胥中義,胡方芳,張 維,王文剛,吉子翔,王玉珍,路存存,楊偉華
(中國石油長慶油田分公司第九采油廠,寧夏銀川 750006)
超低滲油藏提高開發(fā)水平技術(shù)研究及實踐
胥中義,胡方芳,張 維,王文剛,吉子翔,王玉珍,路存存,楊偉華
(中國石油長慶油田分公司第九采油廠,寧夏銀川 750006)
超低滲透油藏是指滲透率低于1.0 mD,油藏埋深2 000 m左右的難開發(fā)油藏,采油九廠動用的超低滲地質(zhì)儲量占比達到80.4%,但產(chǎn)量占比僅64.2%,在開發(fā)過程中面臨著油藏三大矛盾突出,單井產(chǎn)量低,采油速度低,難以實現(xiàn)經(jīng)濟有效開發(fā)等諸多問題,因此研究提高開發(fā)水平技術(shù)是實現(xiàn)油藏持續(xù)效益穩(wěn)產(chǎn)最迫切、最實際的問題。近年來,課題組通過開展精細油藏描述、精細注采調(diào)控、精細措施挖潛、提高采收率技術(shù)攻關(guān)等研究與實踐,取得了較好的效果,有效的提高了油藏開發(fā)水平。
超低滲透油藏;提高開發(fā)水平技術(shù)
超低滲透油藏指滲透率小于1.0 mD,油藏埋深2 000 m左右,單井產(chǎn)量較低,過去難以經(jīng)濟有效開發(fā)的油藏。本廠管理油田中滲透率低于1.0 mD油藏17個,地質(zhì)儲量占比80.4%,產(chǎn)量占比64.2%,油井開井1 892口,單井產(chǎn)量0.88 t,綜合含水42.7%,采油速度0.36%,地質(zhì)儲量采出程度2.45%,注水井開井590口,單井日注22 m3,月注采比3.24。
與特低滲透油藏相比,超低滲油藏具有五個方面明顯的特征:(1)沉積復雜,以三角洲前緣、淺湖沉積為主,水下分流河道沉積微相,水動力弱,砂巖顆粒細。(2)源儲共生,靠近湖盆中心,緊鄰優(yōu)質(zhì)烴源巖,具有自生自儲或近源充注優(yōu)勢,利于大面積成藏。(3)巖性致密,對比低滲與特低滲,儲層非均質(zhì)性增強,物性逐漸變差。(4)天然裂縫發(fā)育,以高角度構(gòu)造縫和微裂縫為主,在改善儲層滲流能力的同時,增加了注水開發(fā)的復雜性。(5)非達西滲流特征明顯,隨著滲透率的降低,啟動壓力梯度急劇上升,難以建立有效壓力驅(qū)替系統(tǒng)。
1.2.1 水驅(qū)特征 超低滲透孔喉細小,巖心滲透率小于1.0 mD,基質(zhì)滲流速度慢,但裂縫、微裂縫較發(fā)育,從吸水剖面測試結(jié)果分析,油藏水驅(qū)動用程度76.8%,整體保持穩(wěn)定,但較低滲油藏相比,存在兩個方面的差異,一是非均質(zhì)性對吸水剖面的影響更為嚴重,剖面吸水位置和滲透率分布有明顯的正相關(guān)性,滲透率好的部位吸水比例大,注入水易沿剖面高滲段突進,均勻吸水比例僅41.9%,導致實際的水驅(qū)儲量少;二是天然微裂縫發(fā)育,后期注水壓力上升,動態(tài)裂縫開啟,水驅(qū)動態(tài)更加復雜,裂縫的存在一方面改善了儲層的吸水性能,有利于注水開發(fā),另一方面也導致注入水沿裂縫水竄,加劇平面及剖面的矛盾,增加了開發(fā)的難度。
1.2.2 能量特征 超低滲透的能量分布具有三個方面的特征,一是受啟動壓力梯度大影響,整體油藏壓力恢復速度慢,整體壓力保持水平低,目前僅82.7%,統(tǒng)計132口可對比井壓力資料,年均壓力恢復速度僅0.7 MPa/a。二是分油藏分部位壓力差異大,W410南部、G83西部、G271羅52單元等油藏部位壓力保持水平低,僅50%~70%,這些位置注水見效程度較低,這部分單元占總儲量的34.4%,但產(chǎn)量比例僅13.3%。三是受裂縫發(fā)育影響,主側(cè)向壓力差距大,裂縫主側(cè)向注水受效不均,主向油井見效見水快,側(cè)向壓力保持水平持續(xù)降低,主側(cè)向壓差大(見表1)。
