斷塊油藏氣頂-邊水雙向驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)

劉維霞，吳義志，李文靜，孫寧寧

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

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斷塊油藏氣頂-邊水雙向驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)

劉維霞，吳義志，李文靜，孫寧寧

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

為提高斷塊油藏采收率，提出氣頂-邊水雙向驅(qū)的開發(fā)方式，即利用注入N2挖潛閣樓油，利用邊緣注水挖潛低部位剩余油的雙向驅(qū)替方式，以此提高波及體積和采油速度。新方法提高采收率的主控因素有待明確，相應(yīng)的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。運(yùn)用數(shù)值模擬方法，建立了斷塊油藏雙向驅(qū)的理論模型，研究了不同因素對雙向驅(qū)開發(fā)效果的敏感性及相應(yīng)的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)。研究表明：對于含油條帶較窄(低于100 m)，氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進(jìn)行雙向驅(qū)；低滲透油藏采用雙向驅(qū)時(shí)應(yīng)降低注氣速度，保持注采平衡；在油層厚度不大于10 m，地層原油黏度小于75 mPa·s，沒有較厚夾層的條件下，雙向驅(qū)開發(fā)能取得較好的效果。采用該篩選標(biāo)準(zhǔn)選取實(shí)際區(qū)塊，預(yù)測雙向驅(qū)比水驅(qū)提高采收率14.21個(gè)百分點(diǎn)。研究成果對斷塊油藏高含水期剩余油有效動用和高效波及有重要意義。

斷塊油藏；提高采收率；氣頂-邊水雙向驅(qū)；數(shù)值模擬；營47斜28區(qū)塊

0 引 言

勝利油田油藏大部分屬于背斜構(gòu)造和潛山構(gòu)造，此類油藏大多數(shù)是多層組油藏，具有埋藏深、閉合度高、油藏傾角大、油層厚等特點(diǎn)，有的還具有原生的氣頂和邊底水特征。該類油藏經(jīng)過衰竭開采和水驅(qū)開發(fā)后，常會在油藏頂部形成“閣樓油”，同時(shí)水驅(qū)過程中也容易造成低部油井水淹和層間干擾等問題。頂部注氣穩(wěn)定驅(qū)被認(rèn)為是該類油藏水驅(qū)之后有效提高采收率的接替技術(shù)，其采收率是所有非混相驅(qū)中最高的[1-4]，但是該種方式為維持較好開發(fā)效果，防止氣體過早突破，通常采油速度較低，且采油井見氣后需要在構(gòu)造更低部位打新的油井開采低部位剩余油，故油井利用率較低[5-10]。結(jié)合勝利油田斷塊油藏邊水特征及中低部位有剩余油分布的情況，提出了N2人工氣頂-邊水雙向驅(qū)替開發(fā)方式。

1 斷塊油藏雙向驅(qū)理論模型

1.1 斷塊油藏雙向驅(qū)提高采收率機(jī)理

氣驅(qū)本身具有較高的驅(qū)油效率，同時(shí)由于是近頂部注氣(圖1)，注入氣(N2)由于所受合力的影響傾向于向油層高部位運(yùn)移形成人工氣頂，氣頂?shù)男纬煽梢砸种茪飧Z，提高波及系數(shù)，從而提高采收率。人工邊水驅(qū)過程中，水相所受合力方向沿驅(qū)替力方向斜向下，能夠抑制水相的突進(jìn)，提高低部位波及系數(shù)。

圖1 雙向驅(qū)驅(qū)替相受力分析示意圖

1.2 雙向驅(qū)理論模型建立

采用Eclipse數(shù)值模擬軟件建立斷塊油藏雙向驅(qū)地質(zhì)模型(圖2)，網(wǎng)格平面尺寸為16 m×20 m，

圖2 雙向驅(qū)理論地質(zhì)模型

縱向上劃分10個(gè)網(wǎng)格，默認(rèn)氣井距構(gòu)造頂部1/3處，油井位于距構(gòu)造頂部2/3處且生產(chǎn)上部7個(gè)模擬層。

