稠油油藏儲(chǔ)層時(shí)變現(xiàn)象及其提液策略研究

鄭 潔 代 玲 陳維華 羅啟源 朱迎輝

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司研究院， 深圳 518064)

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稠油油藏儲(chǔ)層時(shí)變現(xiàn)象及其提液策略研究

鄭 潔 代 玲 陳維華 羅啟源 朱迎輝

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司研究院， 深圳 518064)

提液是海上砂巖油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的手段，但海相砂巖強(qiáng)水驅(qū)開(kāi)發(fā)模式下仍有些提液現(xiàn)象和生產(chǎn)特征有待進(jìn)一步分析。通過(guò)對(duì)典型井的剖析，從提液后單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)異常現(xiàn)象入手，結(jié)合單井生產(chǎn)壓差變化，得知在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，疏松地層在稠油流體流動(dòng)下，通過(guò)提液觸發(fā)了水平井周?chē)鷿B流場(chǎng)的重構(gòu)，這種變化通過(guò)生產(chǎn)壓差反應(yīng)出來(lái)。這種物性時(shí)變及流場(chǎng)重構(gòu)在不同程度上影響著提液效果。調(diào)整稠油油藏提液策略后，并在油田進(jìn)行了實(shí)施，結(jié)果表明，油田產(chǎn)量得到了進(jìn)一步提高。

稠油； 疏松； 生產(chǎn)壓差； 物性時(shí)變提液策略

海上油田開(kāi)發(fā)具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投資的特點(diǎn)，在“少井高產(chǎn)”的開(kāi)發(fā)策略下，提液成為海上油田最經(jīng)濟(jì)有效的增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)手段[1]。海相砂巖充足的天然能量使大幅提液成為可能。從已開(kāi)發(fā)油田的壓力特征來(lái)看[2]，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)采，油藏壓力保持較好，大部分油田屬于中高滲儲(chǔ)層，這些為油田實(shí)現(xiàn)高液量生產(chǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。強(qiáng)水驅(qū)開(kāi)發(fā)模式下油田平均產(chǎn)液量達(dá)到了(1.9～3.2)×103m3/d，這些液量相對(duì)陸上油田及普通稠油油藏是非?？捎^的。在這種背景下，海相砂巖稠油油藏的提液會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題，其提液策略是否與常規(guī)油藏相同是需要研究的問(wèn)題。前人對(duì)于提液時(shí)機(jī)、幅度、類(lèi)型已有多方面的研究[3-6]，本次研究從提液造成的近井地帶物性變化的角度進(jìn)行分析，并給出稠油提液相應(yīng)的建議。

1 稠油油藏提液存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)發(fā)，海相砂巖的提液措施極大地提高了產(chǎn)量，但隨著稠油油藏的開(kāi)發(fā)，并非所有提液井都有效果，除了各自油田的特點(diǎn)、提液時(shí)機(jī)和幅度不同外，地層模式不同，提液效果也不相同。一部分典型井生產(chǎn)曲線表現(xiàn)出油井在提高液量生產(chǎn)后，油量不增反而降低，這些現(xiàn)象與我們通常認(rèn)識(shí)的提液增油現(xiàn)象不一致。以F油田WW油藏為例，其地質(zhì)儲(chǔ)量為294×104m3，目前采出程度為10.5%。屬于高孔高滲稠油底水油藏，地層原油黏度為135 mPa·s，油藏在實(shí)施開(kāi)發(fā)調(diào)整項(xiàng)目中動(dòng)用，設(shè)計(jì)5口井。B29H井剛投產(chǎn)不久，因此，僅分析4口井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)(圖1)，并重點(diǎn)剖析典型井B27H井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

F油田B27H井于2013年2月8日投產(chǎn)，投產(chǎn)初期產(chǎn)液量為200 m3/d，含水率約30%，投產(chǎn)13 d后開(kāi)始提液(見(jiàn)圖2)，提液幅度約159 m3/d，提液后壓力瞬間下降2.1 MPa，含水率有一定上升； 生產(chǎn)2個(gè)月后再次提液，提液幅度約191 m3/d，含水率爆發(fā)式升高，從50%上升到89%，壓力驟降約2.5 MPa，此時(shí)油量有大幅度下降，油量從提液前的159 m3/d下降到80 m3/d；該井第二次提液后，油量不增反降，含水突發(fā)式升高，壓力變化異常，并在生產(chǎn)中監(jiān)測(cè)到防砂管內(nèi)有少量細(xì)砂。依據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的含水率、產(chǎn)液量、產(chǎn)油量分析生產(chǎn)中存在的問(wèn)題[7]，借助井底壓力的變化異常點(diǎn)及趨勢(shì)，判斷出相應(yīng)的地層模式，來(lái)分析稠油油藏提液存在的問(wèn)題。

