塔河縫洞型油藏水驅(qū)后期開發(fā)方式研究

王建海，焦保雷，曾文廣，李 娣，葛際江

(1.中國(guó)石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011;2.中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 257061)

塔河縫洞型油藏水驅(qū)后期開發(fā)方式研究

王建海1，焦保雷1，曾文廣1，李 娣1，葛際江2

(1.中國(guó)石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011;2.中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 257061)

塔河碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)集空間以孤立溶洞和溶蝕裂縫為主，三維空間展布極其復(fù)雜，針對(duì)縫洞型油藏單元注氣驅(qū)油規(guī)律認(rèn)識(shí)不清、常規(guī)物模研究方法適用性較差的問(wèn)題，設(shè)計(jì)制作了縫洞型可視化模型，開展不同驅(qū)替方式驅(qū)油規(guī)律研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:“閣樓油”是縫洞型油藏水驅(qū)開發(fā)后期剩余油的重要存在形式;N2在高部位流動(dòng)，作用于構(gòu)造頂部“閣樓油”，水在低部位流動(dòng)，驅(qū)替低部位剩余油，泡沫在高、低部位均可流動(dòng)，波及面積最大;對(duì)比不同注入方式提高采收率程度，泡沫驅(qū)最高達(dá)38.0%，其次為氣水混注，提高采收率19.7%。實(shí)驗(yàn)研究揭示了縫洞型油藏注N2驅(qū)油規(guī)律，為后續(xù)段塞組合優(yōu)化、注采參數(shù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供了技術(shù)支持。

塔河油田;縫洞型油藏;注N2;水驅(qū);提高采收率

0 引言

塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏儲(chǔ)集空間以孤立溶洞和溶蝕裂縫為主［1］，基質(zhì)孔隙度普遍小于1%，不具有儲(chǔ)集性能;三維空間展布極其復(fù)雜，即使同一縫洞單元，縫洞發(fā)育的規(guī)模及形態(tài)也具有較大的不確定性，與層狀砂巖油藏具有很大差異;采收率較低，僅為 14.8%，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)外平均水平(25.0%)，具有大幅度提高采收率潛力。

“單井注水替油”和“單元注水驅(qū)油”技術(shù)在實(shí)施早期與中期增油效果顯著［2-3］，但隨著注水輪次的增加，注水失效井和失效單元逐漸增多［4］。2012年開始，在塔河縫洞型油藏開展注N2提高采收率試驗(yàn)［5-9］，注氣效果顯著，但存在縫洞型油藏單元注氣驅(qū)油規(guī)律認(rèn)識(shí)不清、常規(guī)砂巖物模研究方法適用性較差的問(wèn)題［10-13］，為此，利用縫洞型可視化物理模型，分別開展水驅(qū)、水驅(qū)后轉(zhuǎn)注N2、水驅(qū)后氣水交替驅(qū)、水驅(qū)后氣水混注、水驅(qū)后轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)等不同注入方式下驅(qū)替規(guī)律室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，揭示縫洞型油藏注氣驅(qū)油規(guī)律。

1 縫洞型可視化模型

塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏儲(chǔ)集空間以溶蝕孔(洞)和裂縫為主，基質(zhì)孔隙度在1%以內(nèi)，滲透率小于1×10-3μm2，裂縫開度為0.1～50.0 mm，基本不具有儲(chǔ)集性能。為更加清楚地認(rèn)識(shí)不同驅(qū)油方式提高采收率的機(jī)理，使用可視化模型觀察不同注氣方式下流體的流動(dòng)規(guī)律。基于塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏儲(chǔ)集體特征，建立縫洞型可視化物理模型(圖1)，模型尺寸為200 mm×180 mm。

圖1 縫洞型油藏可視化模型

實(shí)驗(yàn)條件:模擬油染紅色，黏度為12.0 mPa·s左右;模擬水礦化度為20×104mg/L;驅(qū)替速度為0.2 mL/min;常溫、常壓。

2 縫洞型油藏單元驅(qū)油規(guī)律研究

2.1 注水驅(qū)油規(guī)律

注水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2，圖中藍(lán)色虛線箭頭為注入水的流動(dòng)路線?？p洞型油藏注水驅(qū)油規(guī)律表現(xiàn)為:注入水在重力作用下往低處流，僅驅(qū)替低部位原油;“閣樓油”是縫洞介質(zhì)中水驅(qū)后剩余油的重要形式，還包括注水無(wú)法波及到的部分“屏蔽油”。

圖2 縫洞型油藏注水驅(qū)油物模實(shí)驗(yàn)

2.2 水驅(qū)后轉(zhuǎn)注N2驅(qū)油規(guī)律

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3，圖中黑色虛線箭頭為N2的流動(dòng)路線。水驅(qū)后轉(zhuǎn)注N2驅(qū)油規(guī)律表現(xiàn)為:N2密度較小，往高部位流動(dòng)，主要作用于高部位水驅(qū)后形成的“閣樓油”，對(duì)低部位剩余油不起作用。

圖3 水驅(qū)后轉(zhuǎn)注N2驅(qū)物模實(shí)驗(yàn)

2.3 水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水混注驅(qū)油規(guī)律

水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水混注實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4，圖4中藍(lán)色虛線箭頭為注入水的流動(dòng)路線，黑色虛線箭頭為N2的流動(dòng)路線。水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水混注驅(qū)替規(guī)律表現(xiàn)為:N2和水經(jīng)過(guò)重力分異作用，N2依然走高部位通道，水依然走低部位路線，兩相快速分異，驅(qū)替各自部位儲(chǔ)集空間內(nèi)的剩余油。

