勝利斷塊油藏分類探討及提高采收率對(duì)策

楊 勇，王 建，王 瑞，袁士寶，徐 波

(1.中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257015； 2.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

引 言

斷塊油藏地質(zhì)條件復(fù)雜、產(chǎn)能差異大，復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)導(dǎo)致斷塊油藏呈現(xiàn)油水關(guān)系復(fù)雜、層間差異大、流體和儲(chǔ)層物性差異大的特點(diǎn)[1]，該復(fù)雜性導(dǎo)致地質(zhì)認(rèn)識(shí)存在漸進(jìn)性，為井網(wǎng)完善及能量補(bǔ)充帶來困難，也決定了在開發(fā)過程中需要對(duì)不同類型斷塊采取個(gè)性化開發(fā)政策。如何有效解決主要矛盾、科學(xué)地進(jìn)行分類并制定有效開發(fā)政策，一直是學(xué)者和油田專家關(guān)注的問題[2-3]。

勝利油區(qū)主體處于濟(jì)陽拗陷，由于長期繼承性的斷裂活動(dòng)，油田被切割成大小不一的362個(gè)自然斷塊，單塊面積0.01～3.7 km2不等，平均0.225 km2。在斷塊油藏的開發(fā)過程中由于斷裂系統(tǒng)復(fù)雜的層間矛盾導(dǎo)致儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡，油水井利用率低，最終導(dǎo)致采收率下降[4]。目前，斷塊油藏已經(jīng)處于特高含水開發(fā)階段，面臨著綜合含水上升加快、年產(chǎn)油量逐年遞減、新井及措施增油量減小，而新區(qū)接替資源品位降低、產(chǎn)能建設(shè)難度加大的開發(fā)形勢(shì)。

在斷塊油藏的開發(fā)實(shí)踐中，本著快速、有效的開發(fā)理念，在深化斷塊油藏剩余油認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，勝利油田提出剩余油“普遍分布、局部富集” 的分布規(guī)律。該結(jié)論體現(xiàn)了斷塊油藏自身的特點(diǎn)，即非主力層剩余油普遍分布，但呈現(xiàn)低序級(jí)斷層控制、地層傾角控制、斷夾層組合控制和重力分異控制等4種剩余油“局部富集”模式。斷塊油田數(shù)量眾多和問題的復(fù)雜性決定了需要對(duì)油藏進(jìn)行分類管理并制定相應(yīng)的提高采收率對(duì)策。

1 斷塊分類及主要矛盾

國家“九五”計(jì)劃以前，由于斷塊油藏的復(fù)雜性，沒有統(tǒng)一對(duì)斷塊油藏進(jìn)行系統(tǒng)分類，只對(duì)于面積較大的斷塊油藏，依據(jù)能量高低和油品黏度稠稀等開發(fā)初期特征分為5種簡單類型。而對(duì)于較小的斷塊油藏，自然斷塊的大小對(duì)開發(fā)部署有很大影響的，為了開發(fā)工作需要，只對(duì)斷塊油藏進(jìn)行了分級(jí)[5-6]。

隨著開發(fā)的不斷深入，為充分認(rèn)識(shí)斷塊油田存在的矛盾和潛力，在“十五”之后，充分考慮圈閉類型、天然能量、油藏幾何形態(tài)和斷裂復(fù)雜程度，對(duì)斷塊油藏分類進(jìn)行了完善[7]。主要依據(jù)天然能量分為開啟型、半開啟型和封閉型3類，然后依據(jù)油藏幾何形態(tài)對(duì)其進(jìn)一步細(xì)分。以上分類只考慮了油藏的天然因素，“十一五”以后，考慮本階段調(diào)整措施方向、井網(wǎng)等因素，以開發(fā)單元為基本對(duì)象對(duì)斷塊油藏進(jìn)行了進(jìn)一步細(xì)分，如圖1所示。

圖1 斷塊油藏分類思路Fig.1 Idea for classification of fault block oil reservoirs

針對(duì)不同的類型，其面臨的開發(fā)矛盾各異(圖2)，如塊狀底水?dāng)鄩K主要開發(fā)矛盾是如何提高斷層一線、構(gòu)造腰部剩余油動(dòng)用程度，而對(duì)于屋脊邊水?dāng)鄩K則是如何挖潛高部位斷層線“三角”剩余油。