2 儲(chǔ)層物性時(shí)變?cè)?/h2>

2.1 壓力趨勢(shì)分析

提液的機(jī)理是通過(guò)放大生產(chǎn)壓差，增加驅(qū)動(dòng)壓力梯度，提高水驅(qū)采收率[8]。因此提液會(huì)造成井底流壓的下降，井底流壓下降的幅度與提液的幅度相對(duì)應(yīng)，為了研究提液幅度與生產(chǎn)壓差之間的關(guān)系，引入油井見(jiàn)水后產(chǎn)液量公式[9]：

圖1 WW油藏井位示意圖及生產(chǎn)井累計(jì)產(chǎn)油與含水率曲線

圖2 B27H井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線

(1)

式中：Q1—— 產(chǎn)液量，m3/d；

Ko—— 油相滲透率，取3 000×10-3μm2；

Kw—— 水相滲透率，取1×10-3μm2；

h—— 油層有效厚度，取3.5 m；

μo——地層油黏度，取135 mPa·s；

μw—— 地層水黏度，取0.3 mPa·s；

re—— 油井供油邊緣半徑，取100～200 m；

rw—— 油井井眼半徑，取0.139 m；

Bo—— 油體積系數(shù)，取1.05；

意識(shí)形態(tài)工作是黨的一項(xiàng)極端重要的工作，能否做好意識(shí)形態(tài)工作，事關(guān)黨的前途命運(yùn)，事關(guān)國(guó)家長(zhǎng)治久安，事關(guān)民族凝聚力和向心力。全省各級(jí)黨組織和廣大共產(chǎn)黨員要牢記，任何時(shí)候任何情況下，我們都不能忽視思想的作用和意識(shí)形態(tài)的力量。要切實(shí)增強(qiáng)做好新時(shí)代宣傳思想工作的自覺(jué)性和堅(jiān)定性，加強(qiáng)理論武裝，聚焦重點(diǎn)任務(wù)，努力推動(dòng)我省宣傳思想工作守正創(chuàng)新，為建設(shè)具有強(qiáng)大凝聚力和引領(lǐng)力的社會(huì)主義意識(shí)形態(tài)、奮力開(kāi)創(chuàng)我省宣傳思想工作新局面提供保障，形成合力。

Δp—— 生產(chǎn)壓差，MPa。

式(1)為油水兩相計(jì)算，對(duì)公式中相應(yīng)參數(shù)取值計(jì)算，其中，井泄油半徑為一個(gè)估算范圍，其余參數(shù)完全使用該井真實(shí)物性參數(shù)和流體參數(shù)，通過(guò)計(jì)算得出提液量為159 m3/d，井底壓力下降范圍在0.8～1.1 MPa，而B(niǎo)27H井壓力動(dòng)態(tài)曲線表現(xiàn)為：提液量在159 m3/d時(shí)，壓力下降2.0～2.5 MPa。因此，可以看出實(shí)際油藏壓力下降幅度大于提液對(duì)應(yīng)壓力應(yīng)該下降的幅度，也就是除提液使壓力下降外，還有地層內(nèi)在的變化導(dǎo)致了壓力的下降。

2.2 物性時(shí)變機(jī)理分析

研究表明，油田開(kāi)發(fā)整個(gè)過(guò)程中，物性場(chǎng)都是在變化的，其變化程度和影響范圍不同，物性場(chǎng)隨時(shí)間的變化取決于物性場(chǎng)的儲(chǔ)層特征及流體性質(zhì)，相同的物性場(chǎng)可能由于地層流體性質(zhì)、提液方式不同而發(fā)生不同的改變[10-14]。南海東部特有的海相砂巖油藏的地質(zhì)特征及開(kāi)采方式綜合作用下，這種現(xiàn)象非常明顯。下面著重從WW油藏的巖心特征、儲(chǔ)層特征及鏡下微觀結(jié)構(gòu)及流體性質(zhì)等方面分析物性時(shí)變。

