剩余油監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用研究

趙 霞

(中國石油大慶油田責(zé)任有限公司第五采油廠,黑龍江省大慶163513)

剩余油監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用研究

趙 霞

(中國石油大慶油田責(zé)任有限公司第五采油廠,黑龍江省大慶163513)

應(yīng)用多學(xué)科油藏研究成果,結(jié)合油田開發(fā)實(shí)際,在確定各類油層動(dòng)用狀況的基礎(chǔ)上,合理確定了各類油層的監(jiān)測比例;通過制定定點(diǎn)井和不同分類井合理的監(jiān)測原則,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測井點(diǎn)的優(yōu)化部署;結(jié)合油田開發(fā)實(shí)際需要,優(yōu)化了單井方案。應(yīng)用優(yōu)化后的監(jiān)測資料加深了油層動(dòng)用狀況的認(rèn)識(shí),對高含水后期優(yōu)選措施調(diào)整方案提供了有效的技術(shù)支撐,有效地指導(dǎo)了油田開發(fā)調(diào)整。

剩余油監(jiān)測技術(shù);優(yōu)化方法;數(shù)值模擬

隨著油田開發(fā)的不斷深入,剩余油分布越來越零散,調(diào)整挖潛難度越來越大,需要更加有效實(shí)用的油田監(jiān)測技術(shù),來了解不同類型油層的動(dòng)用狀況,采取合理的技術(shù)措施挖掘地下剩余油。同時(shí),由于開發(fā)成本的問題,需要對監(jiān)測井點(diǎn)、監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以期提高資料利用率,以適應(yīng)高含水后期油田開發(fā)的需要。

1 注產(chǎn)剖面監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化

1.1 確定注產(chǎn)剖面合理監(jiān)測比例

試驗(yàn)區(qū)選擇某地區(qū)中部,含油面積12.92 km2,地質(zhì)儲(chǔ)量4266×104t,表內(nèi)儲(chǔ)量3 726×104t,表外儲(chǔ)量540×104t,總井?dāng)?shù)366口,采油井207口;注水井159口,井網(wǎng)密度28.33口/km2。

1.1.1 合理劃分沉積類型

第一類油層為主力油層,是基礎(chǔ)井網(wǎng)開采的主要對象,包括葡I組的分流平原相、內(nèi)前緣相和薩 II組濱外壩沉積的砂體,共有10個(gè)小層[1]。

第二類油層為中等油層,是一次井網(wǎng)的主要開采對象,包括薩II組和薩III組的外前緣I類和外前緣 II類沉積,共有19個(gè)小層[1]。

第三類油層為差油層,是二、三次井的主要開采對象。包括薩II組和薩III組的外前緣III類、外前緣IV類和葡I組外前緣、前三角洲沉積的砂體,共有27個(gè)小層[1]。

1.1.2 確定各類油層的開采和剩余油分布狀況

采用數(shù)值模擬技術(shù),對1998年到2010年的開采數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,結(jié)果表明一類油層、二類油層和三類油層的采出程度、剩余油量、日產(chǎn)油量以及含水均逐漸下降,但一類油層的日產(chǎn)液量下降的速度較其它兩類油層快,由于一類油層的含水級(jí)別較高,含水上升速遞較其它類油層上升慢,三類油層含水上升速度最慢[2]。

1.2.3 確定各類油層合理的監(jiān)測比例與頻度

通過分析各類油層開采狀況與剩余油變化情況,提出了合理的監(jiān)測比例與頻度,按剩余油變化5%全區(qū)監(jiān)測一遍計(jì),則全區(qū)每年需要監(jiān)測19.2%,一類油層監(jiān)測7.3%;二類油層監(jiān)測29.0%;三類油層監(jiān)測27.7%。

1.2 對監(jiān)測井點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化部署

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及保持資料的連續(xù)性,根據(jù)現(xiàn)有的工藝技術(shù)及不同分類井的現(xiàn)狀制定合理的監(jiān)測原則[3]。