圖2 不同類型斷塊剩余油分布特點(diǎn)及開發(fā)矛盾Fig.2 Residual oil distribution and development contradiction of different fault blocks

針對(duì)不同類型斷塊油藏剩余油分布特點(diǎn)和存在的開發(fā)矛盾，通過發(fā)展和豐富特高含水期斷塊油藏提高采收率機(jī)理，提出屋脊斷塊油藏人工邊水驅(qū)、復(fù)雜斷塊油藏均衡水驅(qū)、極復(fù)雜斷塊油藏立體開發(fā)提高采收率新技術(shù)，以及井眼軌跡精確控制、高效調(diào)控分層注采等新的技術(shù)和對(duì)策，系統(tǒng)地形成了斷塊油田特高含水期水驅(qū)提高采收率的技術(shù)系列。

2 屋脊斷塊油藏人工邊水驅(qū)

屋脊斷塊油藏上傾方向受斷層遮擋；含油條帶較窄，有一定原始邊底水能量。開發(fā)過程中容易形成邊內(nèi)注水舌進(jìn)，造成原油外溢；剩余油斷棱一線富集，構(gòu)造腰部分散。

針對(duì)屋脊斷塊油藏的地質(zhì)和開發(fā)特點(diǎn)，采用人工邊水驅(qū)技術(shù)[8]。其主要的技術(shù)路線為變腰部注水為邊外注水，變小井距為大井距注水，變控制注水為強(qiáng)化注水，如圖3所示，人工邊水后油水井間流線由紡錘型變成直線型。

圖3 人工邊水驅(qū)機(jī)理Fig.3 Mechanism of artificial edge water flooding

邊內(nèi)注水的注入水沿主流線突進(jìn)；人工邊水驅(qū)的注入水(邊水)沿油水界面均勻推進(jìn)。邊內(nèi)注水油水井間平均壓力梯度0.013 MPa/m；邊外注水在同樣注采強(qiáng)度下、相同區(qū)域平均壓力梯度0.007 MPa/m，下降一半；注水強(qiáng)度提高4倍，含油條帶內(nèi)壓力梯度可提高到0.023 MPa/m，比邊內(nèi)注水?dāng)U大近一倍。

控制注水油水界面相對(duì)穩(wěn)定，壓力梯度大于0.018 MPa/m，含水上升率迅速升高。為有效抑制原水道水竄，采用耦合注采。通過注采井狀態(tài)的耦合使油井處的壓力最低，斷邊帶等區(qū)域與油井間形成驅(qū)替壓差，形成多條新流線，原主流通道影響小，波及面積擴(kuò)大24.5%。

先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)的應(yīng)用效果。東辛油田辛1沙一4塊地質(zhì)儲(chǔ)量65×104t，有效厚度12.5 m，地層傾角12.5°，油層孔隙度25%，滲透率464×10-3μm2，地面黏度310 mPa·s，原始狀態(tài)下單元水體體積約為含油體積的10倍，天然水體活躍。實(shí)施人工邊水驅(qū)前，停產(chǎn)3 a，停前含水97.7%，采出程度30%。人工邊水驅(qū)方案設(shè)計(jì)邊外大井距交錯(cuò)井網(wǎng)注水，注水井提升油藏壓力系數(shù)至1.2后開井，實(shí)施人工邊水驅(qū)后綜合含水60.1%，提高采收率7.5%。目前已推廣河68-8塊沙二1-4等人工邊水驅(qū)單元12個(gè)，地質(zhì)儲(chǔ)量2 235×104t，新增產(chǎn)能11.3×104t，提高采收率4.8%。

3 極復(fù)雜斷塊油藏立體組合開發(fā)

