渤海JS油田气顶边水油藏气窜水淹规律探索

2017-06-19文佳涛孟智强李广龙朱志强

石油地质与工程 2017年3期

关键词：小层水淹河口

程奇，文佳涛，孟智强,李广龙，朱志强

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

渤海JS油田气顶边水油藏气窜水淹规律探索

程奇，文佳涛，孟智强,李广龙，朱志强

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

JS油田沙河街组发育气顶边水窄油环的层状构造油气藏，采用水平井分层系开发模式，初期开发效果较好，后期面临气窜、水淹生产问题，产量递减率较大。在小层精细划分与对比、沉积微相研究的基础上，对油田主力砂体组合模式进行分类，建立对应机理模型；采用数模法研究气、油、水三相流体运移规律，总结了各种砂体组合模式下的气窜、水淹特征；研究成果成功指导油田多口井的卡气、堵水作业，增油效果显著。

渤海JS油田；沙二段；砂体组合模式；气窜水淹

JS油田位于渤海辽东湾海域辽西低凸起中北段，油田主力层系沙河街组发育断裂半背斜构造，近北东走向[1](图1)。沙河街组二段发育气顶边水窄油环层状构造油气藏，该油气藏采用水平井分层系采油的开发模式。随着油田高效开发，沙河街组目前面临的顶气气窜、边水水淹问题突出。本文从油田基础地质研究入手，结合油藏数值模拟方法，寻找气窜、水淹的优势通道，为油田后期治理和调整提供重要依据。

图1 JS油田构造位置图

1 建立层序地层格架

JS油田沙二段沉积时期，盆地迅速扩张，湖盆范围明显变大，随着三角洲进积，水系彼此汇合连片，逐渐形成多物源、多水系的复合三角洲。综合利用岩性组合样式、测井曲线特征，结合地震相，根据层序地层学原理，将JS油田沙二段自下而上划分为低位体系域(LST)、海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)[2-5]，3个体系域分别对应E3s2Ⅲ，E3s2Ⅱ和E3s2Ⅰ3个油组。其中，E3s2Ⅰ，E3s2Ⅱ油组属于典型的反旋回，内部可分别划分出4个短期旋回，这些短期旋回向湖盆方向以进积的叠加样式形成中期旋回[6](图2)。

图2 JS油田层序地层格架

2 精细沉积微相研究及砂体组合模式

不同沉积成因的砂体储层内部结构不同，内部流体运移规律也不同，开发效果存在明显差异。首先要确定不同沉积环境的微相标志，在确定沉积微相类型后，对油田的各种砂体组合模式开展研究。

2.1 沉积微相类型及其识别标志

JS油田沙二段发育辫状河三角洲沉积，主要发育辫状河三角洲前缘亚相。通过岩石学特征、岩心相标志和测井相标志分析，确定研究区共发育水下分流河道、河口坝、水下溢岸、水下分流间湾、远砂坝、席状砂、前三角洲、浅湖泥等8种微相类型(表1)。

表1 JS油田测井相识别标志

2.2 同成因砂体组合模式

在沉积微相标志研究基础上，对研究区主力微相——水下分流河道和河口坝内部物性、结构、组合模式进行解剖，建立多种组合模式，为后期研究流体运移规律建立机理模型奠定基础[7-8]。

(1)水下分流河道组合模式。水下分流河道是辫状河三角洲前缘亚相中的分流河道入湖后在水下的延伸部分。油田水下分流河道砂体常见发育模式包括单一水下分流河道砂体和复合水下分流河道砂体。单一水下分流河道砂体纵向上表现出简单的正韵律；而复合水下分流河道砂体由多个单一水下分流河道叠置整体形成。同样，可根据泥岩夹层发育情况，分两种模式。

(2)河口坝组合模式。河口坝常见发育模式主要分为两类，包括单一河口坝砂体和复合河口坝砂体。单一河口坝砂体整体上表现为一个下细上粗的反旋回漏斗型特征，纵向上为简单的反韵律；复合河口坝砂体属于多个单一河口坝砂体叠加形成。复合河口坝砂体组合又可为分发育泥岩夹层模式和无泥岩夹层模式。

2.3 相变砂体组合模式

(1)纵向组合模式。砂体纵向相变模式包括河上坝和坝上河两种模式，其中，河上坝模式下部为水下分流河道砂体，上部为河口坝砂体；有时水下分流河道上面的细粒沉积物和河口坝下面的细粒沉积物都被剥蚀带走,仅保留粗粒沉积物，在纵向上形成均匀韵律，容易形成高渗通道。坝上河模式由下部河口坝、上部水下分流河道组成的坝上河复合砂体，整体上表现为顶底部储层质量差、中部储层质量好的特征，纵向上表现为反、正复合韵律。