表1 超低滲主力油藏地層壓力系數(shù)統(tǒng)計表
1.2.3 含水特征 目前油藏整體綜合含水42.7%,處于中含水開發(fā)階段,但采油速度僅0.36%,地質(zhì)儲量采出程度僅為2.45%,高含水與低采出的矛盾突出。不同類型油藏,油井見水后的含水上升規(guī)律截然不同。裂縫不發(fā)育油藏油井見水后,含水變化曲線為凹型,含水上升緩慢,凹度越大,水驅(qū)越均勻,低含水期越長。裂縫發(fā)育油藏油井見水后,含水變化曲線為凸型,含水上升快,凸度越大,裂縫水驅(qū)特征越明顯,低含水期越短。
見水后不同類型油藏采油采液指數(shù)變化特征不一致。隨含水率上升,整體采液采油指數(shù)下降,但進入中含水期后,長6和長4+5油藏采液指數(shù)有所上升,長8油藏采液指數(shù)沒有明顯的上升,采油指數(shù)均持續(xù)下降。同時低含水期(含水小于20%)采液采油指數(shù)下降快。不同類型油藏相同含水階段采液采油指數(shù)差異較大,同一含水階段長6油藏采液采油指數(shù)最高,其次是長8油藏,長4+5油藏最小,而且早期下降幅度也不盡相同。
1.2.4 遞減特征 超低滲透油藏儲層物性差,初期遞減大,后期受非達西滲流影響,無明顯注水受效過程,油藏持續(xù)遞減,遞減類型為典型的雙曲遞減,主力油藏按投產(chǎn)時間拉齊,前六個月遞減32.7%,后期遞減降低但持續(xù)下降(見圖1,圖2)。
圖1 超低滲油藏日產(chǎn)油投產(chǎn)拉齊擬合曲線
圖2 超低滲主力油藏投產(chǎn)拉齊曲線
不同油藏遞減特征不一致。一是G83、G104油藏初期遞減大,根據(jù)擬合特征,G83、G104油藏遵循雙曲遞減規(guī)律,遞減率呈逐漸下降趨勢,油藏開發(fā)初期受天然裂縫發(fā)育影響,遞減大(初期遞減幅度49.2%),后期遞減呈逐步下降趨勢。二是W410、G271油藏受動裂縫開啟影響產(chǎn)量持續(xù)下降,根據(jù)擬合特征,G271、W410油藏遵循指數(shù)遞減規(guī)律,遞減率不變;開發(fā)初期遞減大,但對比G83、G104初期遞減幅度較?。ǔ跗谶f減22.4%),注水開發(fā)過程中受動態(tài)裂縫影響,見水井不斷增多,油藏持續(xù)遞減。
本廠超低滲油藏平均滲透率0.36 mD,主力油藏地層壓力系數(shù)小于1(介于0.6~0.8),多數(shù)靠彈性和溶解氣驅(qū)采油,滲流阻力加大,有效驅(qū)替體系難以建立,且受黏土礦物及微晶自生礦物發(fā)生遷移、堆積堵塞使孔隙喉道流通斷面不斷縮小,滲流能力不斷下降,注水井壓力逐年上升,年均注水壓力上升1 MPa,但主力油藏壓力保持水平僅為82.7%,受其影響油層初期產(chǎn)能遞減快(32.7%),目前全廠超低滲透油藏單井產(chǎn)能僅1.1 t/d。油藏局部長期低壓、低產(chǎn)且連片發(fā)育,低壓區(qū)占全廠儲量34.4%,產(chǎn)量比例僅為13.3%。
平面上水驅(qū)優(yōu)勢方向受控于物源和天然裂縫,注入水易沿孔滲高值方向突進,受裂縫發(fā)育影響初期投產(chǎn)即裂縫見水井有177口;同時在目前井網(wǎng)形式及儲層物性下,為了滿足地層壓力需求,必然追求提高注水壓力,但注入壓力上升通常伴隨著微裂縫開啟,歷年來因動態(tài)裂縫開啟造成的含水上升井65口;其次是部分油藏高壓欠注井逐年增多,目前有86口,已采取各類消欠措施,但效果較差;同時受控于注水高壓,調(diào)剖等各項治理手段無法開展。裂縫性見水井和高壓欠注井增加了水驅(qū)治理的難度,減緩了能量恢復速度。