1.2.1 確定定點(diǎn)井的選擇原則

一是在總井?dāng)?shù)不增加的條件下,設(shè)立50%的監(jiān)測井為定點(diǎn)井;二是要確保每類油層均有監(jiān)測井點(diǎn);三是盡量保持定點(diǎn)井在平面上分布均勻;四是油水井監(jiān)測井層盡量對應(yīng)。

1.2.2 對分類井制定了不同的監(jiān)測原則

一是對于低產(chǎn)、低注井盡量安排成定點(diǎn)井,其它井僅在措施前后進(jìn)行監(jiān)測[4];二是對于含水較低、產(chǎn)液量相對較高的油井及對應(yīng)水井要重點(diǎn)監(jiān)測;三是對于含水較高,且措施潛力較小的井適當(dāng)減小監(jiān)測比例。

1.3 根據(jù)動(dòng)態(tài)分析需要,優(yōu)化單井監(jiān)測方案

目前,最常用的阻抗式環(huán)空找水測井方式為點(diǎn)測,受測試工藝的限制,在測試時(shí)對于射孔井段長,射孔層數(shù)多的井需要進(jìn)行層段組合,針對該方法不能準(zhǔn)確反映層段內(nèi)每個(gè)小層出液狀況的實(shí)際,提出了以層段重新組合為手段的單井監(jiān)測方案優(yōu)化方法,以達(dá)到分清每個(gè)小層的動(dòng)用狀況目的,其主要原則是:一是在第一次測試時(shí)盡量將統(tǒng)一性質(zhì)油層組合為一個(gè)層段,而對油層性質(zhì)與上下油層相差較大的層單卡測試;二是對已經(jīng)有測試資料的井,在下一次測試時(shí)對占全井產(chǎn)液比例高的層段進(jìn)行細(xì)分單卡測試,而對動(dòng)用狀況已經(jīng)認(rèn)識(shí)清楚的層可以根據(jù)需要合層測試。

2 監(jiān)測資料優(yōu)化應(yīng)用

2.1 應(yīng)用監(jiān)測資料加深油層動(dòng)用狀況認(rèn)識(shí)

應(yīng)用監(jiān)測資料,可以確定出不同油層的動(dòng)用狀況,以研究區(qū)三次加密試驗(yàn)區(qū)為例說明不同油層的動(dòng)用狀況,進(jìn)一步了解剩余油的分布狀況,為后期的油田開發(fā)指明方向。

2.1.1 應(yīng)用同位素資料、碳氧比資料共同確定各類油層的動(dòng)用狀況

(1)表外儲(chǔ)層動(dòng)用程度相對較低。表外層未動(dòng)用層數(shù)和厚度分別為76.67%和61.37%,由于這類油層薄,平均砂巖厚度為0.35 m,受到了儀器解釋精度的限制,解釋為干層的比例較大,但也能定性的反映目前的實(shí)際情況(表1)。

(2)表內(nèi)薄層動(dòng)用較差,剩余油集中。表內(nèi)薄差層(有效厚度小于0.5 m)中60%的層為差層和油層,水淹比例僅為34.4%,這說明部分層的動(dòng)用比例依然較低(表1)。

(3)表內(nèi)厚層水淹嚴(yán)重,動(dòng)用較好。經(jīng)過一次加密、二次加密,表內(nèi)厚層的動(dòng)用比例已經(jīng)較高,水淹比例在80%以上,其中,有效厚度在1 m以上的層已全部水淹,并且水淹級(jí)別高(表1)。

