海上S油田非均質(zhì)稠油油藏調(diào)剖技術(shù)研究與礦場實踐

張 偉，張 靜，劉 斌，張國浩，劉喜林

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海上S油田非均質(zhì)稠油油藏調(diào)剖技術(shù)研究與礦場實踐

張 偉，張 靜，劉 斌，張國浩，劉喜林

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

調(diào)剖技術(shù)是非均質(zhì)油藏穩(wěn)油控水、提高水驅(qū)效率的一項重要手段。S油田不同區(qū)塊調(diào)剖效果存在明顯差異，通過理論圖版揭示了不同油藏條件下調(diào)剖效果差異的原因，利用油藏數(shù)值模擬方法，研究了滲透率級差、原油黏度及調(diào)剖半徑等因素對調(diào)剖效果的影響。研究認(rèn)為，達(dá)到相同增油效果時，滲透率級差越大、原油黏度越高，調(diào)剖半徑越大。針對調(diào)剖井吸水剖面變化的問題，結(jié)合調(diào)剖作用機(jī)理，建立包含調(diào)剖層和非調(diào)剖層的多油層理想地質(zhì)模型，提出了以吸水指數(shù)變異系數(shù)為評價指標(biāo)的調(diào)剖效果評價方法。2014年S油田實施調(diào)剖措施兩井次，單個井組平均含水下降7%～8%，累增油達(dá)到1.6×104m3。

S油田；調(diào)剖；數(shù)值模擬；吸水指數(shù)變異系數(shù)；評價模型

油田進(jìn)入中高含水期后，由于儲層非均質(zhì)性、流體流度差異以及注采差異等原因，地層中逐漸形成水流優(yōu)勢通道，低效或無效水循環(huán)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響油藏水驅(qū)開發(fā)效果[1-3]。調(diào)剖技術(shù)通過封堵優(yōu)勢通道，改善吸水剖面，增加地層存水率，從而達(dá)到擴(kuò)大波及體積、改善水驅(qū)開發(fā)效果的目的。因此，調(diào)剖技術(shù)一直以來是非均質(zhì)油藏穩(wěn)油控水、提高水驅(qū)效率的一項重要手段[4-6]。

渤海S油田在2003年實施首次調(diào)剖措施，調(diào)剖措施效果較好，單個井組平均累增油5 000 m3左右，而油田其他井組在2013年實施調(diào)剖措施后，調(diào)剖措施效果變差。本文從地質(zhì)油藏方面出發(fā)，利用數(shù)值模擬方法，探索了調(diào)剖措施效果差異的原因，并以吸水剖面資料為基礎(chǔ)，建立了以吸水指數(shù)變異系數(shù)為評價指標(biāo)的調(diào)剖效果評價模型，半定量化評價調(diào)剖措施效果。

1 渤海S油田油藏特征

渤海S油田位于遼東灣下遼河坳陷、遼西低凸起中段，構(gòu)造形態(tài)為北東走向的斷裂背斜，油田主力含油層系為古近系東營組東二下段，儲層埋深為1 300 m～1 600 m，為湖相三角洲沉積。油藏類型為受巖性影響的在縱向上、橫向上存在多個油氣水系統(tǒng)的構(gòu)造層狀砂巖油氣藏。油田儲層發(fā)育，物性較好?？紫抖葹?8.0%～35.0%，平均31.0%；滲透率為（100～10 000）×10-3μm2，平均為2 000×10-3μm2，具有高孔、高滲的特征。油層分布相對穩(wěn)定，但小層縱向非均質(zhì)性較嚴(yán)重。油田原油屬重質(zhì)稠油，具有密度大、黏度高、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高、含硫量低和凝固點低等特點。油田地面原油密度為0.946 g/cm3～0.992 g/cm3；地面原油黏度為189.0 mPa·s～9 828.0 mPa·s，地層原油黏度為37.4 mPa·s～452.0 mPa·s；飽和壓力為10.2 MPa～13.3 MPa；原始溶解氣油比為23 m3/m3～38 m3/m3。

