低滲透油藏改善開發(fā)效果技術(shù)對策研究

雷傳玲

（中國石油大港油田分公司第一采油廠，天津300280）

近年來，低滲透油氣藏開發(fā)已經(jīng)成為我國油氣開發(fā)的主體，在油氣產(chǎn)量構(gòu)成中其比例逐年上升，地位越來越重要。隨著低滲油田開發(fā)，出現(xiàn)“低采油速度、低采出程度”的“雙低”開采現(xiàn)狀，針對典型區(qū)塊，落實(shí)“雙低”油田開采現(xiàn)狀及造成“雙低”現(xiàn)狀的瓶頸技術(shù)問題，開展低滲透油藏儲層研究，制定現(xiàn)實(shí)有效的開發(fā)方式，不斷完善注采井網(wǎng)，形成一套低滲透“雙低”油藏經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)動(dòng)用、提高最終采收率的技術(shù)方法，指導(dǎo)并完低速低效典型區(qū)塊開發(fā)方案的編制，為類似的低滲透儲層有效開發(fā)提供借鑒。

1 六間房低滲透油藏基本地質(zhì)特征

六間房油田位于黃驊坳陷北大港構(gòu)造帶西部，為一大型鼻狀構(gòu)造。主力油層為沙河街組沙一下段和沙三段，油藏埋深2863.2-3756.0m。沉積層序主要受北大港構(gòu)造帶控制，區(qū)內(nèi)具有緊鄰活躍物源區(qū)、邊界斷層活動(dòng)強(qiáng)烈、湖岸坡短而陡、且快速下陷的地質(zhì)背景，因而導(dǎo)致各種碎屑物質(zhì)直接搬運(yùn)入湖，形成各種重力流沉積。儲層為泥質(zhì)膠結(jié)的細(xì)砂巖，巖性致密，整體為泥包砂沉積特征，在垂向上隨著埋深的增加，孔隙度和滲透率降低的趨勢明顯，油層孔隙度15%～18%，滲透率6～25×10-3μm2。儲層類型隨深度增加從中孔低滲變?yōu)榈涂滋氐蜐B。

2 低滲透油藏開發(fā)效果影響因素

2.1 儲層因素

六間房低滲油藏儲集層主要為重力流沉積。沙一段發(fā)育的重力流水道是一種事件性沉積，多期陣發(fā)性的濁流，可以形成疊置連片的復(fù)合砂體，也可以形成孤立的砂體，這種沉積特征使得該類儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)。重力流水道在平面上呈條帶狀分布，整體以北東-南西向?yàn)橹?，?guī)模不等，研究區(qū)內(nèi)多見水道分叉、合并現(xiàn)象，形成復(fù)合水道體，這種水道復(fù)合體規(guī)模較大，儲集砂體發(fā)育，通常也是重力流水道儲層物性較好的砂體。沙三段發(fā)育的深水濁積扇砂體呈扇狀或透鏡狀，多孤立分布，大小不等，巖性主要為中細(xì)砂巖、含泥礫細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)砂巖，其在平面上分布呈規(guī)模不等的扇體，整體上呈北南向延伸。這種扇體的分布缺乏規(guī)律性，彼此相關(guān)性不大，給儲層預(yù)測帶來較大困難。

2.2 滲流因素

利用恒速壓汞實(shí)驗(yàn)研究了六間房油田F24-27 井的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，以微細(xì)吼和細(xì)吼為主，滲流阻力大。

利用掃描電鏡對F24-27 井27 塊巖心的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，滲透率范圍為0.06-2.38mD，深度范圍為3794.62-3806.22米。在高放大倍率下可以觀察到巖心中的敏感性礦物，F(xiàn)24-27井巖心中主要存在三種敏感新礦物，分別是伊蒙混層、伊利石為水敏礦物，粒間鐵白云石為酸敏礦物，鉀、鈉長石為堿敏礦物，敏感礦物造成儲層滲透率降低。

