海上復(fù)雜河流相油田高效開發(fā)研究與實踐

侯東梅 廖新武 李超

(中海石油(中國)有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300452)

X油田位于渤海南部海域——渤南低凸起的西部傾沒端，該油田是渤海海域內(nèi)首次開發(fā)的帶狀河道沉積的大型稠油油田。油田構(gòu)造相對簡單，為一斷裂背斜，受沉積環(huán)境的控制，目的層段的儲層特征復(fù)雜，主要表現(xiàn)在3個方面:(1)河道寬度窄，平均單河道寬度僅200 m;(2)單砂層厚度較薄(一般在8 m左右)、砂地比較小(小于30%);(3)河道具有分叉、側(cè)向遷移頻繁等特點，儲層總體變化規(guī)律難以準(zhǔn)確把握。

為了開發(fā)好此類復(fù)雜的帶狀砂巖油田，在借鑒渤海大型稠油油田開發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，吸收、利用已有的動、靜態(tài)資料，開展地震、地質(zhì)、測井及油藏等多學(xué)科的配套技術(shù)研究來充分認(rèn)識油田的地質(zhì)特點，提出相應(yīng)的開發(fā)技術(shù)策略以達(dá)到提高油田開發(fā)效果的目的。

1 三維地震精細(xì)砂體描述

如何充分認(rèn)識油田正確的地質(zhì)模式，并根據(jù)油田的特點進(jìn)行合理布井，是油田開發(fā)成功的關(guān)鍵。X油田地質(zhì)模式復(fù)雜，尤其是目的層段儲層具有縱、橫向變化快的特點，因此落實儲層是正確認(rèn)識地質(zhì)模式的關(guān)鍵。渤海淺層地震資料具有品質(zhì)好、分辨率高等優(yōu)點，使得利用三維地震資料精細(xì)刻畫單砂體成為可能。因此結(jié)合油田自身特點，形成砂體刻畫技術(shù)對策與思路，歸納如下:(1)利用波形分類、三維可視化、地震數(shù)據(jù)體層拉平等技術(shù)來確定儲層宏觀分布形態(tài)，確定砂體富集區(qū)帶，用于指導(dǎo)砂體追蹤解釋，建立儲層分布宏觀概念;(2)建立儲層追蹤準(zhǔn)則，采用自動追蹤結(jié)合常規(guī)剖面解釋等技術(shù)手段對砂體形態(tài)進(jìn)行定量描述;(3)在砂體形態(tài)定量描述成果基礎(chǔ)上，開展地震波阻抗反演、孔隙度反演和多屬性綜合分析研究對儲層厚度及物性進(jìn)行半定量—定量預(yù)測;(4)利用方差數(shù)據(jù)體，多屬性相干和多屬性綜合分析技術(shù)準(zhǔn)確確定地質(zhì)體邊界;(5)利用波形分類、多屬性聚類、層拉平多屬性切片研究沉積微相及其發(fā)育過程。

在油田隨鉆過程中，不斷加入新增開發(fā)井資料進(jìn)行多輪地震反演，提高儲層預(yù)測精度，達(dá)到儲層精細(xì)刻畫與預(yù)測的目的。對該油田所有主力單砂體開展精細(xì)刻畫結(jié)果如圖1所示。

統(tǒng)計對比深度(厚度)實際值與預(yù)測值，結(jié)果顯示，油層頂面深度預(yù)測誤差大多數(shù)小于3 m，單砂體油層厚度預(yù)測誤差大多小于2～3 m，且隨著所用開發(fā)井資料的增多，地震反演精度越來越高(圖2)。

2 井網(wǎng)部署與實施方案優(yōu)化

開發(fā)是否成功，一次開發(fā)井網(wǎng)部署(井網(wǎng)、井型、井?dāng)?shù))的合理選擇至關(guān)重要。隨著對油藏認(rèn)識程度的不斷加深，油田井網(wǎng)部署愈加合理。X油田于2004年8月投產(chǎn)，2005年8月開始實施注水開發(fā)，截至2014年9月底已實施開發(fā)井150口。面對該油田復(fù)雜的儲層發(fā)育情況，需要不斷地深化對地下地質(zhì)情況的認(rèn)識，進(jìn)而對開發(fā)井的井網(wǎng)部署思路及對策做出相應(yīng)的調(diào)整和完善。

