古暗河油藏剩余油分布規(guī)律及挖潛對(duì)策研究
——以塔河油田TK440井區(qū)為例

楊 敏，李小波，譚 濤，李 青，劉洪光，張藝曉

（1.中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011；2.中國石化碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830011）

塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏為經(jīng)過多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和古巖溶作用形成的巖溶縫洞型油藏。受古地貌、古水系和深大斷裂的綜合作用，形成了以構(gòu)造控制的表層風(fēng)化殼巖溶、斷控巖溶和古暗河巖溶系統(tǒng)為主的3 大儲(chǔ)集體類型[1-3]。不同巖溶主控因素下巖溶縫洞體的形態(tài)、規(guī)模和空間分布具有明顯的差異性[4-5]，加大了對(duì)縫洞連通結(jié)構(gòu)和剩余油分布的認(rèn)識(shí)難度。

近年來，諸多研究人員利用物模和數(shù)模的方法開展了針對(duì)縫洞型油藏剩余油的研究。在縫洞型油藏剩余油分布問題上，柳洲、劉遙、吳永超等[6-8]采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法探索了剩余油的分布特征。在剩余油分布的模式上，湯妍冰等[9]從宏觀、微觀、表觀3個(gè)方面對(duì)剩余油進(jìn)行分類；熊陳微等[10]提出了塔河2區(qū)縫洞型碳酸鹽巖油藏3個(gè)大類、9個(gè)亞類的剩余油分布模式；榮元帥等[11]根據(jù)剩余油分布位置和形態(tài)，將縫洞型碳酸鹽巖剩余油分成了7 個(gè)大類、13 個(gè)亞類。在剩余油主控因素上，鄭松青等[12]針對(duì)縫洞型碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)集空間多尺度特征、儲(chǔ)集體類型、縫洞體空間形態(tài)及分布模式、與生產(chǎn)井的配置關(guān)系等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了剩余油分布的4 個(gè)主控因素。上述對(duì)剩余油的研究均著重于剩余油模式和控制因素的分析，對(duì)縫洞型油藏剩余油認(rèn)識(shí)具有指導(dǎo)作用，但是，針對(duì)不同巖溶背景下的剩余油分布和配套的挖潛手段研究還不夠。

以塔河油田TK440井區(qū)古暗河油藏縫洞結(jié)構(gòu)的精細(xì)刻畫為基礎(chǔ)，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)綜合分析為手段，認(rèn)識(shí)了油藏的水淹特征，進(jìn)一步總結(jié)了古暗河油藏主要的剩余油分布模式，并根據(jù)剩余油的富集特點(diǎn)形成了針對(duì)性的挖潛手段，為古暗河油藏剩余油的高效挖潛提供技術(shù)支撐。

1 塔河油田TK440井區(qū)

1.1 油藏地質(zhì)特征

塔河油田位于沙雅隆起中段南翼，阿克庫勒凸起的西南部，于加里東中—晚期形成凸起雛形，海西期受區(qū)域性擠壓抬升，最終形成向西南傾伏的北東向展布的大型鼻凸。在長期的抬升—暴露—風(fēng)化—?jiǎng)兾g過程中，表層形成了以溶洞型為主要儲(chǔ)集空間的表層淋濾帶的風(fēng)化殼巖溶[1]，局部中深層以早期大斷裂展布為導(dǎo)向形成了孔洞型為主要儲(chǔ)集空間的垂向滲濾帶的斷控巖溶，尤其是在潛流溶蝕帶和徑流溶蝕帶，水動(dòng)力具有垂向滲入和水平運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。由于受多條裂縫的誘導(dǎo)，在徑流溶蝕帶的水平洞穴層形成了多條巖溶暗河[13-15]。TK440 井區(qū)屬于塔河油田主體區(qū)主干暗河和分支暗河均發(fā)育的一套古暗河巖溶，主要位于南北向的主暗河巖溶段（圖1）。

