夹层研究在水平井开发厚层底水油藏中的应用——以曹妃甸11-6油田Massive砂体为例

党胜国，冯　鑫，闫建丽，秦润森，汪　巍

（中海石油（中国）天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

夹层研究在水平井开发厚层底水油藏中的应用
——以曹妃甸11-6油田Massive砂体为例

党胜国，冯鑫，闫建丽，秦润森，汪巍

（中海石油（中国）天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

渤海海域曹妃甸油田群油藏类型主要为河流相底水油藏，全部采用水平井开发，储层内部不稳定分布的夹层是影响底水油藏开发效果最关键的因素，厘清夹层的分布模式及其对底水的控制规律对底水油藏开发非常重要。以曹妃甸11-6油田Massive砂体为例，通过钻穿含油储层的少量探井、水平井的领眼井等进行小层精细对比，确定了夹层空间分布的总体框架，利用水平井含水率上升规律、供液能力和地层压力等生产动态特征与夹层的响应规律，建立厚层辫状河储层的夹层分布模式，分析了夹层分布模式对底水运动规律的控制作用。研究结果表明，Massive砂体纵向上主要发育2期主力夹层，部分水平井同时受2期主力夹层的共同遮挡，并根据夹层对底水的遮挡能力，划分为强遮挡、中遮挡和无遮挡3类。指导了中、高含水期剩余油分布研究和调整策略，部署调整井23口，平均单井累积增油量为17×104t。

厚层底水油藏 水平生产井 夹层 小层对比 曹妃甸油田

夹层是指在储层内部局部发育、不连续分布的非渗透层或特低渗透层，是造成储层平面和纵向非辫状河储层作为重要的陆相碎屑岩储层，由于多期辫状河道、心滩坝相互叠置，沉积厚度巨大，垂向上不同位置发育厚度、横向延伸不等的泥质夹层。夹层分布随机性强，夹层分布规律的厘清一直是影响油田开发生产的世界性难题。通过曹妃甸11-6油田Massive砂体小层精细对比和水平井生产动态资料相结合，厘清厚层底水油藏夹层的纵向发育期次和平面分布模式及底水的控制作用［4-12］，对研究中、高含水期底水油藏剩余油分布，确定其调整策略，制定总体调整方案，及提高海上平台、管线等设施经济年限内的利用效率，具有十分重要的意义。

1　厚层底水油藏概况

曹妃甸11-6油田Massive砂体位于渤海湾盆地埕宁隆起区沙垒田凸起东块东部，平均水深为22.5～28m，是中外多方合作开发的大型亿吨级油田，也是渤海海域首次全部采用大规模水平井开发且以单个油藏作为开发层系的油田。该油田的主力砂体Massive砂体位于馆陶组3油组下段，为发育小气顶的厚层块状辫状河沉积底水油藏，含油气面积为14.35km2。储层为巨厚辫状河沉积，横向分布稳定，连片性好，厚度巨大，含砂率高，平均地层厚度为474m，平均储层厚度为395m，平均砂地比为83%。含油气层主要发育于储层顶部的30～40m处，纵向上发育多期夹层，油水体积比大于1∶550。该砂体全部采用水平井天然能量开发，截至2014年6月底21口水平井采出程度为14.6%，综合含水率为87%，数值模拟预测油藏最终采收率为25.2%。该油藏单井控制石油地质储量大，综合含水率高，但是采收率低，剩余油富集，需进行开发调整。

曹妃甸11-6油田Massive砂体开发调整时存在3个问题：①其海拔为-1475～-1400m，三维地震资料采集品质较差，现有的常规地震资料和波阻抗反演资料仅能分辨8m以上的夹层；②辫状河沉积模式决定了储层砂地比高达74%～89%，呈砂包泥特征，且夹层厚度多小于5m；③砂体钻穿油层的探井和领眼井仅10口，剩余21口水平井均未钻穿储层。地震资料无法分辨夹层，且钻穿井少，单纯依据井间对比研究夹层分布模式，难度较大。

研究区自2006年投产以来，获取21口水平井生产动态资料，且与夹层分布有很好的响应关系。通过分析水平井含水率上升规律、供液能力和地层压力等，加强对夹层分布模式的认识。

2　夹层的空间分布及类型划分

2.1小层对比确定夹层空间分布

小层对比显示：Massive砂体含油气范围内共发育4期夹层，第1期和第3期夹层分布范围小，厚度薄；第2期和第4期夹层分布范围广，厚度大，能有效延缓水平井的底水锥进速度，且中低含水期生产时间较长，延长了油井寿命，提高了开发效益，是Massive砂体的主力夹层（图1）。

图1　Massive砂体夹层连井剖面Fig.1　Well-tiedprofileshowingtheinterlayersintheMassivesand

砂体顶部的第1期夹层和油气层中部的第3期夹层随机分布，仅有部分井钻遇，分布范围小于500 m，且第1期夹层三分之一的面积位于气顶区，70%以上钻遇厚度小于1.5m。这2期夹层主要影响水平井水平段的储层钻遇率和非均质性，对油井的产能影响较小，基本不抑制底水锥进，是Massive砂体的次要夹层。

