渤海L油田厚層疏松砂巖儲層縱向水淹規(guī)律地質(zhì)影響因素實驗分析

陳丹磬，李金宜，朱文森，信召玲，王立壘

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渤海L油田厚層疏松砂巖儲層縱向水淹規(guī)律地質(zhì)影響因素實驗分析

陳丹磬，李金宜，朱文森，信召玲，王立壘

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

基于渤海L油田典型厚層疏松砂巖油藏開展了儲層韻律性和滲透率級差兩大地質(zhì)因素對厚儲層油藏縱向水淹規(guī)律影響的實驗研究。通過提取典型井組地質(zhì)參數(shù)，建立了均質(zhì)、正韻律、反韻律、復(fù)合韻律等9種韻律性平板可視化實驗?zāi)Ｐ秃头错嵚赡Ｐ偷?種滲透率級差平板可視化模型。韻律性實驗結(jié)果表明：在不同韻律性條件下，厚儲層油水運動規(guī)律特征不同，在初期見水時刻和含水98%時刻，剩余油分布特征各異，最終采收率差異明顯。不同級差實驗結(jié)果表明：厚儲層油藏見水時刻臨界動用級差大于水淹級差；含水98%時刻，臨界動用級差和水淹級差較接近，揭示初始見水時未動用的儲層，水淹后的高含水期更難動用。實驗結(jié)果可以有效指導(dǎo)后續(xù)調(diào)整井挖潛研究。

渤海油田；疏松砂巖；厚儲層；韻律性；級差；水淹規(guī)律

渤海主力油田開發(fā)初期基本采用合注合采開發(fā)方式，在注水開發(fā)后期，厚儲層縱向水淹規(guī)律復(fù)雜[1-6]，為調(diào)整井挖潛帶來難度。圍繞影響厚儲層縱向水淹規(guī)律的地質(zhì)因素[7-10]開展室內(nèi)實驗分析，有利于掌握厚儲層疏松砂巖油藏注水開發(fā)縱向水淹規(guī)律特征，進(jìn)一步精細(xì)刻畫剩余油分布，為后續(xù)細(xì)分層系調(diào)整時的井位設(shè)計和現(xiàn)場實施提供參考。以渤海典型厚儲層疏松砂巖L油田為例，該油田主要含油層系為東二下段，其主力油組在油田范圍內(nèi)分布穩(wěn)定，油層厚度一般大于30 m，儲層孔隙度主要為24%～33%，滲透率為50×10-3μm2～5 000×10-3μm2，具有高孔、高滲的儲集物性特征?；诘V場13個典型井組的地質(zhì)特征參數(shù)，對應(yīng)建立13個二維可視化平板模型，設(shè)計實驗方案，針對性開展儲層韻律性和滲透率級差兩種地質(zhì)因素對厚儲層縱向水淹規(guī)律影響的實驗研究。

1 實驗方案設(shè)計

1.1 實驗材料和條件

①平板模型規(guī)格：28 cm×8 cm（左右）×0.45 cm；②實驗用水：根據(jù)L油田水源井離子組成復(fù)配的地層水，總礦化度為8 878 mg/L，25 ℃條件下黏度0.92 mPa·s。③實驗用油：真空泵油與煤油按體積比2:1配制，25 ℃條件下黏度19.8 mPa·s。為在實驗過程中便于觀察，將模擬油加入適量的蘇丹四，將模擬油染成紅色。④實驗溫度：25℃。⑤模型設(shè)置：一注一采，采用合注合采方式。

1.2 實驗裝置

實驗裝置由中間容器（帶活塞）、isco高精度柱塞泵、高精度壓力傳感器、六通閥、平板模型、油水分離器等以及圖像采集系統(tǒng)等組成，見圖1。

圖1 實驗裝置及流程示意圖

1.3 實驗步驟

①根據(jù)模型的設(shè)計要求，制作不同沉積韻律的平板模型；②稱干重，模型抽真空飽和模擬油，測量孔隙度；③按實驗流程連接好管線，模型注水驅(qū)替，注入速度為0.5 mL/min；當(dāng)注入水進(jìn)入平板模型井口時設(shè)定為時間零點；記錄注入壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)，驅(qū)替至含水率為98%停止實驗，在實驗過程中不間斷地采集圖像。④更換模型，重復(fù)①~③步。

1.4 實驗方案

礦場參數(shù)與實驗數(shù)據(jù)參數(shù)見表1。根據(jù)L油田13個典型井組地質(zhì)特征制作模型。根據(jù)各層厚度比例設(shè)計各填砂層的厚度，垂向總厚度為6~9 cm，模型長度28 cm，水平方向?qū)挾葹?.45 cm。不同層位按照實際厚度比例折算并取整，設(shè)計方案見表2。