極復(fù)雜斷塊油藏?cái)嗔严到y(tǒng)復(fù)雜，低序級(jí)斷層發(fā)育。斷塊面積小，儲(chǔ)量規(guī)模小，小碎塊難動(dòng)用。復(fù)雜斷塊油藏立體開發(fā)就是通過層系、井網(wǎng)、鉆采工藝的立體優(yōu)化，對(duì)平面上大小不等的塊和縱向上滲透率差異大的層，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧，一次調(diào)整到位，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的目的。其關(guān)鍵是多學(xué)科技術(shù)的集成配套、高度融合。層系的立體優(yōu)化由原來的分段劃分向相似劃分轉(zhuǎn)變，由逐步細(xì)分向一次細(xì)分到位轉(zhuǎn)變[9]。

針對(duì)極復(fù)雜斷塊低序級(jí)斷層解釋精度低的問題，發(fā)展了5級(jí)以下低序級(jí)斷層描述技術(shù)，為極復(fù)雜斷塊立體組合開發(fā)奠了定基礎(chǔ)。立體開發(fā)技術(shù)發(fā)展了復(fù)雜結(jié)構(gòu)井優(yōu)化設(shè)計(jì)與鉆完井配套技術(shù)，根據(jù)剩余油富集區(qū)的分布特點(diǎn)，利用不同井型組合平面及縱向剩余油，以解決極復(fù)雜斷塊油藏儲(chǔ)量控制低的問題。

在極復(fù)雜斷塊縱向上單個(gè)小斷塊及平面上相鄰斷塊小規(guī)模剩余油富集區(qū)上分別打水平井效益差。針對(duì)這種復(fù)雜情況，分別采用多靶點(diǎn)定向井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)和跨斷塊水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)(圖4)。

圖4 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井優(yōu)化設(shè)計(jì)Fig.4 Optimization design of complex structure well

層塊大小不一，靶點(diǎn)可組性差，調(diào)整空間小，特別是跨斷塊時(shí)斷層兩盤對(duì)接關(guān)系復(fù)雜，靶點(diǎn)軌跡優(yōu)化難度大。針對(duì)鉆井工程遇到的困難，應(yīng)用復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆完井配套技術(shù)，尤其是基于近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向的井眼軌跡精確控制技術(shù)，研發(fā)了近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向儀器，使伽馬和井斜測點(diǎn)距鉆頭0.8 m，伽馬測點(diǎn)距離縮短15.2 m，井斜測點(diǎn)距離縮短21.2 m。高效攜巖潤滑鉆井液(HCC)體系具有大幅提高攜巖能力、泥餅更加致密等諸多優(yōu)點(diǎn)，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)井順利完成提供了保障。

永安油田永3-1復(fù)雜斷塊區(qū)有斷塊數(shù)11個(gè)，地質(zhì)儲(chǔ)量71×104t。單個(gè)層塊含油面積平均0.039 km2，單塊地質(zhì)儲(chǔ)量(0.15～5)×104t。在立體開發(fā)前，綜合含水93.2%，采出程度27.9%。立體開發(fā)方案設(shè)計(jì)多靶點(diǎn)定向井1口，跨斷塊水平井1口，多靶點(diǎn)定向井永3斜177，縱向跨3個(gè)斷塊，鉆遇油層51.5 m/11層。投產(chǎn)C靶附近7-9砂組，初產(chǎn)10 t/d，含水3.9%，累產(chǎn)原油9 950 t?？鐢鄩K水平井永2平9鉆遇油層317 m，初期投產(chǎn)CD段，日產(chǎn)油60 t/d，不含水，已累產(chǎn)原油18 793 t。永3先導(dǎo)區(qū)實(shí)施立體開發(fā)后日油上升84.6 t，含水下降63.2%，已累油5.43×104t，已提高采出程度7.6%，提高采收率8.2%。為推廣立體開發(fā)技術(shù)，目前已推廣12個(gè)單元，覆蓋地質(zhì)儲(chǔ)量3 139×104t，增加產(chǎn)能19.8×104t，提高采收率6.1%。

4 復(fù)雜斷塊油藏均衡水驅(qū)開發(fā)

