疏松砂巖油藏示蹤劑用量?jī)?yōu)化研究與應(yīng)用

王彥寧，王文剛，萬禮鵬，劉平威

（中國(guó)石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆鄯善 838202）

雁木西油田位于吐哈盆地吐魯番坳陷勝南-雁木西構(gòu)造帶的西端，主要含油層系為第三系和白堊。第三系為低幅度短軸背斜油藏，儲(chǔ)層總體為一套厚50 m～60 m的砂層，可劃分為5個(gè)韻律層，儲(chǔ)層以濱湖灘砂沉積的粉細(xì)砂巖和濱湖礫巖為主，儲(chǔ)層物性較好，屬中孔中滲儲(chǔ)層。雁木西油田自2000年開展注水開發(fā)以來，由于平剖面非均質(zhì)嚴(yán)重，注入水平面舌進(jìn)現(xiàn)象突出，剖面動(dòng)用差異大，注入水與采油井之間形成短路循環(huán)，水驅(qū)油效率低，油藏水驅(qū)效果差，目前已進(jìn)入特高含水期，但采收率僅10.9%。為提高對(duì)雁木西油田注入水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，了解儲(chǔ)層經(jīng)注水驅(qū)替后，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和物理參數(shù)的變化，以及油水井之間的動(dòng)態(tài)連通關(guān)系、注入水的去向、注入水前緣推進(jìn)速度等，2004年開始井間示蹤劑監(jiān)測(cè)[1]。

1 示蹤劑監(jiān)測(cè)原理

井間示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)是在測(cè)試井組的注入井中投加示蹤劑，按照制定的取樣制度，在周圍生產(chǎn)井中取樣、制樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行示蹤劑分析，獲取樣品中的示蹤劑含量，繪制生產(chǎn)井的示蹤劑采出曲線，通過綜合分析測(cè)試井組的示蹤劑采出曲線，最終得到注入流體的運(yùn)動(dòng)方向、推進(jìn)速度、波及情況等信息。通常情況下，示蹤劑從注水井注入后，先隨著注入水沿高滲層或大孔道突入生產(chǎn)井，示蹤劑的產(chǎn)出曲線會(huì)逐漸出現(xiàn)峰值，同時(shí)由于儲(chǔ)層參數(shù)的展布和注采動(dòng)態(tài)的不同，曲線的形狀也會(huì)不同。油層越均質(zhì)，注水利用率越高，則見示蹤劑時(shí)間越晚。反之，短時(shí)間內(nèi)見到示蹤劑，說明注入水沿高滲層（或高滲條帶）竄流，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，開發(fā)效果差[2-5]。

2 示蹤劑在雁木西油田的應(yīng)用

2.1 示蹤劑應(yīng)用現(xiàn)狀

雁木西油田自2004年開始投放示蹤劑，先后應(yīng)用過化學(xué)示蹤劑、放射性同位素示蹤劑和微量物質(zhì)示蹤劑在內(nèi)的四大類型（見表1）。根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)反應(yīng)，微量物質(zhì)示蹤劑因其用量少，檢測(cè)極限濃度低，監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的特征，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用適用性較好。

2.2 示蹤劑的用量?jī)?yōu)化

示蹤劑用量大小主要通?？紤]油層的厚度、孔隙度、井距、示蹤劑在地層中巖石表面的吸附量等參數(shù)。目前廣泛應(yīng)用的計(jì)算方法是示蹤劑總稀釋模型和Brigham-Smith法，但此法確定用量的時(shí)候并未考慮儲(chǔ)層人工改造后儲(chǔ)層孔隙體積的變化。雁木西油田在開發(fā)過程中均開展了壓裂防砂，儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，按照Brigham-Smith法計(jì)劃的示蹤量普遍偏少，導(dǎo)致油井端未見劑或者見劑峰值后延，監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)際動(dòng)態(tài)不符。為解決裂縫導(dǎo)致用量計(jì)算的誤差，綜合考慮人工裂縫對(duì)儲(chǔ)層孔隙體積的影響，在Brigham-Smith水驅(qū)五點(diǎn)井網(wǎng)示蹤劑用量計(jì)算方法的基礎(chǔ)上加了裂縫系數(shù)β，由公式（1）、（2）、（3）綜合得出雁木西油田示蹤劑用量計(jì)算公式（5）。