對F24-27 井巖心進(jìn)行水敏性分析，結(jié)果顯示F24-27 井水敏測試結(jié)果為中等偏強(qiáng)- 強(qiáng)水敏儲層，平均水敏強(qiáng)度為74.44%。注水開發(fā)時(shí)，注入水礦化度易引起粘土礦物膨脹、分散、遷移、堵塞，從而導(dǎo)致儲層滲透率下降的現(xiàn)象[1]。

2.3 開發(fā)因素

六間房油田1973 年投入開發(fā)，1999 年注水開發(fā)后，初期增油效果明顯，受益井壓裂后更是獲得了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，隨著低滲油藏注水開發(fā)的難度加大，受益井呈現(xiàn)水淹和低能兩級分化，表現(xiàn)出采油速度低、采出程度低、標(biāo)定采收率低。六間房F2025 斷塊主力層沙三2-3-1 砂體開發(fā)效果差，地層原始壓力系統(tǒng)屬于異常高壓系統(tǒng)，注水開發(fā)困難。共有11 口井鉆遇，目前僅有3 口井生產(chǎn)，無注水井未形成系統(tǒng)的開發(fā)井網(wǎng)，因此目前的開發(fā)模式已不適應(yīng)低滲透油藏的有效開發(fā)。

3 低滲透油藏儲層甜點(diǎn)認(rèn)識

3.1 低滲透油藏五元綜合儲層分級評價(jià)方法

由于低滲透油藏儲層特征和滲流特征明顯不同于中高滲透油藏，因而以往以滲透率為主要評價(jià)參數(shù)的中高滲透油藏儲層分級評價(jià)方法不適合評價(jià)低滲透油藏，需要新的儲層分級評價(jià)方法來評價(jià)低滲透油藏。

研究結(jié)果表明：平均喉道半徑和可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與區(qū)塊的開發(fā)效果成正相關(guān)關(guān)系，即平均喉道半徑越大或者可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)越高，開發(fā)效果越好；啟動(dòng)壓力梯度、原油粘度和粘土礦物成分與區(qū)塊的開發(fā)效果成負(fù)相關(guān)，即啟動(dòng)壓力梯度越高、原油粘度越高或者粘土礦物含量越高，區(qū)塊開發(fā)效果越差。為此，提出了“五元綜合分類系數(shù)”概念，它是在單因素分析的基礎(chǔ)上，對各參數(shù)進(jìn)行歸一化處理得到的。其表達(dá)式為：

式中，S0為可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)，%；Sostad為四類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)，%；rm為平均喉道半徑，μm；rmstad為四類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平均喉道半徑，μm；λ 為擬啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；λstad為四類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)擬啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；m 為粘土礦物含量，%；mstad為四類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)粘土礦物含量，%；μ 為原油粘度，mPa·s；μstad為四類參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)原油粘度，mPa·s。

綜合分類標(biāo)準(zhǔn)為：

I 類：Feci>8； Ⅱ類：5

Ⅲ類：2

利用該方法，對港2025 斷塊儲層進(jìn)行綜合分類，見表1。

3.2 低滲透儲層甜點(diǎn)篩選

所謂低滲透儲層甜點(diǎn)篩選，就是針對某一特定低滲透儲層（原油粘度為定值），對該儲層內(nèi)任一點(diǎn)進(jìn)行五元綜合評價(jià)（平均喉道半徑、可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)、啟動(dòng)壓力梯度、粘土礦物含量及油層厚度），計(jì)算得到該點(diǎn)的綜合評價(jià)系數(shù)，由點(diǎn)及面，得到該儲層的五元分類系數(shù)圖，從而找到有利開發(fā)的油氣聚集區(qū)。

通過對F24-27 井巖心的室內(nèi)研究與分析，分別得到了平均喉道半徑、可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)、啟動(dòng)壓力梯度與滲透率的關(guān)系曲線，進(jìn)而得到它們與滲透率的關(guān)系式。G2025 斷塊內(nèi)任一處的平均喉道半徑、可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)及啟動(dòng)壓力梯度均可根據(jù)相關(guān)公式由該處的滲透率計(jì)算得到。以井點(diǎn)測井解釋結(jié)果為基礎(chǔ)，通過插值方法得到儲層各處的粘土含量與油層厚度。