圖1 明下段IV油組主力砂體層間最小振幅切片

對該油田的優(yōu)化調(diào)整歷程大體可分為4個階段:(1)鉆前階段。預(yù)測儲層在油田范圍內(nèi)是疊合連片連續(xù)分布，因此采取400 m井距的反九點法規(guī)則井網(wǎng)部署模式，并設(shè)計有10多口水平(分支)井。(2)以地震儲層描述為指導(dǎo)的布井階段。根據(jù)先期實施多口開發(fā)井的鉆后資料，開展井震結(jié)合研究可以較好地預(yù)測儲層。從X油田Ⅰ期3個平臺鉆前井位設(shè)計到I期實施結(jié)束，以地震油描砂體成果指導(dǎo)布井，較好地保證了開發(fā)井鉆遇油層的厚度和主力砂體的井網(wǎng)完善，并在兩者之間尋找最佳的平衡點，同時兼顧非主力砂體。這一階段由于沒有動態(tài)生產(chǎn)資料的反饋，因此對井間儲層的連通性只是有所考慮但未作為研究重點。(3)以單砂體為開發(fā)單元的研究階段。通過對先期投產(chǎn)井的生產(chǎn)動態(tài)綜合分析認(rèn)為開發(fā)井間儲層的連通性對油井產(chǎn)能影響較大，連通性好的砂體產(chǎn)能較高，連通性差的孤立井點產(chǎn)能較低。結(jié)合I期已投產(chǎn)井的生產(chǎn)動態(tài)響應(yīng)，在Ⅱ期2個平臺的隨鉆研究中，細(xì)分單砂體為開發(fā)單元。一方面，保證主力砂體的井網(wǎng)完善，同時保證單砂體內(nèi)部開發(fā)井之間的儲層連通性;另外一方面，根據(jù)儲層發(fā)育情況，對連通性存在風(fēng)險的井組優(yōu)化井位及井軌跡設(shè)計，以保障非主力單砂體的井網(wǎng)完善性，必要時縮短個別井距以保證井間儲層的連通性，從而形成“重連通”的小井組開發(fā)模式。(4)以水平井改造儲層連通性的開發(fā)階段。為最大化動用地質(zhì)儲量，利用水平分支井分支或主支連接2個不同的砂體，人工改造其連通性。通過水平(分支)井的實施，不但可以將2條互不連通的河道砂體連通起來，達(dá)到在大井距條件下盤活整個井網(wǎng)的目的，還能減少井?dāng)?shù)，節(jié)約投入資金。

圖2 多輪反演后地層屬性預(yù)測精度對比圖

X油田是渤海油田首次開展大規(guī)模的特殊井型嘗試的區(qū)域，圍繞該油田自身的儲層發(fā)育特點，總結(jié)13口水平(分支)井鉆探經(jīng)驗，逐漸形成海上極具特色的水平井設(shè)計理念(圖3):(1)首選儲層落實、河道特征清楚，沿河道延伸方向布井;(2)水平分支井穿多個“串珠狀”砂體，改善儲層的連通性;(3)利用分支或主支連接不同砂體，以增加單井控制儲量并改善砂體連通性;(4)弧形主支可用于調(diào)整合適的井距或回避儲層不發(fā)育區(qū)，保證主支的砂巖鉆遇率。

通過開展多專業(yè)協(xié)同研究，對X油田實施優(yōu)化調(diào)整，逐步完善并形成一套符合帶狀河道砂巖油田特點的布井方案。

圖3 F1h和F9m井串接不同砂體實例圖

3 生產(chǎn)精細(xì)管理實踐及效果分析

渤海海域帶狀河道砂巖油田儲層砂體窄而薄、非均質(zhì)性嚴(yán)重等特點，嚴(yán)重制約了油田注水開發(fā)效果。理論研究及開發(fā)實踐均表明該類油田常規(guī)注水開發(fā)通常具有“三快一低”的特點，即“注水見效快、見效后見水快、見水后含水上升快”和“水驅(qū)油效率低”。結(jié)合油田含水率上升的規(guī)律，采用產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整擴大水驅(qū)油波及體積，控制含水率上升速度，達(dá)到油田合理高效開發(fā)的目的。主要做法是:在油田全面投產(chǎn)后，利用開發(fā)井實際生產(chǎn)資料，開展動、靜態(tài)結(jié)合研究，進(jìn)一步深化靜態(tài)地質(zhì)認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，有針對性地進(jìn)行注水井優(yōu)化結(jié)構(gòu)調(diào)整，同時合理調(diào)控油井產(chǎn)液量。