表1 示蹤劑類型

Brigham-Smith水驅(qū)五點(diǎn)井網(wǎng)示蹤劑用量計(jì)算法公式：

式中：mT-注入的化學(xué)示蹤劑中有效示蹤物質(zhì)的質(zhì)量，t；h-儲(chǔ)層平均有效厚度，m；φ-孔隙度，小數(shù)；Sw-目前含水飽和度，小數(shù)；Cp，max-均質(zhì)油層中有效化學(xué)示蹤物質(zhì)最大采出濃度，mg/L；α-彌散常數(shù)，m，一般取值 0.015 m；L-平均注采井距，m。

考慮注水井對(duì)示蹤劑的稀釋影響，Cp，max與注采井?dāng)?shù)比有相關(guān)性，計(jì)算公式如下：

對(duì)于不規(guī)則五點(diǎn)法井網(wǎng)，Abbaszadeh-Brigham提出的等效五點(diǎn)井網(wǎng)概念加入了井網(wǎng)修正系數(shù)，計(jì)算公式為：

式中：（Cp，max）五點(diǎn)井網(wǎng)-等效五點(diǎn)井網(wǎng)油層中有效示蹤物質(zhì)最大采出濃度；（Cp，max）井網(wǎng)-實(shí)際井網(wǎng)油層中有效示蹤物質(zhì)最大采出濃度，即設(shè)計(jì)的井網(wǎng)油層中有效示蹤物質(zhì)最大采出濃度；fm-井網(wǎng)峰值濃度修正系數(shù)，根據(jù)峰值濃度的修正系數(shù)圖確定雁木西為1.25；fp-Peclet修正系數(shù)，根據(jù)計(jì)算峰值位置時(shí)Peclet數(shù)的修正系數(shù)圖版確定雁木西為1.23；d-不同類型井的垂直距離；a-相同類型井的井距。

針對(duì)雁木西油田，考慮人工裂縫對(duì)示蹤劑用量的影響，加入裂縫修正系數(shù)β：

式中：Lb-裂縫半長(zhǎng)，m；La-垂直于裂縫方向油水井距，m。

由公式（1）、（2）、（3）和（4）可得適合于雁木西油田的有效示蹤劑用量的計(jì)算公式：

按照修正后的計(jì)算公式對(duì)雁木西示蹤劑用量進(jìn)行優(yōu)化，給出施工標(biāo)準(zhǔn)用量（見表2）。

2.3 應(yīng)用效果

根據(jù)修正后的計(jì)算公式，統(tǒng)計(jì)2014-2017年實(shí)施的32個(gè)井組，不僅在示蹤劑用量上有所優(yōu)化，而且監(jiān)測(cè)結(jié)果更加符合開發(fā)動(dòng)態(tài)，主要表現(xiàn)為：

（1）利用示蹤劑擬合計(jì)算孔喉半徑、有效滲透率、波及體積等參數(shù)，評(píng)價(jià)了儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)研究了高滲透條帶（裂縫帶）的油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

表2 雁木西部分井組示蹤劑設(shè)計(jì)用量及優(yōu)化用量表

（2）按照示蹤劑推進(jìn)速度開展注水流場(chǎng)強(qiáng)度的研究，并根據(jù)注水矢量強(qiáng)度場(chǎng)的分布開展平面的矢量注水調(diào)控，有效指導(dǎo)油田精細(xì)注水。

（3）對(duì)于雁木西厚層油藏，示蹤劑可有效監(jiān)測(cè)層間竄漏情況，為合理計(jì)算有效注水量提供依據(jù)。

3 結(jié)論

針對(duì)平剖面矛盾均突出的雁木西油田，示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)在指導(dǎo)油田開發(fā)調(diào)整中起到關(guān)鍵作用，由于儲(chǔ)層的平面非均質(zhì)性以及人工裂縫的發(fā)育，在引入裂縫修正系數(shù)后可合理優(yōu)化計(jì)算示蹤劑的用量，對(duì)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性具有重要意義。