表1 試驗(yàn)區(qū)15口新井C/O測井解釋結(jié)果 m

2.1.2應(yīng)用環(huán)空資料分析油層動(dòng)用狀況和指導(dǎo)下步射孔方案的擬定

(1)環(huán)空找水技術(shù)確定三次加密井的動(dòng)用狀況及產(chǎn)液層。為準(zhǔn)確識(shí)別三次加密井的出液層,進(jìn)一步判斷三次井各層的真正含水級(jí)別以及動(dòng)用狀況,利用環(huán)空找水資料進(jìn)行分析。受環(huán)空找水技術(shù)卡斷個(gè)數(shù)的限制(全井一般為11～12個(gè)卡斷),一般將油層性質(zhì)相近的層卡為一段,經(jīng)過分析初步確定了三次井的動(dòng)用狀況以及產(chǎn)液層,由于這樣分析的動(dòng)用狀況以及出液層較實(shí)際偏高,將會(huì)使部分未出液的層判斷為出液層甚至是高含水層,因此,再次利用環(huán)空找水技術(shù),將上次出液的合層進(jìn)行細(xì)分,判斷各層的單層出液情況。兩次環(huán)空資料表明三次井的出液層數(shù)、砂巖厚度和有效厚度比例均減少(表2),通過以上方法精確了三次井的動(dòng)用狀況及產(chǎn)液層。

(2)環(huán)空找水資料判斷三次井的主產(chǎn)液層及高含水層。精確判斷出三次井的出液層后,根據(jù)單井中單層產(chǎn)液量大于全井產(chǎn)液量的30%,來進(jìn)一步判斷出三次井的主產(chǎn)液層。研究分析認(rèn)為單井主產(chǎn)液層的含水級(jí)別代表單井全井的含水,將單井主產(chǎn)液層的含水與全區(qū)的總含水對比,界定出三次井的高含水層。

表2 環(huán)空出液對比情況

(3)分析高含水層形成原因,指導(dǎo)三次井的射孔方案的擬定。在分析三次井高含水層的基礎(chǔ)上,結(jié)合砂體的發(fā)育狀況、接觸關(guān)系以及周圍水井的吸水狀況,進(jìn)一步判斷出油層的動(dòng)用狀況,總結(jié)出高含水形成的具體原因,指導(dǎo)三次井的射孔方案的編制,提高油層的動(dòng)用厚度,降低新井的初含水,達(dá)到降低成本、節(jié)約費(fèi)用同時(shí)又充分挖掘出地下的剩余油。

2.2 制定措施方案挖掘油田剩余潛力

2.2.1應(yīng)用監(jiān)測資料制定堵水方案

油田進(jìn)入高含水期后,各類油層動(dòng)用狀況的差異較大。特別是已投入開發(fā)的三次加密調(diào)整井,縱向上射開的小層數(shù)較多,平面上發(fā)育不均勻,多數(shù)與主體薄層砂相間分布,而且,還有部分未射的中、高水淹層出現(xiàn)竄槽,造成部分油井含水較高。應(yīng)用硼中子壽命測井解釋成果,并結(jié)合采油井的環(huán)空找水、井溫、噪聲、聲波變密度等測井資料,以及對不同類型砂體的發(fā)育特征進(jìn)行綜合分析,可準(zhǔn)確地判斷已射孔各類油層的含油飽和度及未射孔油層的竄槽層位,綜合分析判斷水淹層位有針對性制定油井堵水方案,尋找剩余油,達(dá)到增油降水、調(diào)整層間、平面矛盾的目的。

(1)對于硼中子測井的井,可以根據(jù)硼中子測井曲線,查找油井是否有竄槽層位。結(jié)合聲波變密度測井曲線、環(huán)空找水資料,竄槽層段發(fā)育情況、動(dòng)用情況,找出特高含水層進(jìn)行封堵。例如:A井是1997年10月投產(chǎn)的一口二次加密調(diào)整井,全井射開29個(gè)小層,砂巖厚度20.8 m,有效厚度2.2 m。日產(chǎn)液 92 t,日產(chǎn)油 3 t,含水 96.4%,流壓 4.56 M Pa。砂巖采出強(qiáng)度4.24 t/m,有效采出強(qiáng)度41.8 t/m。與全區(qū)二次井相比采出強(qiáng)度、含水級(jí)別明顯偏高。環(huán)空找水資料表明出液層單一,主要集中在葡 I組的I1～I(xiàn)2單元以及葡 I組的 I3～I(xiàn)4單元。從2009年6月的硼中子測井曲線可以看出,未射孔的葡I31-32層兩條俘獲截面測井曲線的幅度差(即疊合后的離差)較大,是很明顯的竄槽現(xiàn)象(圖1),葡I31、32是大面積河道砂體,周圍水井吸水狀況較好,綜合分析認(rèn)為,葡 I31～32與射孔層葡 I33b3層竄通,為本井的強(qiáng)出水層。通過對 I33b1及以下堵水以封堵竄槽層位后,該井日產(chǎn)液由92 t到8 t,下降84 t,日產(chǎn)油3 t保持未定,綜合含水由96.4%到65.7%,下降了30.7個(gè)百分點(diǎn),流壓由4.56 M Pa到3.22 M Pa,下降1.34 M Pa,見到了較好的效果。