3.1 儲層精細(xì)地質(zhì)研究

3.1.1 單砂體對比

開發(fā)井完鉆后，根據(jù)巖性和電性組合特征，以高分辨率層序地層學(xué)理論［1-3］為指導(dǎo)，結(jié)合測井曲線特征和儲層發(fā)育特點將NmIV、NmV、NmVI組細(xì)分為8個沉積旋回。在沉積旋回的控制下，參考沉積標(biāo)志層及等高程原理，依據(jù)電性旋回特點進(jìn)行單砂層對比和劃分［4-7］。同時以地震反演資料約束分層的等時性和連通性，避免“穿層”現(xiàn)象(圖4)。通過單砂層的精細(xì)對比，建立“單砂層”級別的等時地層單元格架，為后續(xù)油氣分布規(guī)律及沉積微相的精細(xì)研究打下堅實的基礎(chǔ)。

圖4 明下段NmIV—NmV油組儲層地震反演約束單砂層對比圖

3.1.2 沉積微相研究

首次運用地層切片技術(shù)對目的層段的沉積相演變過程開展研究。在此基礎(chǔ)上，綜合開發(fā)井巖心相及測井相研究成果對沉積微相進(jìn)行劃分。

針對地層切片研究工作，需要把握住地震剖面與沉積剖面的對應(yīng)關(guān)系，并結(jié)合儲層縱向分布的特點和地震反演資料分辨率展開研究。通過140余口開發(fā)井的井震結(jié)合研究，制作出精細(xì)的合成記錄，在地震反演資料上做出5，4，3，2個沉積旋回的追蹤解釋(圖5)。

對于有地震儲層描述的砂體主要利用油描砂體控制河道邊界，根據(jù)地層切片控制河道展布方向，結(jié)合測井相對各種微相開展平面組合;對于沒有油描砂體的小層則根據(jù)臨近小層河道沉積的繼承性特點和井點測井相開展平面相研究。

在精細(xì)單砂層對比的基礎(chǔ)上，結(jié)合各小層的測井相和地震屬性切片，逐層、逐方位精細(xì)追蹤和刻畫油田近50條河道。一方面，從微觀上描述河道邊界、河道規(guī)模、河道形態(tài)、河道展布方向;另一方面，從宏觀上開展河流發(fā)育史研究。從砂體的平面展布與縱向演化規(guī)律來看，其具有分支流水道分叉、側(cè)向遷移頻繁等典型特征(圖6)。

圖5 不同沉積時期儲層發(fā)育特征地層切片組圖

圖6 X油田單砂層平面沉積微相展布圖

3.2 注水方案優(yōu)化，提高水驅(qū)控制儲量

合理完善的注采井網(wǎng)是提高油田注水開發(fā)水平的關(guān)鍵［8］。在單砂體精細(xì)研究的基礎(chǔ)上開展注采連通性的分析工作。以設(shè)計的注水井位和周邊相鄰的油井作為注采井網(wǎng)，統(tǒng)計其油層連通率、注水厚度比例、周邊采油井受效厚度比例以及單向受效層數(shù)等參數(shù)，結(jié)合各項參數(shù)以及數(shù)值模擬預(yù)測指標(biāo)的對比確定最優(yōu)注采井網(wǎng)。同時利用數(shù)值模擬手段對注水時機以及注采比進(jìn)行優(yōu)化，形成最優(yōu)注水方案原則:(1)細(xì)分砂體為開發(fā)單元，采用不規(guī)則井網(wǎng)注水開發(fā);(2)根據(jù)油田實際需求，布注水井33口，注采井?dāng)?shù)比1∶2.9;(3)在地層壓力降到0.9倍原始地層壓力時注水，注水初期采用溫和注水方式，其后逐步加大注采比;(4)注水實施中，做好油田動態(tài)監(jiān)測，觀察帶狀河道注水開發(fā)的特點，及時總結(jié)注水開發(fā)經(jīng)驗。

3.3 產(chǎn)液結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整

在注水優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)油水井生產(chǎn)動態(tài)，不斷調(diào)整平面上單井的注水量、產(chǎn)液量，以及注水井、采油井各小層的注水量、產(chǎn)液量，促使地下油水關(guān)系向更有利于提高水驅(qū)油效率的方向發(fā)展，實現(xiàn)精細(xì)化注水采油。其關(guān)鍵是要對油田的生產(chǎn)情況開展精細(xì)分析，才能更有針對性地對油、水井提出合理的優(yōu)化調(diào)整措施。

3.3.1 精細(xì)注水動態(tài)分析，掌握油田注水見效規(guī)律

(1)注水井分析。開展單井的注水現(xiàn)狀分析、注水指示曲線分析以及吸水剖面研究等，以較好地掌握單井和油田的注水情況，其目的是:①掌握單井的注水情況;②掌握各小層的吸水及其變化情況，進(jìn)而掌握油田的吸水規(guī)律及對應(yīng)油井的見效情況;③了解儲層的非均質(zhì)性及其污染傷害情況;④定性了解地層壓力變化情況。

