延長(zhǎng)測(cè)試在深水復(fù)雜油藏連通性研究中的應(yīng)用

王亞青 尚凡杰 武靜 于斌

(中海油研究總院有限責(zé)任公司， 北京 100028)

近十年來，全球新增的常規(guī)油氣資源主要來自于深水和超深水油田，且其份額基本保持著增長(zhǎng)趨勢(shì)[1-2]。由于深水油田開發(fā)成本高，后期工程設(shè)施調(diào)整難度大，因此，在油藏評(píng)價(jià)階段探明地質(zhì)儲(chǔ)量的同時(shí)，評(píng)估落實(shí)主要開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、夯實(shí)開發(fā)方案編制基礎(chǔ)、縮短油田建產(chǎn)時(shí)間顯得更加重要。

油藏模式是油藏開發(fā)研究的核心內(nèi)容，其主要研究目的在于分析井間的連通狀況、掌握流體的分布規(guī)律、制定合理的開發(fā)技術(shù)政策、提高油藏的采收率。目前，油藏連通性分析方法主要有三大類：

(1) 靜態(tài)分析方法。壓力系統(tǒng)分析、流體性質(zhì)對(duì)比、地震資料分析、統(tǒng)計(jì)類比等[3-6]，都屬于靜態(tài)分析方法。這類方法對(duì)資料錄取的要求較高，且預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性取決于油田的復(fù)雜程度和研究人員的經(jīng)驗(yàn)豐富程度。

(2) 動(dòng)態(tài)分析方法。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、干擾測(cè)試、示蹤劑測(cè)試等[7-10]，都屬于動(dòng)態(tài)分析方法。這類方法適用于油田實(shí)際投產(chǎn)后的分析。其中，干擾測(cè)試雖可在油田正式投產(chǎn)前進(jìn)行，但其測(cè)試時(shí)間較短，且以相鄰井組為基本的分析單元，無法對(duì)全區(qū)的連通性作出判斷。

(3) 動(dòng)靜態(tài)結(jié)合分析方法。很多學(xué)者嘗試采用多尺度資料綜合分析的方法，如通過井的干擾測(cè)試結(jié)合4D地震資料定量模擬方法，來判別全區(qū)儲(chǔ)層的連通性。這類方法對(duì)代表井對(duì)的選取要求很高[11-12]，其判斷結(jié)果的可靠性取決于井震關(guān)系模型的精度，結(jié)果具有多解性。

對(duì)于一些深水復(fù)雜油藏，因其資料品質(zhì)差、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高、進(jìn)度壓力大，采用上述常規(guī)評(píng)價(jià)手段難以快速、有效地落實(shí)油藏模式。在此，介紹巴西X油田在油藏評(píng)價(jià)階段針對(duì)復(fù)雜油水系統(tǒng)油藏連通性判別所采取的特色策略和方法。

1 巴西X油田地質(zhì)概況

X油田位于巴西桑托斯盆地超深水區(qū)域，水深為1 800～2 200 m，評(píng)價(jià)井井距為4～5 km。油田整體上為北東 — 南西走向的背斜構(gòu)造，內(nèi)部被北東 — 南西、近南北向斷層復(fù)雜化，同時(shí)油田發(fā)育北西 — 南東向走滑斷層(見圖1)。油田目的層為下白堊統(tǒng)巨厚碳酸鹽巖，自下而上劃分為生物碎屑灰?guī)rITP組和微生物灰?guī)rBVE組，上覆厚度為300～2 000 m 的厚層膏鹽層。