剖面上多種成因砂體在縱向上相互疊置,砂體內(nèi)部隔夾層發(fā)育,非均質(zhì)性強,吸水剖面以指狀、尖峰狀為主,均勻吸水井比例僅為45.4%,指狀、尖峰狀吸水形態(tài)使注入水易沿高滲層段或大孔道突進,低滲段難動用,目前超低滲透油藏含水≥20%油井占開井數(shù)的57%,這些采出程度僅為2.45%,剖面上剩余油富集程度大。
超低滲主要采用480 m×130 m×NE75°菱形反九點的井網(wǎng)布井,統(tǒng)計175口井開發(fā)后期試井解釋數(shù)據(jù),該類油藏試井解釋的泄油最大半徑在100 m內(nèi)的油井有144口,占總井數(shù)的83%,目前井排距較大,壓力傳導受限,難以保障經(jīng)濟有效的采油速度和控制更多的儲量,在物性較差的部位一次井網(wǎng)適應(yīng)性更差。同時受層間干擾影響,合層開發(fā)油藏合采井單井產(chǎn)能與單采油井產(chǎn)能相當,采油速度低于單采區(qū),未能有效發(fā)揮合層開發(fā)優(yōu)勢(1+1<2),超低滲油藏井網(wǎng)對儲量的控制程度明顯要差。
在實踐過程中堅持開展“精細油藏描述深化地質(zhì)認識,堅持注采調(diào)整提升能量保持”,形成了支撐穩(wěn)產(chǎn)的五項主體技術(shù)系列,不斷減緩遞減,提高開發(fā)生產(chǎn)水平[1-3]。
精細的油藏描述技術(shù)是實現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)的核心和基礎(chǔ),該技術(shù)的推廣應(yīng)用有力的匡正了油田開發(fā)方向,使油田實現(xiàn)了科學有效的開發(fā)。
在油藏開發(fā)過程中不斷開展油藏精細描述和地質(zhì)建模,進行層序地質(zhì)劃分對比、沉積微相判識、成巖微相分析,進行儲層平面、剖面連通性模型研究等,從而建立精細的儲層地質(zhì)模型和流動單元,為油藏的精細管理奠定了基礎(chǔ)。動靜結(jié)合應(yīng)用有效孔隙度、主流喉道半徑等參數(shù),通過構(gòu)建四元分類系數(shù),將超低滲透油藏劃分為三類單元進行管理,分類確定主體技術(shù)和技術(shù)政策。Ⅰ類油藏物性相對較好,有注水見效,突出注采調(diào)整,水驅(qū)治理;Ⅱ類油藏物性較差,持續(xù)低水平穩(wěn)產(chǎn),裂縫發(fā)育,突出強化注水補充能量,突出加密調(diào)整改善水驅(qū);Ⅲ類油藏物性差,注不進或采不出現(xiàn)象明顯,重點突出技術(shù)攻關(guān),實施強化注水、井網(wǎng)調(diào)整,油水井雙向治理等措施提高開發(fā)水平。
堅持“地層能量就是超低滲油田開發(fā)的生命線”思路,以數(shù)值模擬技術(shù)為指導,結(jié)合動態(tài)分析結(jié)果,不斷深化精細注水,落實“提能量、提水驅(qū)”目標,保障單井產(chǎn)量不斷提升。
3.2.1 堅持“先強后弱”先建立有效的驅(qū)替系統(tǒng)、后保持溫和注水的格局思路 超低滲透油藏啟動壓力梯度大,滲流阻力大,動態(tài)分析結(jié)果證明,油藏的產(chǎn)量和壓力具有良好的相關(guān)性,因此,在開發(fā)初期提升油藏壓力保持水平至關(guān)重要,本廠超低滲透油藏均按要求實施超前注水,投產(chǎn)初期采用2.5以上的注采比強化注水,局部油井在24個月以后見效,油藏產(chǎn)量逐步上升,部分油井見效即見水,見效以后及時下調(diào)注采比到1.5~2.2,對注水不見效油藏持續(xù)實施強化注水,加快能量恢復。