表1 礦場參數(shù)與實驗參數(shù)對照

表2 儲層韻律性和滲透率級差實驗方案模型參數(shù)

表2 (續(xù))

2 不同沉積條件厚儲層縱向水淹規(guī)律

2.1 均質(zhì)模型

厚儲層均質(zhì)模型實驗包含方案1、方案2和方案3。在均質(zhì)模型中，重力分異導(dǎo)致見水時刻油層底部先水淹，在見水時刻，滲透率越低，重力作用相對較弱，水驅(qū)前緣越均勻，見水越晚，且無水采油期更長，最終采出程度較高；滲透率越高，油水前緣轉(zhuǎn)折點距注入端的距離越短，如圖2所示。

圖2 均質(zhì)模型見水時刻油水分布

厚儲層水淹規(guī)律受到重力和驅(qū)動力的雙重影響。驅(qū)替結(jié)束時刻，均質(zhì)模型滲透率越高，重力影響水淹規(guī)律程度越大，模型底部水淹越嚴(yán)重。同時剩余油主要集中在生產(chǎn)井靠近頂部的三角區(qū)域。方案1滲透率最低，整體驅(qū)替效果較好，剩余油主要集中在局部非均質(zhì)的部位。

2.2 正韻律、反韻律模型

正韻律模型實驗為方案4，反韻律模型實驗為方案5。模型均為3層，滲透率級差均為3。見水時刻，級差為3的正韻律模型高滲層底部發(fā)生水淹，中低滲層未被動用。級差為3的反韻律模型水驅(qū)波及效果好，未發(fā)生注入水單層突進(jìn)的情況。

驅(qū)替結(jié)束時刻，正韻律、反韻律模型縱向水淹規(guī)律如圖3。水驅(qū)結(jié)束后，正韻律模型仍留下大量的殘余油，頂部的中低滲層是挖潛重點。

2.3 復(fù)合韻律模型

復(fù)合韻律實驗包含方案6~9。分別為復(fù)合正韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正反韻律和復(fù)合反正韻律。見水時刻，復(fù)合韻律模型縱向水淹規(guī)律如圖4。

圖3 正韻律、反韻律模型含水98%時刻油水分布

圖4 復(fù)合韻律模型見水時刻油水分布

復(fù)合正韻律是縱向上多個正韻律的組合，注入水沿高滲層突進(jìn)，迅速見水。模型水淹規(guī)律、剩余油分布，與正韻律模型相同。復(fù)合反韻律是縱向上多個反韻律的組合，復(fù)合反韻律模型的級差為2，注入水推進(jìn)均勻，未發(fā)生單層注入水突進(jìn)現(xiàn)象，各層均被水淹，水驅(qū)效果最好。復(fù)合正反韻律模型，注入水沿中部高滲層突進(jìn)，迅速水淹。復(fù)合反正韻律模型，注入水沿頂部和底部高滲層突進(jìn)，迅速水淹。

驅(qū)替結(jié)束時刻，由于滲透率非均質(zhì)性的影響，復(fù)合正韻律模型水驅(qū)結(jié)束后仍留下大量剩余油，主要分布在滲透率較低層中。復(fù)合反韻律模型各層均被水淹，水驅(qū)效果最好。復(fù)合正反韻律模型，模型上部和下部的水淹規(guī)律、剩余油分布，與正韻律和反韻律模型相同。剩余油存在于模型頂部和底部的滲透率較低層。復(fù)合反正韻律模型中部水淹規(guī)律、剩余油分布，與正韻律和反韻律模型相同。剩余油存在于模型中部的滲透率較低層。

3 不同滲透率級差條件縱向水淹規(guī)律

考慮實際油藏整體上為反韻律，因此以典型反韻律井組地質(zhì)特征為基礎(chǔ)，設(shè)計了4種不同滲透率級差的反韻律模型方案，包含方案10~13。見水時刻，不同滲透率級差模型油水分布如圖5。驅(qū)替結(jié)束時刻，不同滲透率級差模型的油水分布如圖6。

圖5 不同滲透率級差模型見水時刻油水分布

圖6 不同滲透率級差模型含水98%時刻油水分布

見水時刻，級差由4增大到10，對應(yīng)儲層動用程度依次降低，尤其是中低滲層位基本不會被有效動用。水驅(qū)過程中，水線均沿高滲透層推進(jìn)，高滲透層很快水淹，其他層位波及程度非常小，具有注入水單層突進(jìn)現(xiàn)象。高滲層在層內(nèi)有重力分異現(xiàn)象。

