黄3区低渗透裂缝性油藏提高CO2驱波及对策研究

2019-07-06汤勇廖松林雷欣慧余光明康兴妹

油气藏评价与开发 2019年3期

汤勇，廖松林，雷欣慧，余光明，康兴妹

（1.西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室，四川成都610500；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710018）

中国陆上油田新增的原油探明储量中，低渗透油藏所占比例越来越大，低渗透油藏受成岩作用影响，储层物性较差，渗流能力差、渗流规律复杂、采用常规驱替开发方式有效动用难度大、驱替介质易发生窜流，导致油田采收率较低[1-2]。CO2作为一种高效驱油剂，在低渗透油藏中具有较高的渗流能力，易注入油藏，可有效恢复地层能量，并能降低原油黏度、膨胀原油体积、与原油混相等，可大幅度提高原油采收率[3-5]。

黄3区油藏属于低渗裂缝性油藏，由于注水压力高，达不到要求的配注井逐年增多，导致地层压力保持水平较低（压力保持水平72.4%）；油藏西北部微裂缝较为发育，裂缝型见水井较多，因裂缝影响见水导致日损失产能18.5 t；2017年7月进行注CO2驱先导实验，整体见效效果较好，但部分井见气，气窜现象严重，降低了CO2驱替效果。

黄3区油藏储层裂缝发育，存在流体渗流的优势通道，优势通道的存在会使CO2过早发生指进与气窜，使采出液气油比急剧上升，CO2波及体积下降，采收率降低[6-8]。因此，为了改善CO2驱油效果，提高CO2波及效率，针对黄3区油藏长8低渗透储层，通过对地质裂缝特征分析，以示踪剂监测结合生产动态分析的方式识别并确定了典型区块的优势通道分布，并采用数值模拟技术建立考虑优势通道的井组机理模型[9]，从而制定相应的对策来改善并提高CO2驱波及效率。

1 黄3低渗透油藏优势通道识别

1.1 黄3区油藏裂缝特征

黄3区低渗裂缝性油藏油组为三叠系延长组，自下而上分为10个油组，其中长6和长8为本区的主力油层。长8 储层岩性主要为细砂岩、中—细砂岩、粉—细砂岩。在同一小层内，微裂缝发育的井段比微裂缝不发育的井段的渗透率高得多，高达2.13～16.34 倍，显微镜下观测到岩心微裂缝发育情况见图1。由表1可以得出黄3区长8储层属于低孔—特低孔、低渗储层并且发育有明显的裂缝。

1.2 优势通道的识别

优势渗流通道，也称大孔道、窜流通道、高渗条带。优势渗流通道可以导致无效循环，同时，优势流场、井间连通性也能显示优势渗流通道发育情况[10-13]。优势渗流通道会降低水驱波及效率，同时也会导致注入的CO2过早发生气窜，严重降低CO2驱波及效率。

表1 黄3区长8油藏地质特征描述Table 1 Geologic description of Chang-8 reservoir in Huang-3 block

图1 黄3区岩心显微镜下微裂缝Fig.1 Microscopical microfracture of core in Huang-3 block

针对黄3 区长8 油藏采用示踪剂监测结合生产动态分析的方式，识别和确定储层优势通道分布。黄3试验区采用了井间示踪剂监测[13]方案，监测到第5 天、15 天示踪剂的分布结果见图2，示踪剂的渗流前缘及井间渗流推进速度差异很大，渗流优势通道影响明显；通过分析井组内注水过程中生产动态指标的变化[13]，分析井组内优势通道对水驱动态的响应，进一步明确井组内优势通道的发育情况。根据生产动态指标将井组内含水率上升分为三种类型，可以识别井所处的优势通道类型：

图2 监测井组第5天、15天示踪推进反演Fig.2 Tracer propulsion inversion at day 5 and day 15 of monitored well group

1）优势通道井：水驱初期含水率快速上升且稳定（fw＞80 %），该类井受优势通道主控，典型井如Y29-104（图3a）。

2）次优势通道井：水驱中后期含水率快速上升，该类井受优势通道的影响相对第一类小，典型井如Y30-100（图3b）。

图3 根据井的生产动态定义优势通道井Fig.3 Dominant channel well definite by production performance

3）优势通道欠发育井：水驱过程中含水率相对较低且稳定（fw＜40%），该类井受优势通道的影响较小，典型井如Y28-103（图3c）。

2 优势通道对CO2驱油效率的影响

选取典型井组，根据已有的油藏物性资料，结合精细数值模拟技术，示踪剂测试、生产动态数据分析确定井组优势通道的分布，建立井组4 注21 采菱形九点井网机理模型，分析优势通道对CO2驱油技术的影响。菱形九点井网机理模型参数：网格总数量130×105×8=109 200 个，平均渗透率0.4×10-3μm2，平均孔隙度10%、流体泡点压力10.18 MPa，单脱气油比85.2 m3/m3，地层油黏度1.41 mPa·s。井组模型优势通道分布见图4。