2.2.1 巖心、儲(chǔ)層及鏡下微觀特征

F油田有2口取心井，都在WW油藏取心，取心深度及巖心掃描圖見(jiàn)圖3。巖心十分疏松，肉眼可見(jiàn)中砂-粗砂，分選性和磨圓度較好，含油斑，部分井段取樣后巖樣松散無(wú)法測(cè)試，膠結(jié)程度差。W-1井段第一回次取心井段位于上部的稠油油藏，包括研究的WW油藏，根據(jù)10個(gè)常規(guī)巖心樣品分析資料得出，該層段儲(chǔ)層孔隙度分布范圍在 30.4%～34.4%，平均為32.2%；滲透率的分布范圍在(1 322.2～3 140.0)×10-3μm2，多集中在(1 500～2 000)×10-3μm2，平均為2 187 ×10-3μm2。屬于特高孔特高滲儲(chǔ)層。從圖3可以看出，顆粒間膠結(jié)疏松，顆粒與顆粒之間原生孔隙發(fā)育，點(diǎn)-線狀接觸為主，顆粒間填隙物少，這種鏡下巖石的微觀特征決定了宏觀儲(chǔ)層在外力的沖擊下容易發(fā)生顆粒運(yùn)移，使儲(chǔ)層孔滲發(fā)生變化。

圖3 巖心及鏡下微觀特征圖

2.2.2 速敏研究

以上分析表明，F(xiàn)油田WW油藏高孔高滲、巖心疏松、鏡下微觀顯示原生孔隙發(fā)育，成巖壓實(shí)作用較弱，這些是發(fā)生物性時(shí)變的地層基礎(chǔ)。隨著提液幅度的增大，高速率的外力不斷對(duì)近井地帶儲(chǔ)層沖刷，儲(chǔ)層中的流體為稠油，黏度較大。綜合各種因素，推測(cè)這種類(lèi)型的儲(chǔ)層物性場(chǎng)發(fā)生了改變。

2.3 物性場(chǎng)變化示意圖

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)油田WW稠油油藏地層膠結(jié)程度差，巖心非常疏松，過(guò)早及過(guò)量提液，使近井地帶儲(chǔ)層瞬間流過(guò)的液量速度變大。在這種地質(zhì)特征和提液外作用力相互作用下，井周?chē)镄詧?chǎng)很容易發(fā)生變化，局部顆粒膠結(jié)較差的部分垮塌形成堵塞(圖4)，又由于稠油水油黏度比相差較大，這種現(xiàn)象更加突出，物性變化后水從重構(gòu)后的相對(duì)滲流空間中快速指進(jìn)，在生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上表現(xiàn)為含水爆發(fā)式水淹，壓力瞬間異常變化。

圖4 近井地帶物性場(chǎng)變化示意圖

除WW油藏，在整個(gè)F油田有不少類(lèi)似的井(見(jiàn)表1)，因此，這部分井的提液需非常慎重。

3 針對(duì)物性時(shí)變的稠油油藏提液策略

分析認(rèn)為，F(xiàn)油田稠油油藏含水突變與地下物性時(shí)變密不可分，而物性時(shí)變又是由提液時(shí)機(jī)和提液幅度不合理造成的，因此，針對(duì)研究的油藏，進(jìn)行了提液時(shí)機(jī)和提液幅度的研究。

3.1 目前稠油油藏提液時(shí)機(jī)和幅度

從已投產(chǎn)的稠油油藏生產(chǎn)井統(tǒng)計(jì)來(lái)看(見(jiàn)圖5)，稠油油藏初期產(chǎn)液量基本在238.5～318.0 m3/d，初次提液生產(chǎn)井含水率為20%～40%(除個(gè)別井開(kāi)井高含水外)，提液幅度在30%～100%。

表1 F油田含水突變井

圖5 稠油油藏提液時(shí)機(jī)與提液幅度統(tǒng)計(jì)

圖6 生產(chǎn)壓差與日產(chǎn)液量關(guān)系

根據(jù)Dupuit的臨界產(chǎn)量公式，可以推算出該底水油藏錐進(jìn)時(shí)的臨界產(chǎn)量約為101 m3/d，而在實(shí)際生產(chǎn)中臨界產(chǎn)量一般要大于這個(gè)理論產(chǎn)量，才不會(huì)引起底水的快速上升，也不會(huì)發(fā)生儲(chǔ)層物性時(shí)變。