驅(qū)替結(jié)束時，各模型的剩余油主要分布在底部的中低滲層，級差越大，底部波及程度越小。由于注入水在高滲層內(nèi)部受重力作用，所以在高滲層上部仍然有剩余油局部富集。

級差代表高低滲層水驅(qū)差異。根據(jù)實驗結(jié)果，統(tǒng)計不同滲透率級差模型見水時刻和驅(qū)替結(jié)束時的臨界動用級差和臨界水淹級差，結(jié)果見表3和表4。

表3 臨界動用級差

表4 臨界水淹級差

分析可得：見水時刻臨界動用級差大于水淹級差。含水98%時，臨界動用級差和水淹級差較接近，說明對于合注合采方式下的厚儲層油藏，初始見水時未動用的儲層，水淹后的高含水期更難以動用。對于海上此類油藏后續(xù)綜合調(diào)整應(yīng)該以水平井網(wǎng)細(xì)分層系挖潛為主。

4 實驗數(shù)據(jù)分析

13個實驗方案采收率數(shù)據(jù)見表5。不同儲層韻律性實驗開發(fā)指標(biāo)見圖7。不同滲透率級差實驗開發(fā)指標(biāo)見圖8。

表5 儲層韻律性及滲透率級差實驗方案數(shù)據(jù)

對于厚儲層，均質(zhì)模型滲透率較低的油層，含水上升較慢，水驅(qū)波及體積高，見水晚，無水產(chǎn)油期及無水采出程度高，最終采出程度高；驅(qū)替結(jié)束時刻，滲透率較高的兩個均質(zhì)模型，由于重力對油水分布的影響更嚴(yán)重，有較多剩余油集中在儲層上部。反韻律地層，能充分發(fā)揮重力分異作用，進(jìn)入較高滲層的水向下流動進(jìn)入較低滲層驅(qū)油，具有更高的波及系數(shù)，出口見水晚，無水采出程度大；正韻律地層，在重力作用下注入水很快進(jìn)入高滲層，沿高滲層流動，注入水波及體積小，見水過早，無水采油期最短，無水采出程度最低。

圖7 不同韻律性模型開發(fā)指標(biāo)對比

圖8 不同滲透率級差開發(fā)指標(biāo)對比

復(fù)合反韻律模型的注入水推進(jìn)均勻，各層均被水淹，水驅(qū)效果好；結(jié)合正韻律與復(fù)合正韻律開發(fā)指標(biāo)對比，可以看出，復(fù)合正韻律的開發(fā)指標(biāo)與正韻律相似，但由于重力分異驅(qū)油的影響，復(fù)合正韻律模型的采收率高于正韻律模型；復(fù)合反正韻律采收率高于復(fù)合正反韻律，含水率變化曲線比較接近，復(fù)合正反韻律的含水上升更快。

反韻律模型級差越小見水越晚，最終采出程度越高。因為滲透率級差越小，注入壓力越高，更多水量進(jìn)入滲透率較低的層，因此，級差越小見水越晚，見水時波及程度越大。L油田反韻律厚儲層井組在級差小于4的情況下具有較好整體驅(qū)油效果，在級差大于4的情況下驅(qū)油效果整體變差，出現(xiàn)注入水單層突進(jìn)現(xiàn)象，剩余油在滲透率較低層位富集明顯。

5 結(jié)論

（1）儲層韻律性和滲透率級差是影響厚儲層疏松砂巖油藏縱向水淹的重要地質(zhì)影響因素，不同韻律性和級差條件下油水分布特征差異較大，實驗結(jié)果將有效指導(dǎo)海上厚儲層油田調(diào)整井后續(xù)挖潛研究。

（2）厚儲層疏松砂巖油藏在不同韻律性下呈現(xiàn)差異化油水分布，其中復(fù)合反韻律模型見水時采出程度和最終采收率最高，正韻律模型最低。

（3）厚儲層疏松砂巖反韻律油藏在級差小于4的情況下具有較好的整體驅(qū)油效果；在大于4的條件下，剩余油明顯在滲透率較低層位富集，初始見水時未動用的儲層，水淹后的高含水期更難動用。

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編輯：王金旗

1673–8217（2017）05–0075–06

TE313.3

A

2017–03–10

陳丹磬，高級工程師， 1964年生， 1987年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院油氣田開發(fā)專業(yè)，主要從事油氣開發(fā)實驗研究。

該技術(shù)研究得到國家科技重大專項課題“渤海油田加密調(diào)整及提高采收率油藏工程技術(shù)示范”支持（2016ZX05058–00）。