大气顶油藏气窜规律与全寿命开发策略

2018-07-02刘宗宾吕坐彬程大勇文佳涛

特种油气藏 2018年3期

房娜，刘宗宾，吕坐彬，程大勇，文佳涛

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

气顶边水油藏中油、气、水交错分布，驱动类型多，平面和纵向非均质性强，导致流体界面运移非常复杂[1-3]。特别是大气顶油藏，投入开发后，随着油藏压力的降低，油气界面推进不均匀，造成油井过早气窜，严重影响油井产能[4-5]。与水驱油田相比，高效开发气顶油藏，提高气顶油藏采收率的开发经验较少[6-7]。根据岩心、古地貌、试井和生产监测等资料，对锦州A油田大气顶油藏开展气窜规律研究，结合大气顶油藏8 a矿场生产管理经验，探索出一套适合大气顶油藏高效开发及综合治理技术。

1 地质概况

锦州A油田为带气顶和边水的层状砂岩油藏，位于渤海辽东湾海域[8-18]，其中，古近系沙河街组为典型特征的大气顶、窄油环、弱边水砂岩油藏(气顶指数为0.5～4.8，水体倍数为5～15，油环平面跨度为300～400 m)。通过岩心物性分析和测井解释资料，沙河街组平均孔隙度为26.9%，平均渗透率为251.7×103μm2，具有高孔、中渗的储集物性特征。该油藏于2009年12月投入开发，主要采用水平井分层系、平行流体界面衰竭开发(图1)。

随着开发的进行，该油藏主要存在以下问题：①初期产量高，自然递减大，无稳产阶段。油井投产初期平均日产油为186 m3/d，随着地层压力的下降，气窜不断加剧，平均单井生产8个月出现产量快速递减，年平均自然递减率达到30.0%以上。因此，自然递减率大是制约该油藏高产、稳产的关键因素。②气窜对于油井产能影响大。通过统计21口生产井累积气油比和累计产油量的关系可知，累积气油比越大的油井，累计产油量越低，二者呈指数式递减(图1)。因此，提高无气窜、低气油比阶段采出程度，使油气界面均匀推进，是提高该类油藏开发效果的关键。③部分油井气窜严重，单井产量低。位于非均质较强的区域或距离油气界面较近的油井，气窜严重，气驱效率差。目前日产气大于5×104m3/d、日产油低于20 m3/d的油井数量占总井数的28%，目前对于气窜井低产低效的治理是亟待解决的难点。

图1累计产油量和累积气油比关系曲线

2 气窜规律分析

2.1 气油比随时间变化规律

通过研究锦州A油田21口油井生产监测资料，大气顶油藏气油比上升规律可划分3个阶段。

(1) 稳定出气阶段。稳定出气阶段主要为油井投产后的1～12个月，该阶段地层能量充足，油压、原油产量较为稳定，气顶气为油藏补给能量，采出气主要以溶解气为主。该阶段持续时间较短，原油采出程度约占总采出程度的20%～30%。

(2) 气油比快速上升阶段。随着地层压力不断下降，油气界面不断下移，气驱效率变差，气顶气逐渐采出，该阶段油井气油比急剧上升，产量快速递减。该阶段一般持续24～60个月，原油采出程度占总采出程度的50%～60%，为原油主要产出阶段。

(3) 高气油比阶段。开发到一定阶段后，地层压力降至饱和压力的80%以下，伴随着原油大量脱气，气顶气无效采出，油井以产气为主，携带一定的原油，进入低速开采期。该阶段持续时间较长，原油采出程度占总采出程度的10%～30%。

