砂层内部夹层。

从以上几种泥岩隔层表征可以看出：Z43断块K2t1油层砂岩组之间Ⅱ级泥岩隔层分布最稳定，厚度较大；砂体间Ⅲ级隔层厚度变化较大，部分层段分布不稳定；岩相单元之间Ⅳ级隔层厚度相对较薄，但纯泥岩厚度也在0.5～1.5 m，具有较好的稳定性和较高的承压能力，上下连通状况相对较差，纵向上对流体流动具有较强的封隔作用。

3 剩余油分布规律研究

在Z43断块精细地质研究基础上，建立精细三维地质模型，开展油藏数值模拟研究，为剩余油分布模式及剩余油的定量化研究提供基础。

3.1 剩余油分布状况及规律研究

K2t11砂层组：纵向上划分为3个油砂体，从目前剩余油饱和度分布图（图2）分析，平面上靠近北部断层的顶部位置（北部区域），剩余油饱和度较高，在0.56以上；中间区域呈现出油水过渡带，饱和度相对较低，在0.45～0.55；南部区域呈现未动用剩余油，剩余油饱和度基本上与构造线平行，呈现集中分布。由此可见，对于此类型断块油藏，顶部剩余油基本维持原始高含油饱和度状态，而对于腰部，受边水推进作用，过渡带呈现出从残余油饱和度到原始饱和度的快速过渡。而在纵向上，油水过渡带内上部剩余油饱和度整体高于下部剩余油饱和度，上部含油饱和度均在0.6以上，中部在0.55以上，下部在0.5以上。

图2 Z43K2t11各砂体平面剩余油分布Fig.2 Remaining oil plane distribution of each Z43K2t11sand body

对各小层目前剩余油等储层参数进行统计，由各砂体剩余油分布结果统计（表1）可以看出：K2t12砂层组目前采出程度最高，为29.31%，各砂层组均具有一定的挖潜潜力，K2t11和K2t13两砂层组剩余油挖潜潜力相对较大，剩余油可采储量分别为12.35×104t和9.55×104t。

表1 Z43各砂体目前剩余油统计Table 1 Current remaining oil statistics of each Z43 sand body

3.2 剩余油分布模式研究

为了研究强边水条件下，窄条状断块油藏中高含水阶段剩余油空间分布规律，以砂层组为单位，建立概念模型，考虑重力作用影响，模型参数取K2t11砂层组实际参数平均值，其余主要参数见表2。

表2 理论模型参数Table 2 Theoretical model parameters

从图3可以看出：随着边水的不断推进，由于原油黏度高，在重力作用下边水形成次生底水，油井含水快速上升；随着油井含水不断上升，边水沿着已经形成的渗流通道前进，当含水60%时，边水形成稳定的渗流场，边水波及系数不会发生较大改变，当油井高含水时，油井周围会形成以井筒为轴的“倒锥”状的剩余油，过渡带呈现出从残余油饱和度到原始饱和度的快速过渡，这与实际数值模拟结果相吻合。这种剩余油分布模式在平面上可以表示为图4，图中红线、黑线和蓝线分别代表油藏原始含油边界、高含水后砂层组顶部油水边界以及高含水后砂层组底部油水边界。由此分布模式可以看出，在高含水阶段,剩余油分布依然集中，主要集中在井间砂体上部空间。当此类剩余油分布相对集中且具有一定规模时，采用短井段水平井进行剩余油挖潜较常规井更为适用[3]。

图3 不同含水阶段边水推进侧视Fig.3 Lateral view of edge water advancing atdifferent water cut stages

图4 剩余油分布模式示意图Fig.4 Schematic diagram of remaining oil distribution patterns

4 水平井挖潜剩余油的适应性研究

根据Z43剩余油分布特点，重点研究水平井技术在Z43断块剩余油挖潜的适应性。

1）水平井开发经济技术界限

根据江苏油田水平井实施情况，中高含水油藏水平井从油藏地质角度筛选关键指标主要包括压力水平、无因次隔夹层面积和油层有效厚度三项指标。从经济界限角度筛选关键指标为可采储量（可控剩余地质储量或经济极限采油量）。

江苏油田水平井应用实践表明：中高含水油藏实施水平井的油藏压力水平至少大于0.7、无因次隔夹层面积大于0.6、夹层存在时富集厚度下限为3 m，无夹层富集厚度下限为5 m。

按照经济盈亏平衡原理，得到中高含水油藏水平井不同井深下初期极限产量和经济极限产量图版（图5、图6）。可看出：在水平井设计井深为1 500 m情况下，当油价50美元/桶时，单井经济极限采油量为5 320 t，初产4.2 t/d；当油价70美元/桶时，单井经济极限采油量为4 150 t，初产3.8 t/d。

2）Z43断块水平井可行性论证

图5 中高渗油藏水平井经济极限初产油量Fig.5 Economic initialization production of horizontal wells at the early stage in mid-high permeability reservoir

图6 中高渗油藏水平井经济极限累计产油量Fig.6 Economic cumulative oil production of horizontal wells in mid-high permeability reservoir

Z43断块天然能量充足，砂层组间隔层分布稳定，在砂层组内部井间高部位剩余油分布集中，部分区域剩余油富集厚度大于5 m，满足水平井实施要求。

疏松砂岩油藏实施水平井调整挖潜前提是必须保证油井生产时不出砂，同时中高含水后期能够适度提液生产[4]。根据Z43断块出砂临界参数研究成果[5]，Z43断块临界最大采液强度为2.62～3.9 m3·d-1·m-1，最大临界生产压差为2.8 MPa。现有8个含油砂体，在保证不出砂的情况下，从能量、剩余储量、厚度、隔夹层分布角度分析满足水平井设计要求的砂体有K2t11-1、K2t12-1、K2t12-3和K2t13-1四个砂体。

5 方案及挖潜效果分析

方案设计思路：针对Z43断块地质和流体基本特征，采用短井段水平井代替常规井挖掘构造高部位以及井间富集剩余油，进一步提高井网对储量的控制程度，实现多井少采，最大限度延长无水采油期，控制出砂和含水上升，实现Z43块的高效开发。同时用常规井或侧钻井落实断层和剩余油，为后期井网部署提供直接依据。

通过剩余油分布规律及富集区储层地质参数，利用水平井开发经济技术界限，设计水平井共8口，常规采油井1口，侧钻井2口，部署总井数11口。根据Z43断块近年来调整井初期产量和邻井的生产情况，确定常规井及侧钻井的单井产能取值为8～10 t/d，水平井单井产能取值10～15 t/d。数模计算结果表明：方案实施后预计可提高采收率3.66%。

截至2013年2月，Z43断块调整共实施侧钻井2口，常规井1口，水平井8口，日产油由调整前的44.8 t上升至119.9 t（图7），采油速度2.35%，现场实施取得了较好的效果。