圖4 水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水混注驅(qū)油物模實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.4 水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水交替驅(qū)油規(guī)律

水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水交替驅(qū)與水驅(qū)后轉(zhuǎn)氣水混注驅(qū)替規(guī)律相類似，不同的是氣水混注過(guò)程中，N2壓制高部位剩余油的同時(shí)，注入水在低部位將其驅(qū)替;而氣水交替驅(qū)過(guò)程中，首先注入N2在高部位壓制剩余油，然后注入水驅(qū)替被壓制到低部位的原油，采收率高低取決于高部位剩余油被注入N2壓制的程度。

2.5 水驅(qū)后轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)替規(guī)律

水驅(qū)后轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5，圖中淺藍(lán)色虛線箭頭為注入泡沫的流動(dòng)路線。最初由于泡沫濃度較低加之消泡較多，呈現(xiàn)氣驅(qū)的特征，隨著后續(xù)泡沫濃度不斷增大，泡沫的穩(wěn)定性逐漸提高，泡沫驅(qū)表現(xiàn)越來(lái)越明顯，泡沫的通過(guò)性介于氣體和水之間，但泡沫占據(jù)儲(chǔ)集空間的性能遠(yuǎn)超過(guò)氣體和水，可驅(qū)替儲(chǔ)集空間中的水、氣、油而占據(jù)整個(gè)儲(chǔ)集空間。水驅(qū)后轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)驅(qū)油規(guī)律表現(xiàn)為:泡沫波及面積大，驅(qū)油效果好，既可波及高部位“閣樓油”，又可波及低部位“閣樓油”。

圖5 水驅(qū)后轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)驅(qū)油物模實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3 不同注入方式提高采收率對(duì)比

可視化模型中不同驅(qū)替方式提高采收率程度見表1。由表1可知，泡沫驅(qū)提高采收率程度最高，達(dá)到38.0%;氣水混注次之，達(dá)到19.7%;其次為氣水交替注入，N2驅(qū)和水驅(qū)提高采收率程度最低。

表1 不同注入方式提高采收率程度

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

縫洞型油藏可視化模型室內(nèi)實(shí)驗(yàn)揭示了水驅(qū)后不同注N2方式驅(qū)油規(guī)律以及提高采收率程度。泡沫驅(qū)提高采收率程度最高，但受制于成本限制，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性差;氣水交替驅(qū)提高采收率大小取決于高部位剩余油被注入N2壓制的程度，降低了注入氣的利用率，提高采收率僅15.8%;水驅(qū)后轉(zhuǎn)注N2易形成氣竄通道，提高采收率程度較低，僅為12.8%。因此，根據(jù)縫洞型油藏特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，最終選擇水驅(qū)后氣水混注方式，N2能夠很好地驅(qū)替水驅(qū)后構(gòu)造高部位“閣樓油”，混注水既能降低注氣壓力，又可驅(qū)替被N2壓制到低部位的剩余油，其提高采收率程度僅次于泡沫驅(qū)，達(dá)到19.7%。

根據(jù)以上室內(nèi)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)開展現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)，塔河TK826-TK849CH縫洞單元前期主要采用單元注水驅(qū)油方式開發(fā)(TK849CH井注，TK826井采)，隨著注水周期延長(zhǎng)，水驅(qū)優(yōu)勢(shì)通道形成(圖6a藍(lán)色部分)，注水驅(qū)油效果逐漸變差，但井間構(gòu)造高部位仍存在注入水無(wú)法驅(qū)替的“閣樓油”(圖6a紅色部分)。2013年4月，開展單元注N2驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用高注低采(TK826井注，TK849CH井采，注入N2易在高部位形成氣頂驅(qū)替剩余油)、氣水混注方式，動(dòng)用水驅(qū)通道之上“閣樓油”(圖6b黃色部分)。共進(jìn)行3輪次注氣，累計(jì)注入 N2430× 104m3，累計(jì)注水 1.15×104m3，截至 2014年底，TK849CH井累計(jì)產(chǎn)液 4.7×104t，累計(jì)產(chǎn)油1.8× 104t，驅(qū)油效果顯著。

圖6 TK826-TK849CH縫洞單元水驅(qū)和氣水混注驅(qū)油示意圖

5 結(jié)論

(1)“閣樓油”是碳酸鹽巖縫洞型油藏中水驅(qū)開發(fā)后期剩余油的重要存在形式。

(2)可視化縫洞模型直觀揭示了水、N2、泡沫在縫洞型油藏儲(chǔ)集空間內(nèi)的流動(dòng)特征:N2往高部位流動(dòng)，驅(qū)替構(gòu)造頂部“閣樓油”;水往低部位流動(dòng)，驅(qū)替低部位剩余油;泡沫高低部位都能流動(dòng)。

(3)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同注入方式提高采收率程度，泡沫驅(qū)最高達(dá)38.0%，其次為氣水混注19.7%，氣水交替和純氣驅(qū)方式提高采收率程度最低。

(4)TK826-TK849CH縫洞單元注氣驅(qū)油試驗(yàn)印證了室內(nèi)物模驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)效果較為顯著，累計(jì)產(chǎn)油已達(dá)1.8×104t。

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編輯孟凡勤

TE344

A

1006-6535(2015)05-0125-04

20150410;改回日期:20150728

國(guó)家“973”項(xiàng)目“碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率基礎(chǔ)研究”(2011CB201006)

王建海(1986-)，男，工程師，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，2012年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事注氣提高采收率工藝技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.028