平均孔隙度為0.26，平均滲透率為500×10-3μm2。采用交錯(cuò)注采井網(wǎng)，采油井位于油帶中部，交錯(cuò)注采井網(wǎng)井?dāng)?shù)比為1∶2∶1，水井位于油水邊緣外，注采比為1∶1，氣水注入比為1∶1，生產(chǎn)井為直井穩(wěn)定采液，單井注采強(qiáng)度為5 m3/(d·m)，驅(qū)替方式為注氣井在構(gòu)造近頂部注氣，注水井在邊水位置注水雙向驅(qū)替。

影響雙向驅(qū)效果的因素主要分為3類，各因素參數(shù)水平設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 理論模型參數(shù)設(shè)計(jì)

2 雙向驅(qū)不同因素敏感性分析

極限氣油比對應(yīng)采出程度是評價(jià)雙向驅(qū)最直觀的指標(biāo)，以各地質(zhì)、流體和開發(fā)因素開發(fā)時(shí)極限氣油比對應(yīng)最大采出程度、最小采出程度的差值為標(biāo)準(zhǔn)，分析各因素的敏感性，建立雙向驅(qū)開發(fā)效果敏感性評價(jià)指標(biāo)體系(表2)。

統(tǒng)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果，計(jì)算評價(jià)指標(biāo)，得到各因素敏感性評價(jià)結(jié)果(圖3)。

表2 敏感性評價(jià)指標(biāo)體系

由圖3可知，地層傾角、含油條帶寬度、水平滲透率、地下油水密度差、地下原油黏度、垂向非均質(zhì)性屬于極敏感因素；氣頂寬度、有效厚度、夾層發(fā)育水平、地下油水黏度比屬于敏感因素；油水毛管力和沉積韻律屬于次敏感因素；其余因素屬于不敏感因素。

在雙向驅(qū)油藏篩選過程中應(yīng)考慮各因素的敏感性，根據(jù)敏感性對各因素進(jìn)行分級，考慮級別分為4級：1級為最高級，4級為最低級。1級對應(yīng)極敏感因素，在油藏篩選過程中要優(yōu)先考慮；4級對應(yīng)不敏感因素，在篩選過程中可以適當(dāng)考慮。

圖3 不同因素敏感性評價(jià)結(jié)果

3 雙向驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)建立

篩選標(biāo)準(zhǔn)的建立是與水驅(qū)基礎(chǔ)方案進(jìn)行對比，通過對比各因素不同水平采收率值與基礎(chǔ)方案采收率值，計(jì)算雙向驅(qū)開發(fā)提高采收率幅度，判斷有利因素和不利因素，并對其中關(guān)鍵因素進(jìn)行量化。水驅(qū)基礎(chǔ)方案設(shè)置為將頂部注氣井改為采油井，與中部采油井一起采油，基礎(chǔ)方案3口采油井采液量與雙向驅(qū)部2口采油井采液量相等；將注氣井的注氣量等量換算到低位注水井的注水量上。即基礎(chǔ)方案將雙向驅(qū)1口注氣井、2口采油井、1口注水井改為3口采油井和1口注水井，且地下總注入速度相等，總采液速度相等。

3.1 地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度

對于地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度3種因素采用的是窮舉法分析，共判斷64種組合方式(表1)下雙向驅(qū)開發(fā)效果相對于水驅(qū)開發(fā)提高的采收率幅度。圖4分別是氣頂寬度為0 m和200 m，地層傾角和含油條帶寬度因素影響下雙向驅(qū)開發(fā)提高的采收率幅度統(tǒng)計(jì)。

由圖4可知：①相對于無氣頂?shù)挠筒?，有氣頂?shù)那闆r下，雙向驅(qū)開發(fā)效果提高采收率幅度較大。這是由于有氣頂?shù)那闆r下，注入氣更易進(jìn)入氣頂中，達(dá)到極限氣油比時(shí)間長，對應(yīng)的采出程度高，提高采收率幅度大；②地層傾角越大，雙向驅(qū)開發(fā)優(yōu)勢越大，提高采收率幅度越高，這是由于地層傾角小，氣竄、水竄嚴(yán)重，導(dǎo)致雙向驅(qū)開發(fā)效果變差，傾角增大，重力分異作用能抑制氣和水突進(jìn)，有利于雙向驅(qū)開發(fā)；③含油條帶寬度小，雙向驅(qū)開發(fā)效果變差，這是由于含油條帶越窄越易發(fā)生氣竄，不利于雙向驅(qū)開發(fā)。