圖1 塔河油田TK440井區(qū)古暗河展布（振幅變化率屬性切片）Fig.1 Layout of palaeo-subterranean river reservoirs in TK440 well area of Tahe Oilfield（slicing of amplitude change rate attributes）

碳酸鹽巖油藏的古暗河巖溶是由深部主暗河、淺層暗河以及高角度裂縫共同組成的縫洞儲(chǔ)集體，且以溶洞型為儲(chǔ)集空間發(fā)育。TK440 井區(qū)的主暗河段儲(chǔ)集空間類型為溶洞、孔洞和裂縫，整體上暗河分布具有較強(qiáng)的連續(xù)性，同時(shí)，高角度裂縫在局部發(fā)育，使上下兩層暗河連通，成為一整套古暗河巖溶系統(tǒng)。從暗河的地質(zhì)剖面上可以看出，深部暗河在深度上保持相對(duì)穩(wěn)定，形態(tài)上受高角度裂縫縱向擴(kuò)大溶蝕影響，形成局部溶蝕規(guī)模大小不一的落水洞，其中，大尺度未充填溶洞局部保留，部分充填的溶洞普遍分布。淺層暗河受構(gòu)造影響，呈北高南低分布，北段（TK483井至TK440井）淺層暗河連續(xù)性較差，在高角度裂縫發(fā)育部位形成的溶蝕洞發(fā)育；南段（TK440井至TK424CH井）暗河構(gòu)造變緩，易導(dǎo)致巖溶暗河充填嚴(yán)重，所以大尺度未充填溶洞不發(fā)育，小尺度溶蝕孔洞發(fā)育（圖2）。

分析TK440井區(qū)暗河段古暗河巖溶分布特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，TK483井至TK486井的井間深部暗河段、TK449H井至TK440井的淺層暗河段和TK424CH井的局部暗河段巖溶發(fā)育程度高，是最有利的油氣富集帶。

圖2 古暗河巖溶縱向淺層、深部暗河剖面Fig.2 Profile of shallow and deep part in karst of palaeo-subterranean river

1.2 油藏開發(fā)特征

TK440井區(qū)位于塔河油田4區(qū)的中部，屬于受古暗河控制的古暗河巖溶系統(tǒng)，其北部發(fā)育一條沿北東向，呈折尺狀水平展布的主暗河段，南部發(fā)育多條分支暗河。井區(qū)主暗河段發(fā)育大型未充填溶洞（圖1），平均洞高為14.7 m，最高達(dá)到22 m。TK440 井區(qū)自2000年投入開發(fā)以來，總井?dāng)?shù)達(dá)到7口，建立了不規(guī)則開發(fā)井網(wǎng)，平均井距介于400～650 m。由于主暗河段發(fā)育淺層和深部兩層暗河，所以開發(fā)方式上采取先開發(fā)深部暗河再上返淺層暗河的逐層開發(fā)方式。井區(qū)初期產(chǎn)能在650 t/d，無水生產(chǎn)期達(dá)到2 a，見水后含水快速上升；實(shí)施注水開發(fā)后，井區(qū)地層壓力從58.1 MPa 回升到58.9 MPa，地層能量得到補(bǔ)充，含水率從65%下降到26%，年遞減率從12.5%下降到8.6 %。截至目前，井區(qū)累計(jì)產(chǎn)液167.7×104t，產(chǎn)油77.9×104t，累計(jì)注水60×104m3。

早期在深部暗河段投產(chǎn)的油井都具有較高的產(chǎn)能，平均在200～600 t/d。如TK427 井，初期產(chǎn)能達(dá)到500 t/d，但是淺層暗河受高角度裂縫溝通影響，底水上竄后導(dǎo)致產(chǎn)能整體較低。2006年實(shí)施注水開發(fā)，采取低產(chǎn)、低效油井轉(zhuǎn)注水井的措施，結(jié)合產(chǎn)建時(shí)期的基礎(chǔ)井網(wǎng)，建立了注采井網(wǎng)，井區(qū)建立的兩對(duì)注采井組均取得了較好的驅(qū)替效果。目前井區(qū)進(jìn)入綜合治理階段，采取了單井注氣替油、井組注氣驅(qū)、大泵提液等措施使井區(qū)的開發(fā)效果得到明顯改善。