2.2 气窜模式的划分

由于锦州A油田不同井区及同一井区不同井气油比上升规律差异大，根据气油比上升速度和气油比变化形态，划分出3种气窜模式(图2，表1)。

图2不同气窜模式下油井气油比变化曲线

(1) 速窜型。速窜型油井气油比上升速度大于500 m3/(m3·a)，油井投产1～5个月气油比快速上升，导致油气界面推进不均匀，气驱效率差，目前该类油井累计产油量为5.1×104～15.6×104m3，平均日产油低于20 m3/d。因此，速窜型油井具有产量递减快、累计产油量低、无稳定生产阶段的开发特点。

(2)缓窜型。缓窜型油井气油比上升速度小于250 m3/(m3·a)，油井投产6～25个月才出现明显气窜，该类型油井开发初期通过控制合理的采油速度，油气界面推进较为均匀，气驱效率高。目前该类油井平均日产油高于35 m3/d，累计产油量为13.5×104～29.9×104m3/d。因此，缓窜型油井具有气油比上升平缓、持续稳产、累计产油量高的特点。

(3) 台阶上升型。台阶上升型油井气油比上升速度为250～500 m3/(m3·a)，油井投产3～8个月后出现明显气窜，初期气油比上升较快，后期为控制气油比上升速度多次进行缩油嘴控气，气油比呈台阶式上升，产量呈台阶式下降。目前该类油井平均日产油为25 m3/d，累计产油量为9.1×104～21.5×104m3/d。该类型油井具有初期气油比上升快、多次缩油嘴控气后产量递减较大、气油比呈台阶式上升、累计产油量介于速窜型和缓窜型之间的特点。

表1 不同气窜模式下油井生产指标

2.3 影响因素分析

通过分析岩心、测井、古地貌、试井和生产监测等资料认为，气顶能量、储层非均质性和水平井垂向位置是影响油井气窜规律的主要因素。

(1) 气顶能量。图3为气顶指数与气油比上升速度关系。由图3可知，气顶指数越大，油井气油比上升速度越快，二者呈指数式增长。其中，气顶指数大于3.0时，油井表现为速窜型开发特征；气顶指数小于1.5时，油井表现为缓窜型开发特征；气顶指数为1.5～3.0时，油井表现为台阶上升型开发特征。

图3不同油井气顶指数与气油比上升速度关系曲线

(2) 储层非均质性。表2为锦州A油田大气顶区块储层非均质性评价参数。由表2可知，7井区气油比上升速度远远大于3、6井区，整体表现为速窜型气窜特征。分析认为，7井区由于古地貌比较复杂，发育大量同源不同支的辫状河三角洲前缘沉积朵体相互叠置，导致砂体的连通关系和叠置关系比较复杂，储层的非均质性强。3、6井区由于古地貌相对比较平缓，主要发育辫状河三角洲前缘水下分流河道和河口坝沉积，砂体的横向展布范围比较稳定，储层非均质性较弱。

(3) 水平段垂向位置。分析气顶指数和储层非均质性相近的6口油井气窜规律可知，水平段垂向位置越靠近气顶，气油比上升速度越快，油井产能越低。其中，有2口油井与油气界面过近，表现为速窜型气窜特征。

综上所述，气顶指数大于3.0，储层表现为中等—强非均质性储层特征，水平井垂向位置位于油柱高度的上1/3时，油井表现为速窜型气窜特征；气顶指数小于1.5，储层表现为均质—中等非均质储层特征，水平井垂向位置靠近油环下1/3时，油井往往表现为缓窜型气窜特征；气顶指数为1.5～3.0，储层表现为中等非均质储层特征，水平井垂向位置在油环中部1/2左右，油井表现为台阶上升型气窜特征。

表2 锦州A油田大气顶区块储层非均质性评价参数

3 全寿命开发策略

在明确大气顶油藏气窜规律的基础上，结合大气顶油藏8 a矿场生产管理经验，提出大气顶油藏分开发阶段、分气窜模式下的开发策略。

(1) 钻前确定水平井最优垂向位置，避免油井过早气窜。以锦州A油田大气顶油藏为原型，采用数值模拟技术，得出不同气顶指数下水平段合理垂向位置。其中，大气顶油藏合理的水平段垂向位置在油柱高度的下1/4～1/5，中等气顶油藏合理的水平段垂向位置为下1/3～1/4，小气顶油藏合理的水平段垂向位置在油柱高度的1/2左右(图4)。

