復雜斷塊油藏特高含水期剩余油控制機制實驗

吳義志

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257015）

復雜斷塊油藏是勝利油田的主要油藏類型之一，可動用儲量以及年產油量均占整個油田的三分之一。但該類油藏歷經長期水驅開發(fā)，存在綜合含水率高、剩余油動用難度大、穩(wěn)產難等問題［1-5］。斷塊油藏具有斷層發(fā)育、地層傾角大的特殊地質條件。由于受高含水期地質和開發(fā)因素的共同影響，剩余油分布關系復雜，進一步提高采收率的困難越來越大［6-10］。因此，亟需明確復雜斷塊油藏剩余油的控制機制，為下一步制定開發(fā)技術方案及調整對策提供依據。三維平板模型驅替實驗可以克服傳統(tǒng)小巖心驅油實驗在宏觀尺度上的局限性，考慮了構造特征、非均質性、井網形式等方面的影響，可用于研究平面、縱向驅替過程及剩余油規(guī)律。近年來，該方法在常規(guī)水驅、化學驅等不同油藏開發(fā)方式的室內研究中得到廣泛應用［11-13］。

本文基于實驗室尺度的三維膠結物理模型，根據斷塊油藏地質及開發(fā)特征，提取了影響斷塊油藏剩余油分布的地質、開發(fā)參數，設計對比實驗進行分析。利用不同模型獲得的生產動態(tài)數據以及不同構造部位動用程度，揭示斷塊油藏不同因素對剩余油分布的影響，針對下一步剩余油挖潛方向提出了合理化建議。

1 實驗設計

勝利油田典型復雜斷塊油藏的基本地質特點是構造復雜、斷層發(fā)育、地層傾角較大，且儲層非均質性較強。實驗設計中，首先基于地質特征，利用相似準則，設計對應的物理模型；其次根據復雜斷塊油藏開發(fā)特征，設計平板模型的注采參數。為明確復雜斷塊油藏剩余油控制機制，利用三維膠結物理模型，分別從斷層遮擋、儲層非均質性以及井網形式等多角度，研究剩余油的主控因素及控制機理［14-15］。

1.1 三維膠結物理模型

實驗模型如圖1所示。模型厚度4.5 cm，孔隙度25%，設計K1，K2，K3共3個滲透率區(qū)域。對于斷層遮擋對剩余油的影響，模型考慮了斷層（模型邊界）夾角差異及油井與斷層距離因素，采用均質五點井網模型進行分析，3個區(qū)域滲透率均為650×10-3μm2；設計K1，K2，K3 的滲透率分別為400×10-3，900×10-3，650×10-3μm2，研究儲層非均質性對剩余油的影響；采用均質的模型，研究油藏開發(fā)中五點井網和七點井網對剩余油分布的影響，其中五點井網中的②，③，⑤，⑥井為生產井，①，④，⑦井為注水井，七點井網中的①—⑥井為生產井，⑦井為注水井。

圖1 三維膠結物理模型

1.2 實驗流程設計

實驗準備過程：1）使用真空泵抽真空24 h，保證實驗模型中只有油水兩相，同時檢驗模型及管線的密封性。2）分別利用自吸水、泵注水的方式使模型壓力上升到實驗壓力條件，最終注水640 mL，模型壓力為0.3 MPa，此時認為模型孔隙體積為總注水量。3）泵注實驗油驅替束縛水，該過程中必須保證油驅水的均衡程度，減少可動水飽和度?？沙浞掷媚Ｐ椭械?個注采點，采用多種注采方式最大程度減少模型中的可動水。驅替方式主要包括多注一采、鄰井注采、對角注采等。此外，需重點處理邊角難波及區(qū)域，可以通過交替耦合的方式進行油驅水操作，最大程度達到均勻飽和的目的。4）驅替完成后，不同模型的含油飽和度為70%。飽和完成后需要將模型傾斜10°，靜置2～3 d，保證模型在驅替之前達到油水平衡的狀態(tài)。

實驗流程：考慮斷塊油藏地層傾角普遍較大的特點，在物理模型傾斜10°的條件下，對不同的模型按照設計的對比方案進行水驅油實驗。驅替至模型含水飽和度達到98%，記錄驅替過程中不同井點的壓力以及注采量，分析不同構造部位動用程度及生產動態(tài)特征。實驗流體性質及動態(tài)參數如表1所示。

表1 實驗流體性質及動態(tài)參數

2 實驗結果及分析

2.1 斷層遮擋對剩余油分布的影響

2.1.1 斷層遮擋對生產動態(tài)的影響

根據注采對應關系以及驅替條件，獲得均質模型五點井網開發(fā)條件下的生產動態(tài)及壓力分布特征 （見圖2）。模型見水后含水率上升快，但隨著注入量逐漸增加，含水率上升速度開始變慢，注入量達到1.62 PV時，含水率達到95%。采出程度在見水前上升較快，見水后采出程度隨注水量的增加，遞增速度變緩，含水率95%時，采出程度為63.7%。實驗中，低部位的⑤，⑥井率先見水，且與頂部的②，③井見水時間差異較大，主要是由于注入水在重力作用下呈現出向下的趨勢，并且不同構造部位見水后，井點含水率隨注入量的變化情況也不一致。底部井點見水后，含水率迅速上升，而頂部井點含水率上升相對較緩。由此可知，這種不同構造部位見水時間和含水率變化的差異與斷塊油藏地質特征存在著密切關系。