圖4 不同地層傾角和含油條帶寬度雙向驅(qū)提高采收率幅度

分析對比64種情況下雙向驅(qū)提高采收率幅度，同時(shí)考慮各因素的敏感性，得到地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度這3個(gè)因素的篩選標(biāo)準(zhǔn)及考慮級別(表3)。

表3 雙向驅(qū)油藏氣頂寬度、含油條帶寬度、地層傾角的篩選標(biāo)準(zhǔn)

由表3可知，對于含油條帶較窄(低于100 m)且氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進(jìn)行雙向驅(qū)。對于其他情形，只要地層傾角達(dá)到要求，均可進(jìn)行雙向驅(qū)開發(fā)。

3.2 水平滲透率

對滲透率因素采用單因素分析法，其他參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。結(jié)果顯示：滲透率越高，雙向驅(qū)開發(fā)優(yōu)勢越明顯，當(dāng)滲透率為1 000×10-3μm2時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)相對水驅(qū)開發(fā)提高采收率3.69個(gè)百分點(diǎn)；滲透率為500×10-3μm2時(shí)，相對水驅(qū)提高1.20個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)滲透率小于500×10-3μm2時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)相對水驅(qū)開發(fā)幾乎沒有優(yōu)勢，這是由于低滲儲層地層壓力大，高壓下氣體壓縮，因重力分異作用弱，不易形成氣頂，故氣竄程度弱；高滲儲層，重力分異作用強(qiáng)，易形成氣頂，故氣竄程度強(qiáng)。然而綜合分析發(fā)現(xiàn)，低滲儲層更易于氣竄，其采用雙向驅(qū)開發(fā)時(shí)，為保證開發(fā)效果，應(yīng)降低注氣速度，同時(shí)應(yīng)保持注采平衡。

3.3 有效厚度及夾層發(fā)育水平

對有效厚度采用單因素分析方法。結(jié)果表明：有效厚度越小，雙向驅(qū)開發(fā)優(yōu)勢越明顯。有效厚度為1 m時(shí)，雙向驅(qū)提高采收率為6.9個(gè)百分點(diǎn)；有效厚度為10 m時(shí)，提高采收率1.2個(gè)百分點(diǎn)；厚度大于10 m，雙向驅(qū)開發(fā)效果比水驅(qū)開發(fā)效果差。這是由于地下滲流過程中，垂向非均質(zhì)性控制著氣相和水相的滲流過程，地層有效厚度小，垂向非均質(zhì)性相對弱，雙向驅(qū)開發(fā)效果好；厚度大，更易發(fā)生氣竄和水竄，會降低驅(qū)替相的波及系數(shù)，雙向驅(qū)開發(fā)效果變差。對夾層發(fā)育情況分析發(fā)現(xiàn)：夾層較發(fā)育時(shí)(垂向滲透率與水平滲透率之比為0.000 1)，雙向驅(qū)開發(fā)效果比水驅(qū)開發(fā)效果差，這是由于夾層的存在，抑制了氣體和水在垂向上的滲流，重力分異作用弱，不易形成氣頂，易發(fā)生氣竄和水相的指進(jìn)，不利于雙向驅(qū)開發(fā)。夾層相對不發(fā)育(垂向滲透率與水平滲透率之比不小于0.05)，雙向驅(qū)開發(fā)提高采收率幅度為2%左右。

3.4 沉積韻律及垂向非均質(zhì)性

對不同沉積韻律情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：正韻律地層采用雙向驅(qū)提高采收率為11.85個(gè)百分點(diǎn)，復(fù)合韻律為6.71個(gè)百分點(diǎn)，均質(zhì)地層為1.20個(gè)百分點(diǎn)，反韻律地層雙向驅(qū)開發(fā)比水驅(qū)開發(fā)采收率低4.39個(gè)百分點(diǎn)。對于正韻律地層，考慮垂向非均質(zhì)性對雙向驅(qū)開發(fā)效果的影響，非均質(zhì)性越強(qiáng)(洛倫茲系數(shù)越大)，對應(yīng)雙向驅(qū)開發(fā)提高采收率幅度越大。均質(zhì)地層雙向驅(qū)提高采收率1.20個(gè)百分點(diǎn)；洛倫茲系數(shù)為0.1時(shí)，雙向驅(qū)提高采收率2.79個(gè)百分點(diǎn)；洛倫茲系數(shù)為0.8時(shí)，雙向驅(qū)可以提高采收率23.65個(gè)百分點(diǎn)。這是由于反韻律地層氣體超覆作用強(qiáng)，氣竄嚴(yán)重，不利于雙向驅(qū)開發(fā)；正韻律地層能夠抑制氣竄，有利于雙向驅(qū)開發(fā)，且非均質(zhì)性越強(qiáng)，抑制氣竄效果越明顯，提高采收率幅度越高。