(2) 控制合理采油速度，提高低气油比阶段采出程度。对于速窜型油井，为防止油井过早气窜，开发初期应采用较低的采油速度(约为2.0%)，缓窜型油井由于油气界面运移较为均匀，可相应采用较高的采油速度(约为3.0%)，充分发挥油井产能，台阶上升型油井合理采油速度约为2.5%。

(3) 气油比快速上升阶段不断调整工作制度，抑制出气量。气油比快速上升阶段应及时调整油井工作制度，控制气油比上升速度。统计结果表明，开发初期表现为速窜型特征的油井，在气油比小于300 m3/m3时及时缩油嘴控气，70%的油井气窜规律由速窜型转变为台阶上升型。对于缓窜型油井，气驱较为均匀，可适当延缓控气时间。

(4) 高气油比阶段，分析油井低产低效主因，采用卡气、侧钻相结合的模式，提高原油采收率。对于渗透率极差较大、储层纵向非均质较强的油井，应充分利用测井、岩心、测试等资料，及时识别气窜层位，对出气层位进行卡堵气，充分动用物性较差的砂体，提高原油采收率。B4H井为渤海油田首口卡气试验水平井，该井作业后日产油由5 m3/d增至65 m3/d，气油比由4 385 m3/m3降至127 m3/m3，累计增油量为1.86×104m3。对于水平段距离油气界面过近的油井，由原井眼向油环低部位侧钻，充分挖潜剩余油。A7H井为渤海大气顶油藏首口原井眼侧钻水平井，随钻阶段由于流体界面认识不清导致水平井垂向位置距离，油气界面过近，该井投产后快速气窜，生产仅18个月，日产油量由89 m3/d递减至8 m3/d，井控储量采出程度低。后利用原井眼向油柱高度下1/4处侧钻，侧钻后该井日产油量为65 m3/d，无气窜期长达15个月，目前累计产油量为7.1×104m3。

图4不同气顶指数下水平段最优垂向位置

4 开发效果分析

通过该套技术成果的应用，有效指导了该油藏的生产管理和综合治理，使得该油藏实现连续7a年产油保持在100×104m3/a以上，最高年产油达到120×104m3/a，经济效益较好。2015年以来，加密区共实施调整井21口，平均初期日产油达到89 m3/d，为周围老井日产油量的1.8倍；共实施油井卡堵气4井次，累计增油量为5.2×104m3；共优化油井工作制度96井次，自然递减率由2010年的36.5%降至19.8%。目前该油藏在高采出程度下(23.7%)，平均单井日产油仍保持在30 m3/d，气油比控制在800 m3/m3以内，预计应用该套技术成果可提高采收率3.1个百分点。

5 结论

(1) 通过研究锦州A油田21口油井生产监测资料，将大气顶油藏气油比随时间变化规律划分为稳定出气阶段、气油比快速上升阶段、高气油比阶段，气窜模式划分为速窜型、缓窜型、台阶上升型。

(2) 影响油井气窜规律的因素为气顶指数、储层非均质性和水平段垂向位置。当气顶指数大于3.0，储层为中等—强非均质储层，水平井垂向位置位于油柱高度的上1/3时，油井表现为速窜型见气特征；气顶指数小于1.5，储层为均质—中等非均质储层，水平井垂向位置靠近油环下1/3时，油井往往表现为缓窜型见气特征；台阶上升型油井介于两者之间。

(3) 通过对大气顶油藏气窜规律研究，结合大气顶油藏8a矿场生产管理经验，提出分开发阶段、分气窜模式下全寿命开发策略，预计可提高采收率3.1个百分点。

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