2 古暗河油藏剩余油分布特征

2.1 古暗河油藏水淹特征分析

從TK440 井區(qū)縫洞連通結(jié)構(gòu)可知，古暗河油藏具有較為復(fù)雜的縫洞組合關(guān)系，僅從地質(zhì)特征上很難有效地認(rèn)識(shí)剩余油分布規(guī)律。然而，采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和縫洞結(jié)構(gòu)靜態(tài)特征的結(jié)合是認(rèn)識(shí)和判定剩余油分布規(guī)律的有效手段。

從TK440井區(qū)沿暗河展布方向北段上，油井的見水時(shí)間和含水變化特征對(duì)比曲線（圖3）可以看出：深部暗河的4 口油井中，主暗河段的TK440 井在2004年11月突然見水，且呈現(xiàn)含水上升快的特點(diǎn)，短期內(nèi)暴性水淹；隨著底水沿深部暗河向北推進(jìn)，主暗河北段新投產(chǎn)的TK483井和TK486井在2006年5月暴性水淹，次月，日產(chǎn)油量為100 t的TK427井也發(fā)生暴性水淹。因此，在深部暗河段，底水能量較強(qiáng)，在水淹特征上呈現(xiàn)為“深度相當(dāng)、時(shí)間相繼、特征相似”。

圖3 TK440井區(qū)深部暗河和淺層暗河開發(fā)曲線Fig.3 Development curves of deep and shallow subterranean rivers in TK440 well area

結(jié)合縫洞連通結(jié)構(gòu)進(jìn)行底水橫向推進(jìn)和縱向竄進(jìn)水淹過程的綜合分析。由于TK440井區(qū)底水具有沿深部暗河的構(gòu)造低部位向高部位推進(jìn)的特點(diǎn)，所以由南向北從TK424CH 井到TK483 井逐井發(fā)生水淹。油井在見水時(shí)間上具有明顯的一致性。在高角度裂縫發(fā)育的局部溝通的兩層暗河，導(dǎo)致早期水淹的TK440 井以及后期水淹的TK427 井、TK483 井、TK486 井上返后無水生產(chǎn)期較短，含水快速上升。因此，古暗河油藏的主暗河段具有儲(chǔ)集空間發(fā)育、連通性好、逐步水淹的特征。

2.2 古暗河油藏剩余油分布模式

結(jié)合TK440井區(qū)的縫洞連通結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和水淹特征來認(rèn)識(shí)古暗河巖溶系統(tǒng)剩余油的分布規(guī)律，分析認(rèn)為，在主暗河段的縫洞結(jié)構(gòu)中，主要的剩余油可能存在以下4種主要的富集模式（圖4）。

圖4 古暗暗河油藏縫洞連通結(jié)構(gòu)和剩余油分布模式Fig.4 Fracture-cavity connection structure and remaining oil distribution model of palaeo-subterranean river reservoirs

1）淺層暗河未動(dòng)用剩余油

由于淺層暗河連續(xù)性差，當(dāng)深部暗河底水沿高角度縫縱向竄進(jìn)淺層暗河后，強(qiáng)底水抑制井周剩余油的采出，甚至可能將剩余油驅(qū)向遠(yuǎn)端；在淺層暗河的構(gòu)造高部位、局部垮塌形成的半充填洞和井間的暗河段富集。例如，暗河段暴性水淹后上返淺層暗河的TK486井，淺層產(chǎn)出1.3×104t油后快速水淹。相同深部暗河段水淹的TK427 井上返后含水為90%。分析認(rèn)為深、淺層暗河油氣富集程度均較高，然而受強(qiáng)底水縱向水竄影響，淺層暗河仍然存在大量未動(dòng)用的剩余油。