利用井點壓力數據，基于克里金插值獲得模型在含水率95%時不同構造部位壓力的分布（見圖3）。由圖3可知，注水后，腰部注水帶為高壓區(qū)，因地層傾角較大，在油水重力分異作用下，注入水以下行方向為主。低部位壓力高于高部位壓力，反映出低部位能量充足，而高部位能量變差。同時，受邊角斷層遮擋限制，注采受效方向單一，特別是高部位邊角區(qū)，斷層到井點間為連片低壓難動用區(qū)。

圖2 均質模型五點井網生產動態(tài)

圖3 均質模型五點井網壓力分布

2.1.2 斷層遮擋對動用程度的影響

綜合利用測壓點原始狀態(tài)壓力、不同含水率條件下的測壓點壓力，插值得到不同含水率條件下的壓降分布模型，可以反映出動用情況方面的差異（見圖4）。由圖4可知，在不同含水階段，高部位由于受斷層遮擋的影響，斷層夾角及斷邊帶距高部位油井間壓力減小，不能建立有效驅動壓差，動用程度較低，形成剩余油的富集區(qū)。斷層夾角不同，壓降分布即動用程度也存在一定的差異。斷層遮擋對剩余油的影響效果明顯，是斷塊油藏剩余油挖潛的重要部位，而腰部及低部位井網控制區(qū)整體壓降較高，水驅動用程度好于高部位。

圖4 均質模型五點井網壓降分布

2.2 儲層非均質性對剩余油分布的影響

與均質模型相比，非均質模型見水時間早，見水后含水率上升較快（見圖5）。相同注入量條件下，均質模型含水率低于非均質模型。兩者初期的采出程度大致相同。由于非均質模型的含水率上升快，驅替后期均質模型的采出程度較高，當注入量達到1.6 PV時，均質模型比非均質模型的采出程度高5百分點。

圖5 均質模型與非均質模型生產動態(tài)對比

2.2.1 儲層非均質性對生產動態(tài)的影響

與均質模型壓力分布（見圖3）不同，由于非均質模型（見圖6）的中間部分滲透率高，流動阻力小，中間注水井壓力偏低，而左側滲透率最小，流動阻力大，壓力較高。非均質性加劇了壓力分布的不均衡程度。不同含水階段，由于模型的非均質性導致底部的壓力分布復雜，在高滲區(qū)域和低滲區(qū)域壓力分布差別明顯。

圖6 非均質模型五點井網壓力分布

2.2.2 儲層非均質性對動用程度的影響

利用同樣的方法評價非均質模型動用程度分布，明確儲層非均質性對斷塊油藏動用程度的影響。圖7為非均質模型五點井網開發(fā)條件下壓降的分布情況。與均質模型五點井網壓降分布 （見圖4）對比可以看出，注采井間，也就是模型腰部，由于滲透率變化的影響，在同一構造部位壓降差異較大，等壓降線不對稱，模型動用程度不均衡性增加。

圖7 非均質模型五點井網壓降分布

2.3 井網形式對剩余油分布的影響

2.3.1 井網形式對生產動態(tài)的影響

如圖8所示，七點井網模型見水時間比五點井網早，見水后含水率上升較快。相同注入量條件下，由于五點井網的含水率上升慢，采出程度較高，當注入量達到1.6 PV時，五點井網比七點井網的采出程度高4百分點。模型中的七點井網僅存在一口注水井，注入水難以均衡地在模型中驅替，不同構造部位壓力分布差異較大，造成注入水的突進現象（見圖9）。同時，受腰部和底部的生產井影響，注入水難以波及到構造頂部，造成頂部剩余油富集，加劇了壓力分布的不均衡程度。

圖8 五點井網與七點井網生產動態(tài)對比

圖9 均質模型七點井網壓力分布

2.3.2 井網形式對動用程度的影響

相同的含水率階段，在模型對應的位置上，五點井網中的等壓降線更加平直，尤其是腰部位置，五點井網動用的均衡程度比七點井網高（見圖4、圖10）。盡管在五點井網的含水初期存在注水井之間剩余油富集，但隨著注水量的增加，注入水逐漸波及到腰部，動用程度增加，總體開發(fā)效果較好。

圖10 均質模型七點井網壓降分布

2.4 剩余油挖潛方向

斷層遮擋形成的剩余油可根據規(guī)模大小，采用新井、老井側鉆方式，貼近斷層布井實現控制與動用；非均質形成的剩余油可以利用調堵的方式提高對低滲區(qū)域的有效動用；井網型剩余油可以利用井網轉換及注采調控的方式，進一步提高非主流線、井間滯留區(qū)等弱驅部位的水驅波及，實現均衡水驅開發(fā)。

3 結論

1）斷層遮擋主要控制高部位的剩余油，形成斷塊油藏特有的斷層夾角及屋脊一線剩余油；儲層非均質性主要影響不同構造部位的剩余油分布特征，低滲區(qū)域動用程度較低；井網型剩余油主要體現在井間剩余油以及對模型整體控制程度的差異方面，采用五點井網可以較好地實現儲量的控制。

2）高部位屋脊一線可部署新井或老井側鉆，建立驅動壓差，動用斷層控制的剩余油；利用調堵的方式增加對低滲區(qū)域的動用程度；利用注采調控的方式提高井間弱驅部位剩余油的水驅波及。