3.5 地下原油黏度及油水密度差

地下原油黏度越大，雙向驅(qū)開發(fā)效果越差。地下原油黏度大于75.0 mPa·s時(shí)，由于不利的流度比，易發(fā)生水竄，含水上升加快，同時(shí)易發(fā)生氣竄，不利于氣頂形成，雙向驅(qū)開發(fā)效果比水驅(qū)開發(fā)差；原油黏度小于75.0 mPa·s時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)具有一定優(yōu)勢；原油黏度為0.5 mPa·s時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)可以提高采收率62.21個(gè)百分點(diǎn)。油水密度差屬于雙向驅(qū)開發(fā)的有利因素，不同密度差雙向驅(qū)相對于水驅(qū)開發(fā)均有優(yōu)勢，平均提高采收率6.89個(gè)百分點(diǎn)。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)上述篩選標(biāo)準(zhǔn)，選取營47斜28井區(qū)為雙向驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)塊。該井區(qū)由3條斷層夾持，為構(gòu)造相對簡單的反向屋脊斷塊油藏，存在較強(qiáng)的邊水。地層傾角為9°，原始含油條帶為600～850 m，含油高度為90～125 m，無氣頂，有效厚度為4 m。儲層孔隙度為24%～28%，儲層滲透率為1.02×10-3～734.00×10-3μm2，平均為138.00×10-3μm2，非均質(zhì)性較弱，夾層相對不發(fā)育，地下原油黏度為2.8 mPa·s，地下原油密度為0.78 g/cm3，石油地質(zhì)儲量為11.32×104t。

該區(qū)塊只有2口生產(chǎn)井，分別位于構(gòu)造高部位和中部位，靠邊底水能量生產(chǎn)20 a，目前采出程度為12.82%，產(chǎn)液量為1.5 t/d，能量補(bǔ)充困難。考慮選取構(gòu)造高部位井轉(zhuǎn)注N2，邊水區(qū)域內(nèi)一口廢棄油井轉(zhuǎn)注水，強(qiáng)化邊水驅(qū)替，構(gòu)造中部油井生產(chǎn)。采用數(shù)值模擬方法對生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)擬合后，對雙向驅(qū)替開發(fā)效果進(jìn)行預(yù)測評價(jià)。模擬結(jié)果表明，雙向驅(qū)比水驅(qū)提高采收率14.21個(gè)百分點(diǎn)，模擬到極限含水(98%)或極限氣油比(3 000 m3/m3)時(shí)，采收率可達(dá)67.13%。

5 結(jié) 論

(1) 雙向驅(qū)是一種適合斷塊油藏的開發(fā)方式，斷塊油藏的地層傾角、含油條帶寬度、水平滲透率、地下油水密度差、地下原油黏度、垂向非均質(zhì)性屬于影響雙向驅(qū)開發(fā)效果的極敏感因素。

(2) 建立雙向驅(qū)開發(fā)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)，在選取適合雙向驅(qū)的油藏時(shí)，含油條帶較窄(低于100 m)，且氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進(jìn)行雙向驅(qū)；反韻律地層不推薦雙向驅(qū)。低滲透斷塊油藏開展雙向驅(qū)時(shí)應(yīng)降低注氣速度，平衡注采關(guān)系。地層原油黏度低于75 mPa·s，有效厚度不大于10 m，夾層不發(fā)育的情況下，采用雙驅(qū)開發(fā)能取得較好的效果。

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編輯 張耀星

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.023

20150604；改回日期：20151123

國家科技重大專項(xiàng)“斷塊油田特高含水期提高水驅(qū)采收率技術(shù)”(2011ZX05011-003)

劉維霞(1973-)，女，高級工程師，1995畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)油藏工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面工作。

TE347

A

1006-6535(2016)01-0104-05