(2)平面组合模式。结合油田砂体发育特征，油田在横向上可划分5种相变模式，分别为：高部位河口坝砂体与低部位水下分流河道砂体对接；高部位河道砂体与低部位河口坝砂体对接；河口坝与河口坝砂体通过席状砂连接；河口坝砂体与水下分流河道砂体通过席状砂连接；水下分流河道砂体与水下分流河道砂体通过水下溢岸砂体连接。

3 建立机理模型研究三相流体运移规律

以JS油田气顶边水油藏为原型，建立不同砂体组合模式机理模型，油柱高度33 m，地层倾角8°，地层压力16.3 MPa，油藏物性参数见表2。

表2 油藏物性参数

综合考虑储层和原油的性质，选择采用斯伦贝谢公司产品Eclipse软件黑油模型对不同砂体组合模式三相流体运移规律进行模拟。

同成因单一砂体沉积类型，模型大小为1 475 m×25 m×20 m，采用笛卡尔直角坐标块中心网格系统，横向59个网格，纵向1个网格，垂向划分为20层，网格数量为59×1×20=1 180个，模型设计采用天然能量1口水平井开发。同成因复合砂体沉积机理模型为单一砂体沉积的叠加，相变砂体沉积机理模型通过改变净毛比参数实现砂体横向相变。

对应13种不同沉积类型砂体建立机理模型，通过数值模拟的方法，对各种砂体模式的气窜、水淹规律进行探讨[9-10]。

3.1 同成因砂体流体运移规律

对于水下分流河道砂体，数值模拟表明，由于气体比较轻，在重力分异作用下，它会向上运移，不会沿着水下分流河道底部物性最好的高渗层气窜。但水下分流河道砂体顶部物性较差，气体容易沿着中部气窜；而水体则在重力作用下，容易沿河道底部的大孔道优先突进。

对于河口坝反韵律砂体，储层顶部物性好，气体更容易沿河口坝顶部高渗层气窜；而水体则在重力作用下，容易沿河口坝中部较好储层水淹。

3.2 复合砂体流体运移规律

(1)纵向组合模式流体运移规律。坝上河组合砂体属于反正复合韵律砂体，中部物性最好，所以气体容易沿中部气窜，即河道的底部和河口坝的上部。因该组合砂体下部储层物性较差。该模式下水体的突进现象不明显。

河上坝组合砂体属于下正上反的复合韵律，气体从上部河口坝的顶部气窜的概率更大，气体容易沿上部河口坝顶部优质储层气窜；而水体则容易从下部水下分流河道砂体底部突进。

(2)横向组合模式流体运移规律。对于高部位河口坝砂体与低部位水下分流河道砂体对接的砂体模式，气体容易沿中上部气窜，水体容易沿中下部突进；对于高部位河道砂体与低部位河口坝砂体对接的砂体模式，气体容易沿中部气窜，水体突进现象不明显；对于水下分流河道砂体与河口坝砂体之间通过差储层连接的模式，因为差储层的阻挡，气窜和水淹现象均不明显。

4 应用效果

分别对JS油田两口典型问题井B2，B5井采用卡气和堵水作业，以验证上述结论的合理性。

4.1 利用气窜模式指导卡气成功实例

B2井投产1年后气窜现象突出，分析B2井Ⅱ油组第1小层发育复合河口坝砂体，第3小层发育河上坝复合砂体模式，两种模式下的河口坝顶部属于气窜优势通道。第1小层顶部的河口坝横向连续性好，分布范围广，而第3小层顶部的河口坝横向上与水下分流河道和水下溢岸相连，横向上的连通性变差。判断气体沿第1小层河口坝上部气窜，因此对B2井第1小层进行卡气处理。施工后该井气油比由2 800 m3/m3降至30 m3/m3，日产油从34 m3上升至120 m3，达到了控气稳油的目的。

4.2 利用水淹模式指导堵水成功实例

B5井投产一年多后高含水，分析Ⅱ油组第2小层和第3小层发育复合水下分流河道砂体。第3小层顶部的水下分流河道砂体横向连续性好，分布范围广；而第2小层顶水下分流河道和水下溢岸相连，横向上的连通性变差。判断水体沿第3小层水下分流河道底部突进，于是对该段进行了堵水作业。堵水后该井含水比由70%降至12%，日产油从40 m3上升至70 m3，控水效果显著(图3)。