3.2.2 根據(jù)不同區(qū)域、不同井組的動態(tài)反應(yīng)施行差異化管理 結(jié)合油藏地質(zhì)特征、開發(fā)現(xiàn)狀及精細描述成果,對油藏流動單元重新劃分,不斷細化注水單元,增加了精細化管理程度,實現(xiàn)動態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合。在細分注水單元基礎(chǔ)上,分單元建立監(jiān)控曲線,不斷優(yōu)化注水方式和注采參數(shù)。在超低滲透Ⅱ類油藏中建立“基質(zhì)滲流-裂縫滲流”的有效滲流場,實施周期注水,提升超低滲透油藏水驅(qū)效率。
3.2.3 空氣泡沫驅(qū)技術(shù) 針對儲層物性差,注水壓力難傳導的現(xiàn)狀,改變注入介質(zhì),探索其他能量補充方式,利用氣體可以快速補充地層能量及微孔喉注入的特征,選擇適宜的超低滲透Ⅱ類油藏開展空氣泡沫驅(qū)試驗,加快能量補充速度。本廠2016年在G271開展了試驗,目前開展5個井組,通過注入井組生產(chǎn)動態(tài)的跟蹤分析,已經(jīng)初步見效,裂縫主向采油井含水下降明顯,部分側(cè)向井動液面上升,井組遞減減緩,井組月度遞減由1.56%下降到0.49%,2017年在注氣區(qū)測試側(cè)向可對比井3口,平均地層壓力由14.7 MPa上升到15.0 MPa,區(qū)域壓力恢復速度由0.91 MPa/100 h上升到1.16 MPa/100 h,壓力恢復速度加快。
針對“三大”水驅(qū)矛盾,強化水驅(qū)治理攻關(guān):(1)打造以點、線、面結(jié)合,連片調(diào)剖為主,微球調(diào)驅(qū)為輔的主體技術(shù)體系;(2)精細分層注水管理,攻關(guān)選擇性增注、暫堵酸化等調(diào)剖治理技術(shù);(3)積極完善小層注采對應(yīng),提高油藏水驅(qū)剖面動用程度。
3.3.1 完善小層注采對應(yīng)技術(shù) 受河流擺動影響,單砂體變化快,一次井網(wǎng)對河道砂體控制程度低(G83為86.8%,G104為84.6%,G271為91.8%),開展精細單砂體識別,重新認識油藏,對射開程度低,吸水厚度小的水井實施水井補孔12井次,單砂體水驅(qū)控制程度提高10.2%,增油6.5 t。
3.3.2 精細分層注水技術(shù) 針對層間,層內(nèi)隔夾層明顯,層間差異導致吸水差異的水井,按照“分層動用、分層測試、分層管理”的思路,通過小層注采對應(yīng)研究與注入剖面狀況結(jié)合,深入研究小層產(chǎn)注關(guān)系,實施分層注水340口,根據(jù)歷年吸水剖面測試結(jié)果統(tǒng)計,129口可對比井吸水厚度由13.6 m上升至15.7 m,增加2.1 m,水驅(qū)儲量動用程度由66.0%上升至73.7%,提升7.7%。針對主力層多段動用,層內(nèi)吸水不均,剖面上吸水不均勻的水井實施暫堵酸化、選擇性增注等調(diào)剖治理技術(shù),2016年實施23井次,水驅(qū)儲量動用程度由61.8%上升至70.2%。