2 調(diào)剖方法優(yōu)選研究

以S油田的實際地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，抽象出基礎(chǔ)概念模型，模型采用反九點井網(wǎng)，縱向上劃分為10個小層，滲透率平均值為2 000×10-3μm2，孔隙度為31.0%。采用Eclipse商業(yè)數(shù)值模擬軟件，分析不同因素對調(diào)剖效果的影響，其中，滲透率級差為2～30，原油黏度為50 mPa·s～300 mPa·s，調(diào)剖半徑為5 m～30 m。

滲透率級差、原油黏度、調(diào)剖半徑三個因素對調(diào)剖效果的影響分別如圖1～圖3所示。從圖中可以看出，當(dāng)滲透率級差小于5時，調(diào)剖效果較差；原油黏度越小，調(diào)剖半徑越大，調(diào)剖效果越好。對于滲透率級差較大、原油黏度較高的油藏，建議增大調(diào)剖半徑，改善調(diào)剖效果。

圖1 滲透率級差對調(diào)剖效果的影響

圖2 原油黏度對調(diào)剖效果的影響

圖3 調(diào)剖半徑對調(diào)剖效果的影響

3 調(diào)剖效果評價研究

注水井吸水剖面資料可以直觀地反映縱向上單層吸水狀況的差異，通過對比調(diào)剖前、后注水井吸水剖面的變化，可以比較直觀地反映出調(diào)剖措施在注水井是否見效。在吸水剖面資料基礎(chǔ)上，結(jié)合調(diào)剖作用機(jī)理，采用包含調(diào)剖層和非調(diào)剖層的多油層理想地質(zhì)模型簡化實際油層，通過分析調(diào)剖后各滲透層吸水指數(shù)的差異程度，建立以吸水指數(shù)變異系數(shù)為評價指標(biāo)的調(diào)剖效果評價模型[7-9]。

由于儲層物性普遍存在差異，調(diào)剖劑會選擇性地滲入地層，即高滲層的調(diào)剖劑注入量要比低滲層多。根據(jù)調(diào)剖劑在地層中的流入動態(tài)，可以將實際油層簡化為包含“調(diào)剖層”和“非調(diào)剖層”的多油層理想地質(zhì)模型[10]（圖4）。

圖4 多油層理想地質(zhì)模型示意

由于調(diào)剖層的滲透率一般都比較大，可忽略啟動壓力的影響。因此在縱向剖面上，調(diào)剖劑的總注入量可近似地按調(diào)剖措施前的吸水指數(shù)分布劈分到各調(diào)剖層。

然后根據(jù)體積法可以計算出各調(diào)剖層上的調(diào)剖劑封堵半徑：

假設(shè)非調(diào)剖層（低滲透層）未受到調(diào)剖劑的污染，因此非調(diào)剖層在調(diào)剖前后的吸水指數(shù)保持不變：

為了反映調(diào)剖后各滲透層的吸水指數(shù)的差異程度，定義吸水指數(shù)變異系數(shù)如下：

調(diào)剖后吸水指數(shù)變異系數(shù)越小，說明各滲透層的吸水能力差異程度越小，吸水剖面越均勻，調(diào)剖措施的見效程度越高；否則，吸水剖面越趨不均勻，調(diào)剖效果也越差。

為了對比不同注水井的調(diào)剖效果，計算調(diào)剖前后吸水指數(shù)變異系數(shù)的相對變化量：

結(jié)合S油田注水井組實際調(diào)剖效果，從圖5中可以看出，吸水指數(shù)變異系數(shù)相對變化量越大，調(diào)剖效果越明顯。因此可以通過調(diào)剖前后吸水指數(shù)變異系數(shù)的相對變化量，半定量化評價調(diào)剖效果。