2）深部暗河井間高部位剩余油

深部暗河以未充填溶洞型儲(chǔ)集體為主，由于巖溶水動(dòng)力作用的強(qiáng)度和裂縫溝通溶蝕程度不同，導(dǎo)致暗河管道的形態(tài)和尺度存在一定的差異性。當(dāng)?shù)姿匾粋€(gè)方向推進(jìn)至暗河管道后，在廳堂洞頂部和縱向高角度溶蝕縫發(fā)育部位易形成遮擋剩余油。以TK427 井區(qū)為例，該井區(qū)在深部暗河段無水生產(chǎn)的累產(chǎn)油量達(dá)到46×104t，暴性水淹時(shí)產(chǎn)油量為100 t/d，因此，分析認(rèn)為在TK427 井至TK486 井的井間深部暗河段的高部位應(yīng)該是剩余油富集的絕對(duì)有利部位。

3）井周閣樓油

在構(gòu)造緩坡的分支暗河發(fā)育區(qū)，暗河受到巖溶再次破壞的機(jī)會(huì)增大，形成巖溶殘丘等剩余油富集的高部位。井周閣樓油可分為兩種情況：一種是井周連通縫洞體的油井射孔段之上的高部位中難動(dòng)用的剩余油；另一種是水平井的水平段高部位的閣樓油。以TK424CH 井為例，該井位于主暗河段的其中一條分支暗河上，暗河向南演變成3條更小的分支暗河（圖1）。因?yàn)檫@種分支暗河受充填性影響，有利儲(chǔ)集空間具有分段性，所以，淺層暗河的高部位成為閣樓剩余油的富集區(qū)域。

4）暗河盲端剩余油

早期形成的巖溶管道在后期因巖溶方向變化形成暗河巖溶盲端。由于塔河油田卡斯特巖溶具有多期疊加作用，大部分暗河盲端繼續(xù)溶蝕擴(kuò)大，小部分盲端得以保留，成為水淹后油氣的存留空間，即暗河盲端剩余油。例如TK424CH 井南端，結(jié)合縫洞結(jié)構(gòu)表征和水淹特點(diǎn)，使其具有盲端剩余油富集的條件。

3 剩余油挖潛對(duì)策

根據(jù)油藏開發(fā)階段特點(diǎn)，針對(duì)古暗河油藏不同類型的剩余油富集模式提出了井組水驅(qū)、井組氣驅(qū)、單井注氣替油、大泵提液等挖潛對(duì)策，使井區(qū)的開發(fā)效果得到明顯改善（表1）。

3.1 大泵提液啟動(dòng)淺層暗河未動(dòng)用剩余油

對(duì)于TK449H 井與TK421CH 井淺層暗河未動(dòng)用的剩余油，采取大泵提液方式，增大連通井間的壓力差，使局部的液流方向轉(zhuǎn)向，有效地動(dòng)用井周剩余油。在TK421CH 井高含水后，TK449H 井采取大泵提液措施，產(chǎn)液量從70 t/d增加到300 t/d。TK421CH井開井后，第一周期自噴生產(chǎn)125 d，轉(zhuǎn)機(jī)抽生產(chǎn)96 d，階段累計(jì)產(chǎn)油1 563 t；第二周期自噴生產(chǎn)58 d，機(jī)抽生產(chǎn)115 d，階段累計(jì)產(chǎn)油1 397 t；第三周期自噴生產(chǎn)78 d，機(jī)抽生產(chǎn)325 d，階段累計(jì)產(chǎn)油1 848 t（圖5）?？梢钥闯觯跗谖磩?dòng)用淺層暗河剩余油，但通過改變連通井組間的壓力場(chǎng)分布，可有效動(dòng)用剩余油。

表1 不同類型剩余油挖潛對(duì)策及作用機(jī)理Table 1 Potential exploration strategies and mechanism for different types of residual oil