3.3.3 實施整體連片堵水調(diào)剖,提高局部井網(wǎng)的適應(yīng)性 針對超低滲透Ⅰ、Ⅱ類油藏儲層非均質(zhì)性強,局部裂縫發(fā)育,平面、剖面水驅(qū)差異大,為實現(xiàn)油藏均勻驅(qū)替,按照“整體化堵、提前預(yù)防、堵調(diào)結(jié)合”的思路,通過堵水調(diào)剖封堵高滲帶和裂縫,提高油藏水驅(qū)效率。2016年重點在G271中部、W410、G104北部連片治理62口,注水壓力由14.4 MPa上升到16.3 MPa,16口可對比井吸水厚度由11.4 m上升到12.0 m,G271調(diào)剖區(qū)域標定遞減由6.0%下降到4.7%,W410調(diào)剖區(qū)域標定遞減由6.6%下降到4.8%,區(qū)塊開發(fā)效果得到改善。同時在G271長8油藏和W410長6油藏2個微球示范區(qū),累計共實施31井次,注水壓力由13.3 MPa上升到14.3 MPa,10口可對比井吸水厚度由11.6 m上升到13.8 m,對應(yīng)油井見效井52口,井均日增油0.16 t,治理區(qū)域月度遞減由2.1%下降到0.9%,含水上升率由2.7下降到1.6。
3.4.1 開展低產(chǎn)井連片治理,精細提高單井產(chǎn)出效益平面上在深化低產(chǎn)機理認識的基礎(chǔ)上,采取先加強注水進行潛力井培養(yǎng),后適時進行措施改造的思路,以油藏為單元對低產(chǎn)井進行連片治理,整體提升了區(qū)塊的開發(fā)效益。2015-2017年對低產(chǎn)連片區(qū)域開展整體治理,共實施347口,單井日產(chǎn)油由0.35 t上升到1.08 t,當年累計增油4.98×104t,其中在G83油藏西部共治理127口,單井產(chǎn)量由0.35 t上升到1.29 t,治理區(qū)191口井單井產(chǎn)油由0.66 t上升到0.96 t,低產(chǎn)井比例由37.2%下降到24.1%,治理后降低綜合遞減3.9%。
3.4.2 強化剖面剩余油富集規(guī)律認識,挖掘剖面剩余油 剖面上在精細小層對比的基礎(chǔ)上,結(jié)合水驅(qū)及剩余油分布情況,開展厚油層補孔提高縱向剩余油動用,2016-2017年針對W410長6油藏開展厚油層提高射開程度措施8口,有效7口,單井增油1.01 t,其中補孔下段6口,有效率100%,初期日增油1.2 t。
3.4.3 強化技術(shù)攻關(guān),探索難動用儲量有效開發(fā)新路徑 針對Ⅲ類油藏低產(chǎn)、注水不見效的特點,加大難動用儲量有效動用攻關(guān),(1)應(yīng)用體積壓裂理念,對油井實施措施改造,增大泄油半徑,共計實施31井次,措施初期單井日增油1.2 t。(2)對局部實施井網(wǎng)調(diào)整,對注水井壓裂后轉(zhuǎn)采12井次,累計增油3 205 t;其次對水淹井轉(zhuǎn)注6井次,實施排裝注水,促使水驅(qū)側(cè)向見效,見效井3口,日增油1.2 t。
3.5.1 對單層系開發(fā)油藏開展加密調(diào)整 開發(fā)動態(tài)證明,受啟動壓力梯度大影響,超低滲油藏一次井網(wǎng)對儲量的控制程度低于預(yù)期,井排距不合理,導致注水受效程度低,油井低產(chǎn)低效,對該類油藏實施井網(wǎng)調(diào)整是實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑。加密調(diào)整核心是開展小排距加密調(diào)整,合理利用裂縫,促進有效驅(qū)替壓力系統(tǒng)的改進。從2014年開始在G271長8油藏裂縫發(fā)育區(qū)開展整體加密調(diào)整,目前投產(chǎn)89口,初期平均單井產(chǎn)能1.84 t,目前單井產(chǎn)能1.07 t。加密后區(qū)域內(nèi)值整體壓力由17.9 MPa上升到18.9 MPa,主側(cè)向壓差由15.9 MPa下降到10.4 MPa,平面壓力分布趨于均勻。加密區(qū)采油速度由0.68%上升到1.57%,動態(tài)預(yù)測階段采收率由18.0%上升到21.0%。