圖1 A井竄槽層位圖

(2)對射孔層動(dòng)用好,高產(chǎn)液高含水的油井,主要是利用環(huán)空找水資料、周圍水井吸水剖面,找到高產(chǎn)液、高含水的層,進(jìn)行堵水,改善油層的層間和平面注水效果。如:研究區(qū)二次加密調(diào)整井砂巖采出強(qiáng)度1.1 t/m、有效采出強(qiáng)度2.83 t/m。杏12-1-丙326區(qū)塊B井砂巖采出強(qiáng)度2.57 t/m、有效采出強(qiáng)度11.96 t/m,采出強(qiáng)度明顯偏高,說明該井油層動(dòng)用程度較高。分析認(rèn)為該井的主產(chǎn)液層為葡Ⅰ組。葡Ⅰ組共射開13個(gè)層,有9個(gè)層出液,出液層含水高達(dá)98.6%。其中,有7個(gè)層產(chǎn)液量相對較高,是:PI311、PI312、PI323、PI33a、PI33b1、PI33b2、PI33b3層 ,這7個(gè)層的產(chǎn)液量占全井產(chǎn)液量的92.3%。結(jié)合周圍水井吸水情況,確定堵水層位(表3)。

表3 B井環(huán)空出液情況統(tǒng)計(jì)

2.2.2應(yīng)用監(jiān)測資料制定壓裂方案

由于目前的壓裂對象越來越薄,如果對薄差層的動(dòng)用狀況認(rèn)識(shí)不清,往往會(huì)導(dǎo)致壓層含水高,增油效果不明顯。應(yīng)用環(huán)空找水測試結(jié)果準(zhǔn)確判斷薄差層的動(dòng)用狀況,對產(chǎn)水率低的層進(jìn)行壓裂可以優(yōu)化壓裂效果,提高薄差層的動(dòng)用速度[4-5]。例如C井開采薩Ⅱ、薩Ⅲ組油層,全井射開砂巖厚度23.5 m,有效厚度4.6 m,措施前該井出液厚度比例較低,層數(shù)出液比例為44.44%,砂巖厚度出液比例為44.89%,有效厚度出液比例為84.78%。因此,對該井制定了壓裂方案,壓裂砂巖厚度9.4 m,有效厚度0.7 m,結(jié)合周圍水井的同位素吸水情況對周圍的水井對應(yīng)層位吸水較差的層結(jié)合措施增注。壓裂后日產(chǎn)液由18 t到34 t,增加16 t,日產(chǎn)油由0.9 t到7.9 t,增加7 t,含水由95.0%到76.6%,下降18.4個(gè)百分點(diǎn),流壓由1.79 M Pa到1.81 M Pa,上升0.02 M Pa,見到了較好的效果。