圖5 TK449H-TK421CH井組生產(chǎn)曲線Fig.5 Production curve of TK449H-TK421CH well group

3.2 逆水侵方向水驅(qū)動(dòng)用深部暗河井間高部位剩余油

TK440 井區(qū)深部暗河段呈現(xiàn)“深度相當(dāng)、時(shí)間相繼、特征相似”的逐步水淹特征，所以在深部暗河井間高部位存在大量的遮擋剩余油。針對(duì)這種類型的剩余油富集特點(diǎn)，采取了注水驅(qū)替方法動(dòng)用剩余油。

TK440 井水淹后轉(zhuǎn)注水井。初期采取大排量連續(xù)注水，后期轉(zhuǎn)溫和注水。暗河南端的鄰井（TK424CH 井）明顯受效。結(jié)合TK440 井區(qū)縫洞連通結(jié)構(gòu)（圖2）分析認(rèn)為，TK440井的注入水沿深部暗河流向TK424CH 井，流向與水侵方向相反，起到洗油的作用，增大了注水波及，使TK424CH 井含水由90%下降到40%。受效期間，TK424CH井累計(jì)增油2.6×104t（圖6）。通過注水驅(qū)油進(jìn)一步驗(yàn)證了深部暗河井間高部位剩余油富集模式。

3.3 注氣替油置換井周閣樓油

針對(duì)水驅(qū)無法波及的閣樓油采取單井注氣替油的措施，注入氣體進(jìn)入高部位儲(chǔ)集空間形成氣頂，利用密度差重力分異置換高部位閣樓油。塔河油田已有200余口井采取注氣替油方式挖潛高部位閣樓油，注氣替油的有效率達(dá)到80 %。TK424CH 井在注水失效后，實(shí)施本井注氣替油手段挖潛水平段高部位剩余油，第一周期開井日產(chǎn)油達(dá)到10 t/d，周期累產(chǎn)油800 t；第二周期開井日產(chǎn)油達(dá)到8 t/d，周期累產(chǎn)油1 200 t，說明通過注氣替油改善了開發(fā)效果（圖7）。

圖6 TK440-TK424CH井組注采曲線Fig.6 Injection-production curve of TK440-TK424CH well group

圖7 TK424CH井組單井注氣開采曲線Fig.7 Gas injection production curve of single well in TK424CH well group

3.4 側(cè)鉆挖潛暗河盲端剩余油

暗河盲端儲(chǔ)集剩余油，一般與周圍縫洞體連通關(guān)系較差。非井控范圍內(nèi)，開啟連通路徑采取側(cè)鉆動(dòng)用的方式比較好；井控范圍內(nèi)，且處于相對(duì)高部位，可以采取井組注氣方式，形成局部氣頂置換封存的剩余油和實(shí)現(xiàn)橫向驅(qū)替。

4 主要結(jié)論

1）古暗河油藏中主暗河段在水淹特征上具有“深度相當(dāng)、時(shí)間相繼、特征相似”的逐步水淹特征。

2）結(jié)合古暗河油藏縫洞連通結(jié)構(gòu)和水淹特點(diǎn)，總結(jié)了4種剩余油的分布模式：淺層暗河未動(dòng)用剩余油、深部暗河的井間高部位剩余油、井周閣樓油和暗河盲端剩余油。

3）提出了大泵排液改變局部壓力場(chǎng)分布啟動(dòng)淺層暗河未動(dòng)用剩余油、井組氣驅(qū)和逆水侵方向水驅(qū)深部暗河的井間高部位剩余油、單井注氣替油重力置換井周閣樓油、井組注氣驅(qū)替暗河盲端剩余油的現(xiàn)場(chǎng)可行性挖潛手段。

將縫洞連通結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相結(jié)合，認(rèn)識(shí)了古暗河油藏剩余油分布模式，并提出了有效的挖潛手段。但是，要實(shí)現(xiàn)縫洞型油藏剩余油的精細(xì)挖潛，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)有效縫洞儲(chǔ)集體的識(shí)別和刻畫、剩余油形成機(jī)制的深入研究，為實(shí)施挖潛措施的有效性提供更準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。