復(fù)雜斷塊油藏縱向?qū)佣?，層間非均質(zhì)嚴(yán)重；該類斷塊平面具一定面積，能形成注采井網(wǎng)，縱向受干擾層采出程度低；平面井網(wǎng)固定，波及受限，儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡。針對(duì)復(fù)雜斷塊油藏特點(diǎn)，發(fā)展細(xì)分層系[10]，通過縱向三級(jí)細(xì)分和平面分區(qū)調(diào)控實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替(圖5)。

三級(jí)細(xì)分是指一級(jí)細(xì)分層系重組，二級(jí)細(xì)分分采分注，三級(jí)細(xì)分變密度和新工藝射孔，通過三級(jí)細(xì)分能夠減緩層間干擾。在研究細(xì)分注水效果的影響因素(滲透率級(jí)差、含油條帶寬度級(jí)差、層段內(nèi)砂巖厚度、層段內(nèi)小層數(shù))后，各采油廠根據(jù)本區(qū)內(nèi)實(shí)際情況制定細(xì)分注水技術(shù)政策界限[11]，如東辛廠的“3364”，現(xiàn)河廠的“3355”，臨盤廠的“3366”。并研制配套分層注采工藝技術(shù)，主要有能實(shí)現(xiàn)分級(jí)節(jié)流控制配水的大壓差分級(jí)節(jié)流控制配水技術(shù)，還有可實(shí)現(xiàn)分層計(jì)量液量、流體性質(zhì)測試的分采泵分層同采工藝技術(shù)[12]。

平面分區(qū)調(diào)控技術(shù)針對(duì)特高含水期平面注采程度不均衡問題，根據(jù)油藏特征及剩余油富集模式差異，合理分區(qū)、差異化調(diào)控，變“局部高效挖潛”為“分區(qū)高效調(diào)控”，實(shí)現(xiàn)井網(wǎng)適配剩余油分布，均衡開發(fā)(圖6)。

圖6 平面分區(qū)調(diào)控技術(shù)路線Fig.6 Technical road map of plane zone regulation

根據(jù)平面分區(qū)調(diào)控的技術(shù)要求，研究確定斷層控制區(qū)加密經(jīng)濟(jì)政策界限和逐級(jí)提液政策界限，以控制含水上升速度。基于油藏工程方法，進(jìn)行注采調(diào)控開發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)快速預(yù)測：以各油井含水率差異之和最小和各層注采井間連線上飽和度差異之和最小為目標(biāo)函數(shù)，建立不同時(shí)刻產(chǎn)液量計(jì)算模型[13-14]。

永安油田永3復(fù)雜斷塊沙二7-9區(qū)是均衡水驅(qū)試驗(yàn)區(qū)，地質(zhì)儲(chǔ)量186×104t，實(shí)施前，開油井14口，綜合含水89.8%，采出程度30.1%。根據(jù)均衡水驅(qū)開發(fā)技術(shù)要點(diǎn)采取層系重組、分采分注、變密度射孔、井網(wǎng)加密和注采優(yōu)化等綜合措施，實(shí)施均衡水驅(qū)開發(fā)后，日產(chǎn)油量78.2 t/d，綜合含水70.9%，提高采收率5.3%。目前已實(shí)現(xiàn)推廣單元15個(gè)，地質(zhì)儲(chǔ)量6 678×104t，新增產(chǎn)能31×104t，提高采收率4.1%。

5 結(jié)束語

依據(jù)斷塊油藏開發(fā)規(guī)律，在對(duì)勝利油田斷塊油藏分類評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，提出了針對(duì)不同斷塊類型的人工邊水驅(qū)技術(shù)、立體開發(fā)技術(shù)、均衡水驅(qū)開發(fā)技術(shù)的技術(shù)思路，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)制定了相應(yīng)的開發(fā)技術(shù)對(duì)策并取得了良好的開發(fā)效果。實(shí)踐證明，在對(duì)斷塊油藏不斷深入認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)工程的思想，深入挖掘油藏潛力才能使高含水期斷塊油藏開發(fā)走上可持續(xù)發(fā)展的道路。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，可調(diào)整油藏單元會(huì)越來越多，挖潛措施覆蓋石油地質(zhì)儲(chǔ)量也會(huì)越來越大。