2 X油田開發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)

油田完鉆9口評(píng)價(jià)井，鉆遇3個(gè)油水界面。壓力系統(tǒng)分析表明，這9口井的油層具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，水層具有多個(gè)壓力系統(tǒng)。對(duì)于油水界面的差異有3種解釋模式，分別是斷層封堵模式、隔夾層封堵模式和局部滯留水模式(見圖2)。不同的油藏連通模式，其開發(fā)注采井網(wǎng)部署及射孔方案的差異很大。對(duì)于油藏連通模式的錯(cuò)誤判斷，將會(huì)導(dǎo)致油田開發(fā)陷入被動(dòng)局面。如秦皇島32-6油田，開發(fā)實(shí)施后對(duì)油藏模式認(rèn)識(shí)的變化較大，出現(xiàn)了含水上升和產(chǎn)量遞減都較快的矛盾，導(dǎo)致油田在開發(fā)早期就不得不補(bǔ)鉆調(diào)整井[13]。X油田為超深水油田，開發(fā)調(diào)整難度大，成本高，因此亟須在開發(fā)方案實(shí)施前明確油藏的連通性，以降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 X油田目的層頂面構(gòu)造圖

2.1 斷層封堵模式初判

應(yīng)用地震資料，采用分級(jí)、分類的方法刻畫油田斷裂系統(tǒng)。油田邊界發(fā)育斷距較大的北東 — 南西、近南北向正斷層，切穿整個(gè)目的層。油田內(nèi)部發(fā)育斷距較小的正斷層，通過正演模擬分析，已明確其主要發(fā)育于儲(chǔ)層下段，內(nèi)部小正斷層封堵概率較小。但結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化分析和地震傾角屬性分析，發(fā)現(xiàn)油田內(nèi)部同時(shí)發(fā)育北西 — 南東向的走滑斷層。走滑斷層的解釋具有不確定性，且其封堵性判斷難度較大。

2.2 隔夾層封堵模式初判

油田目的層為300～500 m厚碳酸鹽巖礁灘體沉積。BVE組含油范圍內(nèi)主要發(fā)育生物礁、高能灘和礁間微相類型。生物礁和高能灘儲(chǔ)層發(fā)育最好，以疊層石灰?guī)r和顆?；?guī)r為主，自然伽馬曲線形態(tài)呈弱齒化箱形 — 鐘形，地震相上表現(xiàn)為丘狀外形，內(nèi)幕具多期次建隆生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)地比可達(dá)80%。礁間儲(chǔ)層發(fā)育較好，以球?；?guī)r和粒泥灰?guī)r為主，自然伽馬曲線形態(tài)為中 — 強(qiáng)齒化漏斗形 — 箱形，地震相上表現(xiàn)為席狀外形，內(nèi)幕連續(xù)平行 — 亞平行結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)地比為40%。

圖2 3種油藏解釋模式示意圖

ITP組含油范圍內(nèi)主要發(fā)育貝殼灘、灘間微相類型。貝殼灘微相儲(chǔ)層發(fā)育最好，以貝殼灰?guī)r為主，自然伽馬曲線形態(tài)呈較平滑 — 齒化箱形，地震相表現(xiàn)為灘狀外形，內(nèi)幕具多期次側(cè)積生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)地比達(dá)80%。灘間微相儲(chǔ)層發(fā)育較好，含泥貝殼灰?guī)r、貝殼泥粒灰?guī)r，自然伽馬曲線為強(qiáng)齒化鐘形，地震相上表現(xiàn)為楔狀外形，內(nèi)部連續(xù)平行 — 亞平行結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)地比為60%左右。

通過層序地層劃分對(duì)比，以及研究區(qū)單井沉積相、連井沉積相和地震相分析，認(rèn)識(shí)到X油田多期儲(chǔ)層平面連片分布，儲(chǔ)地比較高，隔層大規(guī)模封堵模式概率較小。但是，在A井附近發(fā)育礁間和灘間微相(見圖3)，隔夾層局部相對(duì)發(fā)育，是否存在局部遮擋而形成透鏡狀油藏，仍有待進(jìn)一步評(píng)價(jià)。

2.3 傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法的適應(yīng)性

對(duì)于X油田評(píng)價(jià),傳統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)分析法有以下不足：

(1) 評(píng)價(jià)井鉆井費(fèi)用高，評(píng)價(jià)周期長(zhǎng)。平均一口評(píng)價(jià)井的鉆探時(shí)間超過150 d，費(fèi)用超過1.5億美元。