圖5 S油田歷年調(diào)剖前后吸水指數(shù)變異系數(shù)相對變化量

4 礦場應(yīng)用與實踐

S油田F8～F13井組經(jīng)過長期注水開發(fā)，優(yōu)勢通道普遍發(fā)育，2014年9月于該井組實施分級組合深部調(diào)剖。通過將凍膠放置在近井地帶封堵優(yōu)勢通道，將微球放置到遠(yuǎn)井地帶改變微觀液流方向，從而達(dá)到深部調(diào)剖的目的。通過公式（8）計算調(diào)剖前后F8、F13井的吸水指數(shù)變異系數(shù)相對變化量（圖6），并與歷年調(diào)剖井評價指標(biāo)進(jìn)行對比，可以看出兩口井的吸水指數(shù)變異系數(shù)相對變化量均較大，說明調(diào)剖后各滲透層的吸水能力差異程度變小，吸水剖面變均勻，調(diào)剖措施見效。井組實際開采曲線如圖7所示，井組含水下降8%，產(chǎn)油量由321 m3/d增加到395 m3/d，累增油達(dá)1.6×104m3，進(jìn)一步驗證了調(diào)剖措施實施良好。

圖6 F8和F13井調(diào)剖前后吸水指數(shù)變異系數(shù)相對變化量

圖7 S油田F8-F13井組采油曲線

5 結(jié)論

（1）利用數(shù)值模擬方法，分析了滲透率級差、原油黏度、調(diào)剖半徑等因素對調(diào)剖效果的影響，揭示了不同油藏條件下調(diào)剖效果差異的原因，為后期調(diào)剖提供了理論依據(jù)。

（2）在吸水剖面資料基礎(chǔ)上，建立了調(diào)剖效果評價模型，以吸水指數(shù)變異系數(shù)相對變化量為評價指標(biāo)，半定量化評價調(diào)剖效果。

（3）根據(jù)調(diào)剖半徑對調(diào)剖效果影響圖版，選取合理的調(diào)剖半徑，并應(yīng)用所建立的調(diào)剖效果評價模型，評價油田實際調(diào)剖效果。

符號注釋

[1] 熊春明，唐孝芬．國內(nèi)外堵水調(diào)剖技術(shù)最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J]．石油勘探與開發(fā)，2007，34（1）：83–88．

[2] 馮其紅．聚合物驅(qū)后深部調(diào)驅(qū)理論與技術(shù)[M]．山東東營：中國石油大學(xué)出版社，2007：135–146．

[3] 馮其紅，陳月明，姜漢橋，等．區(qū)塊整體調(diào)剖效果預(yù)測[J]．石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1997，21（4）：30–32．

[4] 喬二偉，李宜坤，劉平良，等．油田區(qū)塊整體調(diào)剖壓力指數(shù)決策技術(shù)及應(yīng)用[J]．鉆采工藝，2000，23（5）：28–32．

[5] 馮其紅，陳月明，姜漢橋．區(qū)塊整體調(diào)剖一體化技術(shù)研究[J]．石油鉆采工藝，1999，21（2）：74–79．

[6] 白寶君，唐孝芬，李宇鄉(xiāng)．區(qū)塊整體調(diào)剖優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究[J]．石油勘探與開發(fā)，2000，21（3）：60–62．

[7] 錢欽，尚朝暉，于法珍，等．水驅(qū)油田調(diào)剖最佳封堵半徑的確定[J]．石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2005，27（3）：368–370．

[8] 徐耀東，任允鵬，丁良成，等．基于支持向量機(jī)的調(diào)剖效果預(yù)測方法研究[J]．?dāng)鄩K油氣田，2007，14（2）：50–52．

[9] 袁士寶，陳月明，蔣海巖，等．油田調(diào)剖效果的多層次模糊分析方法[J]．系統(tǒng)工程理論與實踐，2006，12（5）：127–129．

[10] 張安剛．單井調(diào)剖優(yōu)化設(shè)計方法研究[D]．山東青島：中國石油大學(xué)（華東），2011：1–67．

編輯：王金旗

1673–8217（2017）05–0113–04

TE34

A

2017–03–23

張偉，油藏工程師，1989年生，2014年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事調(diào)剖調(diào)驅(qū)及提高采收率專業(yè)工作。

“十三五”國家科技重大專項“渤海油田加密調(diào)整及提高采收率油藏工程技術(shù)示范”（2016ZX05058–001）。