根據(jù)式(1)，可以推算出在地層物性不發(fā)生變化下壓力與產(chǎn)液量的關(guān)系，每天的產(chǎn)液量159 m3，壓差變化0.8～1.1 MPa，在圖6中以直線的方式表示，液量每變化159 m3，地層壓力近似變化 1 MPa，這是理論生產(chǎn)壓差與日產(chǎn)液量的變化關(guān)系。而根據(jù)前述生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，在實(shí)際生產(chǎn)曲線中表現(xiàn)出，產(chǎn)液量從238.5 m3/d提到397.5 m3/d時(shí)，實(shí)際壓差下降約2.1 MPa，從397.5 m3/d提到556.5 m3/d時(shí)，實(shí)際壓差下降約2.5 MPa，因此，可以根據(jù)實(shí)際壓力波動(dòng)曲線畫(huà)出另外一條日產(chǎn)液量與生產(chǎn)壓差關(guān)系曲線，即是實(shí)際物性變化下的真實(shí)曲線。通過(guò)分析認(rèn)為，產(chǎn)液量由238.5 m3/d波動(dòng)到397.5 m3/d，397.5 m3/d波動(dòng)到556.5 m3/d時(shí)，地層物性發(fā)生了變化，因此，可以大概推斷，397.5 m3/d為該井的物性變化臨界產(chǎn)液量。再結(jié)合整個(gè)油田稠油油藏初期液量統(tǒng)計(jì)可以看出，在初期未提液前的產(chǎn)液量平均在238.5～318.0 m3/d，因此，建議稠油油藏在初期提液后產(chǎn)液量不宜超過(guò)318 m3/d，提液幅度不宜過(guò)大，以避免初期發(fā)生物性時(shí)變。

分析認(rèn)為，不同類(lèi)型的油藏，其地質(zhì)模式對(duì)應(yīng)的提液策略也不同，針對(duì)疏松的稠油油藏，在初期為了使含水率緩慢上升，盡量保證近井地帶的物性場(chǎng)不發(fā)生變化。相應(yīng)的提液策略為：中低含水期提液時(shí)機(jī)不宜過(guò)早，提液幅度不宜過(guò)大，否則高速率的液量沖擊會(huì)造成局部物性場(chǎng)堵塞，使含水快速突破，降低井的波及范圍，影響單井的井控儲(chǔ)量，從而使開(kāi)發(fā)效果變差；建議初期提液幅度不超過(guò)159 m3/d，初期產(chǎn)液量控制在318 m3/d左右，提液時(shí)機(jī)盡量放在中高含水期。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

根據(jù)F油田實(shí)際情況，積極開(kāi)展油田合理提液研究，對(duì)擬提液井從提液時(shí)機(jī)、提液量、提液后壓差變化等方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)施分步提液(見(jiàn)表2)，通過(guò)1 a的跟蹤發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的提液策略使油田增油幅度達(dá)到20.46%，當(dāng)年產(chǎn)量增加了107×104m3。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)F油田WW油藏典型井的提液后單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)異?，F(xiàn)象進(jìn)行剖析得知，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，疏松地層在稠油流體流動(dòng)下，提液觸發(fā)了水平井周?chē)鷿B流場(chǎng)的重構(gòu)，物性場(chǎng)發(fā)生了變化，目前稠油油藏的提液方式對(duì)提液效果造成一定影響。分析了基于物性變化下稠油油藏合理的提液時(shí)機(jī)及幅度，認(rèn)為初期提液量每天不超過(guò)159 m3，中、高含水期每天產(chǎn)液量控制在318 m3左右，盡量在中高含水期提液。通過(guò)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤，優(yōu)化后的提液方式使油田增油幅度達(dá)20.46%，當(dāng)年產(chǎn)量增加了107×104m3。

表2 F油田優(yōu)化提液統(tǒng)計(jì)表

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Impact of Physical Property Changing on Liquid Extraction Strategy for Heavy Oil Reservoir

ZHENGJieDAILingCHENWeihuaLUOQiyuanZHUYinghui

(Research Institute of Shenzhen Company, CNOOC, Shenzhen Guangdong 518064, China)

Liquid extraction is a means of increasing production and stability in offshore sandstone oilfield, but some extract phenomenon and production characteristics need further analysis with the marine sandstone strong water flooding development mode. Based on the analysis of typical wells, we start our research from the single well production abnormal phenomenon after the liquid extraction, and find that the extract triggers reconstruction of seepage field around the horizontal well, which is shown by the production pressure difference in the process of oilfield development, because heavy fluid will flow in unconsolidated formation. These kinds of physical property changing and flow reconstruction affect the effect of liquid extraction in different degree. After adjusting the extraction strategy in heavy oil reservoirs, the oil production has been further improved.

heavy oil; loose cementation; draw pressure; physical property changing; liquid extraction strategy

2016-12-29

中海石油(中國(guó))有限公司科研項(xiàng)目“海相砂巖特高含水期挖潛技術(shù)”(CNOOCKJ125ZDXM06LTD)

鄭潔(1980 — )，女，工程師，研究方向?yàn)橛筒氐刭|(zhì)。

TE33+1

A

1673-1980(2017)03-0051-05