(2)精細(xì)注水受效分析。綜合運用生產(chǎn)動態(tài)資料、精細(xì)地質(zhì)研究成果以及動態(tài)監(jiān)測資料等分析油井的注水見效情況?；驹瓌t是“以油井為研究單元，縱向到每個小層，平面到注水井”。通過注水受效分析，掌握每個井組，每口油井的見效情況，包括是否見效、見效時間、見效層位、見效后的動態(tài)反應(yīng)等。結(jié)合對儲層連通關(guān)系的認(rèn)識，總結(jié)出油田的注水見效規(guī)律:①沿主河道上，油井產(chǎn)量、流壓明顯上升;②垂直河道上，油井產(chǎn)量穩(wěn)定或略上升、壓力穩(wěn)定或略有回升;③河道邊部的油井產(chǎn)量長期穩(wěn)定;④未見效油井基本上為非同一河道沉積。這些規(guī)律將指導(dǎo)對應(yīng)油井的產(chǎn)液結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。

(3)注水效果評價。注水受效分析是由小到大，即單井 — 井組 — 油田;而注水效果評價則是從大到小，即油田 — 井組 — 單井，目的是及時發(fā)現(xiàn)注水中存在的問題，確保油田始終保持良好的開發(fā)狀態(tài)。

(4)小層注采平衡分析。需要編制科學(xué)合理的動態(tài)監(jiān)測方案，特別是產(chǎn)吸剖面測試方案。通過對單井產(chǎn)吸剖面的分析研究，總結(jié)油田的產(chǎn)吸規(guī)律，進(jìn)而開展各小層產(chǎn)量、注水量的劈分，掌握油田各小層的注采狀況。

3.3.2 精細(xì)注采優(yōu)化調(diào)整，擴大水驅(qū)波及體積

該項研究工作具有很強的針對性、實用性和操作性，其應(yīng)用使油田迅速擺脫被動的生產(chǎn)局面，年自然遞減由投產(chǎn)初期的45%下降到目前的12%，綜合含水較優(yōu)化前方案預(yù)測下降26%［9］。具體措施如下:

(1)平面注水優(yōu)化。通過不斷調(diào)整水驅(qū)前緣，促使地下油水關(guān)系向更有利于提高水驅(qū)油效率的方向發(fā)展，實現(xiàn)注水的平面精細(xì)化。根據(jù)周邊油井的受效情況和產(chǎn)液量，及時優(yōu)化調(diào)整注水量，使注采達(dá)到相對平衡。在該油田內(nèi)，每口注水井平均1個月要進(jìn)行1次注水量的精細(xì)調(diào)整。

(2)分層注水。針對油田縱向儲層主力層單一、層間矛盾突出，且油井見水后含水上升快的突出問題，開展油田早期整體分注、油井分層配注工作，精心編制注水方案，科學(xué)制定分注層段劃分原則，合理確定各分注層段的注水性質(zhì)，實現(xiàn)注水的層間精細(xì)化。同時，引入“免投撈多管地面分注”工藝技術(shù)并開展現(xiàn)場適應(yīng)性研究，較好地解決了目前海上油田常用的“一投三分”、“空心集成”分注工藝調(diào)配困難且不及時、測試計量準(zhǔn)確性差、鋼絲作業(yè)成本高的缺點，大大提高了分注的合格率。

(3)產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整。以精細(xì)注水受效分析結(jié)果為基礎(chǔ)，通過常規(guī)的非措施性的注水量調(diào)整，加強驅(qū)油方向的注水量，同時控制無效注水方向的注水量，再輔之以油井產(chǎn)液調(diào)整，加強來油方向的產(chǎn)液，控制來水方向的產(chǎn)液。通過實施產(chǎn)液結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，取得了非常好的“調(diào)水增油”效果。

4 結(jié)語

(1)通過綜合運用地震、地質(zhì)和油藏動態(tài)分析等方法和技術(shù)，取長補短，達(dá)到定量、高分辨和準(zhǔn)確表征儲層的目的，形成了一套針對窄、薄、帶狀砂巖油田的儲層精細(xì)表征的方法。

(2)采用不規(guī)則井網(wǎng)、以單砂體布井的開發(fā)策略為窄、薄、帶狀油田的成功開發(fā)摸索出一條可行之路。

(3)該類型帶狀河道沉積的油田在生產(chǎn)管理過程中，以精細(xì)注水受效分析結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)行產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整，可有效改善油田的開發(fā)效果。

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