图4 井组模型优势通道分布Fig.4 Dominant channel distribution of well pattern model

模拟计算井网模型CO2连续注入且气窜后转注，注入量为0.5PV，对比存在和不存在优势通道两种模型的生产效果。模拟结果表明优势通道的存在会降低CO2驱替水平方向与垂向上的波及效率及洗油效率。存在优势通道时原油采收率为14.18%，不存在优势通道时为21.40%，优势通道使得CO2驱油效率下降了7%。同时驱替过程中优势通道的存在使得生产气油比上升较快（图5），可见优势通道对于气驱开发的不利影响。

3 改善CO2驱波及效率对策分析

存在优势通道时，CO2驱采收率下降了7%，严重影响了CO2驱油效果，赵习森等人[6]采用封堵优势通道的方式大幅提高了CO2驱波及效率。针对优势通道的分布进行了注入井优势通道封堵、优势通道井气窜关井、注水保持地层压力，关井条件等改善CO2驱波及效率的措施进行研究，确定CO2驱提高驱油效率的对策。

图5 优势通道对CO2驱生产动态的影响Fig.5 Effect of dominant channel on production performance of CO2 flooding

3.1 优势通道封堵

采用气窜后转排状井网的方式进行注入井优势通道封堵效果评价，模拟注入井采取封堵措施时，有效距离30 m 内，措施引起优势通道渗透率下降的比例定义为封堵程度（K/Ki）。模拟计算K/Ki为0.04～1时的CO2驱油效率，K/Ki越小则表示封堵程度越高，措施越有效[14-15]。模型注入量均为0.5PV，注入速度相同，计算出14 种不同封堵程度值方案。计算结果表明措施引起的优势通道渗透率降低越多，采收率和换油率均满足幂函数下降（图6），封堵程度为1时，RF=12.02 %；封堵程度为0.04 时，RF=13.82 % ，RF 提高了1.8%，累产油量增加0.57×104t；对于黄3低渗透储层优势通道实施封堵，堵剂封堵性越强，CO2驱效果越好，对CO2驱开发效果影响越大。高强度封堵剂有：高强度凝胶、淀粉胶、颗粒堵剂等。

图6 不同封堵程度CO2驱采收率与换油率Fig.6 Recovery and oil draining rate of CO2 flooding with different seal degree

3.2 优势通道井气窜关井及关井条件

优势通道井关井效果评价方案见表2，模拟计算生产井不关井、仅优势通道井气窜关井、优势与次优势通道井关井和优势通道井转注且次优势通道井关井时的驱油效果。各方案注入总量为0.5PV，注入速度相同。计算结果（表2）表明：优势通道井气窜后及时关井RF 为14.18%；次优势通道井同时关井时采收率有所降低，RF 为13.39%；优势通道井转注且次优势通道井关井时，RF 增加至14.29%，说明次优势通道井关井时机应相对滞后，RF 可提高0.9%，累产油量增加0.29×104t。因此，优势通道井气窜早期关井，次优势通道井气窜后滞后关井能有效改善CO2驱波及效率，且对CO2驱开发效果影响很大。

同时，模拟计算了优势通道井气驱过程关井条件为：不关井、关井气油比为500 m3/m3、关井气油比为2 000 m3/m3、关井气油比为4 000 m3/m3时对比CO2驱油效果，模型其余条件均一致。计算结果表明（图7）关井气油比为500 m3/m3时，RF=12.02%；关井气油比为4 000 m3/m3时，RF=12.13%，RF 提高0.11%，累产油量增加0.03×104t，改善效果不明显，综合考虑建议优势通道井关井气油比为2 000 m3/m3。同时，明确了关井条件对CO2波及效率影响较小。

表2 优势通道关井效果评价方案Table 2 Evaluation program of shut-in effect of dominant channel

图7 不同关井条件时产油量曲线Fig.7 Oil production curve under different shut-in conditions

3.3 注水保持地层压力

注入水能够保持地层压力，进而改善CO2与地层原油的混相性[16-17]。模拟计算水气同注时不同注水压力时的驱油效果。注入时先保持连续注入，气窜后2口优势通道井转注气，4口转注水。模型注入量为0.5PV，各方案注入总量为0.5PV，注入速度相同。计算结果（图8）表明：水气同注时，注水压力为17 MPa时，RF=12.75 %；注水压力为21 MPa 时，RF=13.57%，RF提高了0.82%，累产油量增加0.26×104t；注水压力越高（17 ～21 MPa），地层压力保持越高，RF越高，能有效地改善CO2驱油效率，同时应注意注水量不宜过大，以免干扰气相流场。