第2期夹层发育于储层顶面以下10m左右，钻遇24口油井，生产平台中心区域和砂体南部油层厚度较大，大于1m；砂体西部、北部和南部厚度减薄，小于1m。夹层发育方向自北西向东南，与馆陶组沉积时期的古流向一致。有7口水平井位于该期夹层之上。第4期夹层位于储层顶面以下20m左右，仅钻遇7口油井，主要分布于生产平台附近和砂体南部，钻遇油层厚度为0.4～5.2m。有11口水平井位于第2和第4期主力夹层间含油气中心部位。

2.2生产动态响应划分夹层类型

参照水平井含水率上升规律，结合历年地层压力测试资料、油井供液能力以及水平井段避水高度等生产动态响应，对夹层的遮挡能力进行综合评估（表1）。根据夹层对底水的遮挡能力，将其划分为强遮挡、中遮挡和无遮挡3类，其中强遮挡型夹层有7口水平井钻遇，中遮挡型夹层有8口水平井钻遇，无遮挡型夹层有6口水平井钻遇。生产动态响应资料显示，70%的水平井井段底部发育夹层。

钻遇强遮挡型夹层水平井主要分布在生产平台的西南部和东南部以及D8H1井区。通过分析含水率上升规律可知，低含水期生产时间一般大于1 a，其中D14H井为1059d；中含水期一般大于500 d；分析供液能力可知，大部分油井生产2a以上开始出现供液能力不足现象，部分井区地层压力下降1～2MPa。结合水平井段位置和纵向夹层钻遇情况分析认为，强遮挡型水平井段所处位置均发育2期主力夹层，D8H1，D1H，D30H和D32H井受第2和第4期夹层的共同遮挡，D14H，D10H和D33H井位于第2期夹层下，主要受第4期夹层遮挡，且这几口井附近的D7H和CFD11-6-1井钻遇第4期夹层厚度为5.2m，延伸范围广，延缓底水锥进速度效果明显。强遮挡型水平井夹层遮挡作用较强，抑制能量供给，导致生产后期产液量、产油量、地层压力均下降。

钻遇中遮挡型夹层水平井主要分布在生产平台和CFD12-1-7井的东北部和西部。由含水率上升规律分析可知，低含水期生产时间为103～224d，中含水期为70～513d，中高含水期一般大于500d，其中D18H和D19H井为1100d以上，供液能力充足，地层压力保持稳定。结合水平井段位置和纵向夹层钻遇情况分析认为，中遮挡型水平井主要受第4期夹层的遮挡。D23H和D19H井位于砂体南部，构造位置相对较低，第2期夹层抑制底水锥进；其余D7H1，D13H，D18H，D27H，D26H和D36H井位于第2期夹层之下，主要受第4期夹层的遮挡，附近的D9H，CFD11-6-2和D11H1井钻遇第4期夹层厚度约为2m，厚度比强遮挡型夹层小，延伸范围也相对较小。

表1　Massive砂体夹层生产动态响应分析Table1　AnalysisonproductionperformanceresponseintheMassivesand

钻遇无遮挡型夹层水平井除D24H井位于砂体西部外，其余井均在砂体东部。低、中含水期生产时间小于200d，含水率上升较快；中高含水期为500d左右；高含水期油井产油量低，开发效益差，但底水能量强，油井供液充足，地层压力保持稳定。

2.3主力夹层分布对底水运动的控制作用

小层对比结果结合生产井动态响应特征揭示了第2和第4期2主力夹层分布特征及对底水运动的控制作用。Massive砂体第2期夹层厚度大、分布范围广，呈北西—南东向展布（图2），小层对比显示厚度1m以上的夹层分布于生产平台区域和砂体南部及东部，砂体周边夹层厚度为0.2～0.9m。生产动态资料表明：砂体西部和东南部夹层厚度薄、分布范围广，D1H，D8H1，D30H和D32H井底部受2期主力夹层的遮挡，D1H，D8H1和D30H井受周边断层和夹层分布范围影响较大，后期供液能力不足，地层压力下降1～2MPa；砂体南部D19H和D23H井构造位置低，第2期夹层下以水层为主，夹层厚度大，向南具有一定的延伸范围，达到高含水期之前的生产时间为3～5a；砂体东北部的D6H1井夹层厚度薄、分布范围小，对抑制底水锥进作用小，含水率上升速度快，不到2a含水率即达90%。

图2　Massive砂体第2期夹层分布Fig.2　Second-phaseinterlayerdistributionintheMassivesand

第4期夹层主要分布在生产平台附近和砂体南部，南部构造位置低，均为水层（图3），平台附近夹层厚度为1.9～5.2m。D7H1，D10H，D13H，D14H，D18H，D26H，D27H，D33H和D36H井生产动态相应特征表明：水平井段底部受第4期夹层的遮挡，低、中含水期生产时间一般大于1a，中、高含水期一般大于2a，体现了中—强遮挡型夹层特征。尤其D10H和D14H井位于夹层中心部位，平面距离水较远，受断层的遮挡作用后期供液能力不足，地层压力下降1MPa左右。D6H和D15H井生产特征与无夹层遮挡的D7H和D9H井极为相似，低、中含水期生产时间一般小于200d，中、高含水期一般小于1 a，含水率快速上升到90%。