2.3 應(yīng)用監(jiān)測資料,進(jìn)行注水方案調(diào)整,挖掘油層剩余潛力

2.3.1應(yīng)用同位素資料進(jìn)行注水井細(xì)分調(diào)整,減緩油層含水上升速度

以研究區(qū)薩Ⅲ組調(diào)整井為例,同位素資料顯示該套井網(wǎng)與投產(chǎn)初期的吸水狀況、吸水層數(shù)、砂巖和有效厚度比例分別下降11.04、13.43和11.72個(gè)百分點(diǎn)。吸水厚度下降除與油層發(fā)育有關(guān)外,主要是由于層間動(dòng)用狀況發(fā)生變化,層間干擾加大造成的。從單井的同位素資料上看該套井網(wǎng)的薩Ⅲ9+10、11含水上升速度相對較慢,但目前含水仍然相對較高;而薩Ⅲ5～7層含水上升速度快,成為薩Ⅲ組油層中的相對高含水層;從薩Ⅲ組注水井的層段劃分上看,平均單井劃分2.88個(gè)注水層段,且有16.49%的井將薩Ⅲ6及以上劃分為一個(gè)層段注水。由于層間干擾,薩Ⅲ4及以上整體動(dòng)用較差,含水偏低。因此通過細(xì)分調(diào)整加強(qiáng)薩Ⅲ4及以上,適當(dāng)控制薩Ⅲ5、6層。細(xì)分后該套井網(wǎng)見到了較好的調(diào)整效果,有效地控制了含水上升速度,挖掘出地下剩余油。統(tǒng)計(jì)區(qū)塊細(xì)分井周圍連通的32口未措施油井,日產(chǎn)液由749 t到788 t,日增液39 t,日產(chǎn)油由64.9 t到77.0 t,日增油12.1 t,含水由 91.34%到90.23%,下降1.11個(gè)百分點(diǎn),流壓由2.81 M Pa到3.21 M Pa,上升0.40 M Pa。

2.3.2根據(jù)轉(zhuǎn)注井轉(zhuǎn)前出液剖面及吸水剖面制定試配方案,實(shí)施平面調(diào)整

利用研究區(qū)三次加密井投產(chǎn)的有利時(shí)機(jī),應(yīng)用優(yōu)化后的監(jiān)測方案,對轉(zhuǎn)注井的二次油井和新投的三次加密水井試配前,錄取了部分井的同位素吸水剖面,根據(jù)油層發(fā)育和動(dòng)用狀況,垂向上合理劃分注水層段。試配時(shí)對于吸水較好的葡Ⅰ組油層單卡一段注水,加強(qiáng)相對動(dòng)用較差的薩Ⅱ1～4號(hào)層的注水,其他層段均衡注水,控制老井的含水上升速度,提高新井的供液能力。按照上述原則對研究區(qū)的41口井采取試配措施后,見到了較好的效果。不同油層組吸水層數(shù)和厚度比例均有提高,薩Ⅱ、薩Ⅲ組油層提高比例較大,尤其是表外儲(chǔ)層和表內(nèi)薄差油層的吸水厚度提高幅度大(表4),同時(shí)周圍油井見到了較好的降水增油效果。

表4 轉(zhuǎn)注井試配前后不同油層組吸水狀況統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

(1)應(yīng)用油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù),在搞清砂體類型、油層動(dòng)用狀況和剩余油分布的基礎(chǔ)上,合理確定注產(chǎn)剖面的合理監(jiān)測比例、單井選擇原則以及單井優(yōu)化方案。

(2)通過合理應(yīng)用優(yōu)化后的監(jiān)測資料,在進(jìn)一步加深油層動(dòng)用狀況的基礎(chǔ)上,對高含水后期優(yōu)選措施調(diào)整方案提供了有效的技術(shù)支撐,提高了資料的利用率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了較好的控水增油、延長油田壽命的目的。

(3)目前的監(jiān)測技術(shù)對于薄差油層的監(jiān)測精度仍然較低,是我們下一步的攻關(guān)方向。

[1] 趙翰卿.應(yīng)用密井網(wǎng)測井曲線精細(xì)研制河流相儲(chǔ)層沉積模型[C]//SPE29963,第五次國際石油工程會(huì)議論文集,1995:66-70

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TE313.3

A

1673-8217(2011)05-0088-04

2011-02-24;改回日期:2011-04-15

趙霞,高級(jí)工程師,1974年出生,1998年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油地質(zhì)勘察專業(yè),現(xiàn)從事油田開發(fā)工作。

編輯:劉洪樹