(2) 目的層上覆巨厚膏鹽層，且儲(chǔ)層埋深大于5 000 m，造成地震資料成像受限。

圖3 X油田目的層段沉積微相圖

(3) 儲(chǔ)層類型新，對(duì)于厚度為300～500 m的碳酸鹽巖礁灘體沉積，全球可供類比的資料較少。

(4) 油田規(guī)模巨大，在4～5 km井距下，通過短時(shí)間的干擾測(cè)試難以監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)變化。

綜上所述，對(duì)于X超深水鹽下油田，應(yīng)用常規(guī)的評(píng)價(jià)方法難以快速且經(jīng)濟(jì)有效地落實(shí)油藏連通模式。因此，在該油田嘗試了一種創(chuàng)新性的開發(fā)評(píng)價(jià)策略 —— 延長(zhǎng)測(cè)試(EWT)。

3 延長(zhǎng)測(cè)試策略

延長(zhǎng)測(cè)試是巴西國(guó)家石油公司針對(duì)深水復(fù)雜巨型油氣田提出的一種特色開發(fā)策略[14-16]。不同于常規(guī)的DST、干擾測(cè)試，此開發(fā)策略生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，配備有獨(dú)立的FPSO等工程配套設(shè)施。通過延長(zhǎng)測(cè)試，一方面可獲取油田資料，如地質(zhì)油藏關(guān)鍵的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)及實(shí)際開發(fā)中配套工藝的可靠性等，從而優(yōu)化調(diào)整開發(fā)方案，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；另一方面能夠推動(dòng)油田盡快投產(chǎn)，快速收回投資。

3.1 X油田延長(zhǎng)測(cè)試方案設(shè)計(jì)

針對(duì)油藏連通模式不落實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，X油田在油藏評(píng)價(jià)階段，利用已完鉆的評(píng)價(jià)井，部署實(shí)施“1注1采”延長(zhǎng)測(cè)試，生產(chǎn)時(shí)間接近一年。

3.1.1 測(cè)試井位部署

基于已完鉆評(píng)價(jià)井，根據(jù)井點(diǎn)地質(zhì)代表性和所能獲取信息的可靠性，進(jìn)行注采多方案比選。選定油田中部的A井和南部的B井實(shí)施延長(zhǎng)測(cè)試策略，兩井的井距約5 km。

從地質(zhì)代表性來看，A井和B井鉆遇的油水界面相差60 m 。兩井分別處于不同沉積相帶，且中間發(fā)育一條北西 — 南東向走滑斷層，通過EWT測(cè)試可以判斷其中不同沉積相帶的連通性及走滑斷層的封堵性。垂向上，A井位于礁間、灘間微相，隔夾層相對(duì)發(fā)育。

數(shù)值模擬分析表明，生產(chǎn)井的壓力響應(yīng)程度比注氣井更加顯著，因此確定將油田中央位置的A井作為EWT生產(chǎn)井。如此，可使其周邊更多井在EWT測(cè)試期間內(nèi)，如儲(chǔ)層連通就能夠觀察到壓力響應(yīng)變化，從而最大化確定平面連通范圍。

3.1.2 壓力監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

平面上，EWT雖然只是通過A、B兩井進(jìn)行測(cè)試，但應(yīng)用了“中央激動(dòng)、全局部署”的壓力監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)，可獲得對(duì)整個(gè)油田連通性的判斷。在測(cè)試井附近的多口評(píng)價(jià)井下入永久式壓力計(jì)CaTS ，進(jìn)行無線壓力信號(hào)傳輸，借助延長(zhǎng)測(cè)試井與其鄰近井建立干擾測(cè)試系統(tǒng)，從而通過延長(zhǎng)測(cè)試實(shí)現(xiàn)對(duì)全油田生產(chǎn)的壓力監(jiān)測(cè)。