3.5.2 對合層開發(fā)油藏開展層系調(diào)整試驗 合層開發(fā)油藏層間矛盾突出,油井產(chǎn)能未發(fā)揮,簡化層系開發(fā)可充分發(fā)揮每一個層的潛力,如G83區(qū)西部簡化開發(fā)層系單元,措施前合采單元28口井,平均單井日產(chǎn)0.32 t,通過精細注采對應(yīng)判識單壓長6后平均單井日增油1.21 t,單層開發(fā)實現(xiàn)了高效開發(fā);2017年采用五點井網(wǎng)在東西部合采單元實施層系調(diào)整試驗,新井單層開發(fā)長4+5層,完鉆12口,試油6口,日產(chǎn)純油17.4 m3,投產(chǎn)檢查井初期產(chǎn)能3.0 t/d,目前2.6 t/d,生產(chǎn)情況好。
(1)對比特低滲透、常用滲透油藏,超低滲透油藏具有沉積復雜、巖性致密、天然裂縫發(fā)育等儲層特征,儲層物性差,壓力系統(tǒng)建立困難;微裂縫發(fā)育、側(cè)向水驅(qū)波及體積有限;非均質(zhì)性強、平面矛盾突出,是影響超低滲透油藏高效開發(fā)的主要因素。
(2)超低滲透油藏儲層物性差,初期遞減大,后期受非達西滲流影響,無明顯注水受效過程,油藏持續(xù)遞減,根據(jù)油藏精細描述、動態(tài)分析結(jié)果,把超低滲透油藏分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,分別確定了治理對策,提高了開發(fā)效益。
(3)針對超低滲透油藏開發(fā)特征,形成了超低滲透油藏穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)系列,一是要持續(xù)精細注采調(diào)控,合理注采參數(shù),加快能量恢復;二是開展不穩(wěn)定注水,持續(xù)分注、堵水調(diào)剖、微球調(diào)驅(qū),不斷緩解平面、剖面矛盾;三是加強井網(wǎng)適應(yīng)性、裂縫分布規(guī)律研究,適時開展加密調(diào)整,不斷優(yōu)化縫網(wǎng)關(guān)系,提高井網(wǎng)適應(yīng)性;四是及時開展剩余油分布規(guī)律研究,挖掘平面,剖面剩余油,不斷的提高油井單井產(chǎn)能。
(4)通過研究應(yīng)用專項治理技術(shù),開發(fā)水平明顯提高,7個超低滲透油藏,Ⅰ類油藏由2個上升到6個,Ⅲ類油藏由2個下降到1個,壓力保持水平由88.0%上升到88.9%,水驅(qū)動用程度由74.4%上升到75.2%,水驅(qū)控制程度由94.5%上升到95.4%。水驅(qū)特征曲線趨于平緩,含水上升率1.2,總體保持Ⅰ類開發(fā)水平,調(diào)整措施井累計增油9.8×104t,實施效果顯著。
[1]鄧秀芹.鄂爾多斯盆地三疊系延長組超低滲透大型巖性油藏成藏機理研究[D].西安:西北大學博士學位論文,2011.
[2]熊偉.低滲透油藏有效開發(fā)基礎(chǔ)研究[D].中國科學院研究生院博士學位論文,2010.
[3]張祥吉.超低滲透油藏井網(wǎng)部署及注采參數(shù)優(yōu)化研究[D].中國石油大學碩士學位論文,2011.
TE327
A
1673-5285(2017)10-0065-05
10.3969/j.issn.1673-5285.2017.10.016
2017-09-26
胥中義,男(1973-),油田開發(fā)高級工程師,長慶油田采油九廠地質(zhì)研究所所長。