图3　Massive砂体第4期夹层分布Fig.3　Fourth-phaseinterlayerdistributionintheMassivesand

研究发现，夹层厚度越大，延伸范围越宽，纵向遮挡期次越多，越有利于改变水平井段底水流动方向，使底水沿夹层下部发生绕流［7］，控制底水直接纵向发生锥进，有利于水平井在低、中含水期长期生产，延缓中高含水期的含水率上升速度，从而延长水平井寿命，提高累积产油量和经济效益；夹层厚度和分布范围过大时，受多期夹层共同遮挡或者同时和断层等渗透屏障组合起遮挡作用，造成油井供液能力不足，地层压力下降，不利于水平井后期的提液稳产；无遮挡的水平井底水锥进快，只有大排量泵提液才能维持油井的稳产，对于依托海上生产平台开发的油田，对生产平台油水处理设施能力要求高，工程设施后期改造成本大，将影响油田开发经济效益。

3　主力夹层约束下的剩余油分布及中、高含水期调整策略

根据2期主力夹层分布及生产动态响应特征，结合Massive砂体的剩余储量丰度数值模拟结果，对砂体的剩余油分布进行了研究，发现剩余油主要分布在底水油藏油层厚度较大的构造高部位和井网不完善的油田边部。

第2期夹层之上构造高部位以气层为主，开发潜力小，剩余油主要分布在井网控制程度低的油藏边部，挖潜措施以完善井网为主；第2期和第4期夹层间剩余油主要分布在井网距离较大的井间，挖潜措施以加密井网为主。

综合考虑夹层分布［8］、剩余油分布特征［9］和夹层间储量分布频率，制定了Massive砂体中、高含水期的调整方案。在第2期夹层之上部署调整井13口，主要位于砂体东南部、西部和北部井网欠完善、剩余油富集的构造低部位；在第2期和第4期夹层间部署井间加密调整井10口，主要位于井距较大和含水率较低的井间以及D9H井附近。数值模拟方法预测Massive砂体最终采收率为39.6%，平均单井累积增油量约为17×104t。

4　结束语

通过小层精细对比确定夹层空间分布总体框架，结合水平井含水率上升规律、供液能力和地层压力等生产动态资料与主力夹层的响应规律，明确了主力期次夹层分布模式。根据主力夹层的分布模式和水平井的动态响应规律，厘清了主力夹层对底水运动规律的控制作用。拓展了动、静态资料相结合的夹层研究，建议合理利用夹层分布，做好中、高含水率期厚层底水油藏的剩余油挖潜和调整。

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编辑王星

Interlayerresearchapplicationinhorizontalwelldevelopmentof thickbottomwaterreservoir-acaseofMassive sandinCaofeidian11-6oilfield

DangShengguo，FengXin，YanJianli，QinRunsen，WangWei
（BohaiPetroleumResearchInstitute，CNOOC（China）TianjinBranch，TianjinCity，300452，China）

BottomwaterreservoiristhemainreservoirtypeintheCaofeidianoilfieldcharacterizedbyfluvialfaciesinBohaiBay.Itisdevelopedbylarge-scalehorizontalwells.Discontinuousinterlayerdistributioninthereservoiristhekeyfactorthataffectsdevelopmentofthebottomwaterreservoir.Soitisveryimportanttostudytheinterlayerdistributionandits controllingeffectonthebottomwater.TakingMassivesandinCaofeidian11-6oilfieldasanexample，3Dframeworkofthe interlayerdistributionwasobtainedthroughfinecorrelationoflayersintheappraisalwellsandpilotwellsthatpenetrating intooil-bearingreservoirs.Theinterlayerdistributionpatterninthickbraidedriverreservoirwasestablishedaccordingto therelationshipbetweeninterlayerandproductionperformanceresponseofwatercutrise，fluidproductioncapability，formationpressureetc.Andthecontrolofthepatternonthebottomwatermovementwasanalyzed.Theresearchsuggeststhat twomainphasesofinterlayersdevelopedintheMassivesandlongitudinallyblocksomeofthehorizontalwellssimultaneously.Accordingtothebottomwaterblockingability，theinterlayersaredividedintothreeclasses：strongbarrier，middle barrierandnobarrier.Thismethodguidesthestudyofremainingoildistributionandadjustmentstrategyofthebottomwaterreservoirinmiddle-highwatercutperiods.Finally，23adjustmentwellshavebeendeployedandtheaverageincrementaloilforsinglewellis17×104t.

thickbottomwaterreservoir；horizontalwell；interlayerlayer；layercorrelation；Caofeidianoilfield均质性的重要原因，主要受原始沉积作用过程和后期成岩作用控制形成［1-6］。渤海海域新近系馆陶组

TE112.24

A

1009-9603（2015）01-0063-05

2014-11-17。

党胜国（1980—），男，陕西渭南人，工程师，硕士，从事油田开发地质工作。联系电话：（022）25809486，E-mail：dangshg@cnooc. com.cn。