垂向上，采用“多層完井、錯(cuò)層觀察”的完井技術(shù)，排除注采干擾。目的層共發(fā)育2套儲(chǔ)層，局部隔夾層發(fā)育。為了獲得垂向連通的判斷結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)井A井實(shí)施2段式智能完井，注入井B井實(shí)施3段式智能完井。完井段均部署壓力計(jì)，以便進(jìn)行分層段測(cè)試和壓力監(jiān)測(cè)。為了避免注采干擾，采用錯(cuò)層壓力觀察的方式，如單采生產(chǎn)井的上層，可觀察生產(chǎn)井和注入井中下段的壓力響應(yīng)，以判斷垂向連通性。

3.1.3 工作制度研究

X油田EWT測(cè)試井距約為5 km，在巨厚儲(chǔ)層條件下，是否能通過注氣干擾測(cè)試來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層平面連通性評(píng)價(jià)，尚未肯定?；诙嗲榫澳M的工作制度優(yōu)化技術(shù)，通過數(shù)值模擬來分析多情景模擬設(shè)計(jì)方案下的壓力響應(yīng)區(qū)間和觀察時(shí)間范圍，從而確定最小測(cè)試產(chǎn)量和最佳開關(guān)井時(shí)間，以保證大井距和巨型油藏規(guī)模下能夠最大化監(jiān)測(cè)到壓力響應(yīng)變化。表1所示為X油田EWT多情景模擬設(shè)計(jì)方案，測(cè)試層段共計(jì)有15種組合。對(duì)于測(cè)試層段的確定，需綜合考慮垂向連通性和平面連通性評(píng)價(jià)的需求，通過單層測(cè)試和合層測(cè)試相結(jié)合的方式，分析不同注入層段對(duì)生產(chǎn)井壓力響應(yīng)的影響，以及不同生產(chǎn)層段對(duì)注入井壓力響應(yīng)的影響，從而確定注采層位及開關(guān)層順序。

表1 X油田EWT多情景模擬設(shè)計(jì)方案

注：A井和B井測(cè)試層段共組成15種組合。

3.2 X油田延長(zhǎng)測(cè)試效果評(píng)價(jià)

通過“中央激動(dòng)、全局部署”的壓力監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)和多情景模擬的工作制度優(yōu)化技術(shù)，成功獲取了延長(zhǎng)測(cè)試生產(chǎn)時(shí)全油田的壓力響應(yīng)情況。延長(zhǎng)測(cè)試生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，油田斷層均不具有封堵性，測(cè)試觀察井均有不同程度的壓力響應(yīng)。如在距離測(cè)試生產(chǎn)井A井約10 km遠(yuǎn)的C井，亦監(jiān)測(cè)到壓力下降響應(yīng)(見圖4)?！岸鄬油昃?、錯(cuò)層觀察”落實(shí)了儲(chǔ)層垂向連通。如從注入井B井上段注入，其與生產(chǎn)井A井中下段壓力上升，上段停注后中下段壓力下降。

圖4 EWT監(jiān)測(cè)井壓力變化曲線

通過EWT壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合靜態(tài)地質(zhì)認(rèn)識(shí)，落實(shí)了X油田的油藏連通模式。X油田油層相互連通，但由于局部遮擋而發(fā)育形成多個(gè)水體，最后發(fā)育多個(gè)油水系統(tǒng)(圖5)。

圖5 X油田油藏剖面圖

4 結(jié) 語(yǔ)

通過以上內(nèi)容，介紹了巴西X油田在油藏評(píng)價(jià)階段復(fù)雜油水系統(tǒng)油藏連通性判別方面所采用的特色策略和方法?；谟吞锞C合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，可知X油田復(fù)雜油水系統(tǒng)具有多種油藏解釋模式。通過延長(zhǎng)測(cè)試的合理井位部署、“垂向多層完井、錯(cuò)層觀察，平面中央激動(dòng)、全局部署”的壓力監(jiān)測(cè)和多情景模擬的工作制度，結(jié)合靜態(tài)地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在X油田有效地落實(shí)了油藏連通模式，降低了油田后續(xù)開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于深水復(fù)雜油氣田，延長(zhǎng)測(cè)試是一種經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)策略。