通過以上方法，得到G2025 斷塊內(nèi)任一處的平均喉道半徑、可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)、啟動(dòng)壓力梯度、粘土含量及油層厚度，即可計(jì)算出該處的五元綜合分類系數(shù)，由點(diǎn)及面，形成了G2025 斷塊五元分類系數(shù)圖，即甜點(diǎn)篩選圖，在儲層物性較好的區(qū)域完善井網(wǎng)，提高區(qū)塊開發(fā)效果。

4 低滲透油藏改善開發(fā)效果技術(shù)對策

4.1 合理注采井網(wǎng)論證

注采井網(wǎng)部署形式是否合理，是裂縫性砂巖油田注水開發(fā)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在總結(jié)國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上，提出低滲透裂縫性砂巖油田注水開發(fā)井網(wǎng)布署的基本原則是“沿裂縫方向靈活井排距布井”，采用“小井排、大井距”的井網(wǎng)部署。

根據(jù)相關(guān)公式并結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究得到真實(shí)啟動(dòng)壓力梯度（以F24-27 井為例）為0.063MPa/m，裂縫半長取120m，即可計(jì)算出不同啟動(dòng)壓差對應(yīng)的極限井距。

4.2 井型論證

水平井（大斜度井）與直井相比具有接觸油層多、泄油面積大的特點(diǎn)，利用水平井（大斜度井）有效開發(fā)低滲透油藏是眾多專家推薦井型的首選。但研究工區(qū)油層發(fā)育情況不盡相同，既有單層又有多層、既有薄層又有厚層，為了優(yōu)選出更加合適的井型，建立不同機(jī)理模型分別研究直井、大斜度井及水平井的適應(yīng)性。

分別建立了不同油層厚度（2m、5m、8m、10m、15m）、不同滲透性（0.1mD、0.5mD、2mD、5mD、10mD、20mD、50mD）的單層油藏模型進(jìn)行井型優(yōu)選。在模型中分別布置一口直井、一口大斜度井、一口水平井，定井底流壓生產(chǎn)，優(yōu)選各類型油藏適合井型。針對單層不同厚度油藏對比水平井（大斜度井）和直井開發(fā)效果，以增產(chǎn)倍數(shù)（水平井累產(chǎn)（大斜度井）/直井累產(chǎn))作為評價(jià)指標(biāo)，計(jì)算得到不同滲透性儲層單井增產(chǎn)倍數(shù)(水平井/直井)對比圖、不同厚度儲層單井增產(chǎn)倍數(shù)(水平井/直井)對比圖、不同滲透性儲層單井增產(chǎn)倍數(shù)(水平井/大斜度井)對比圖，從圖中可以看出，滲透率越低、油層厚度越小，水平井的開發(fā)優(yōu)勢越明顯。而同一厚度不同滲透率時(shí)，增產(chǎn)倍數(shù)（水平井/大斜度井）略大于1，即水平井的開發(fā)效果略好于大斜度井。

表1 F24-27 井儲層綜合評價(jià)

5 結(jié)論

5.1 針對典型區(qū)塊開展儲層和滲流特征研究，創(chuàng)新低滲透油藏儲層分類評價(jià)及儲層甜點(diǎn)篩選研究與實(shí)踐，并在G2025 斷塊進(jìn)行成功嘗試。

5.2 論證了低滲透油藏合理井網(wǎng)、井距及井型。繪制了在克服啟動(dòng)壓力梯度前提下注采壓差、裂縫半長與注采井距、排距關(guān)系圖版。為了提高單井控制面積，水平井（大斜度井）最好與最大主應(yīng)力方向夾角在60 度～120 度之間；注采方向控制在與裂縫夾角15 度～45 度之間較好。

5.3 注采井距、注采壓差和驅(qū)替方式是造成低滲透儲層動(dòng)用程度低動(dòng)用難度大的主要原因。建立合理的驅(qū)替方式和注采井網(wǎng)是改變低滲透儲層注水困難，有效改善開發(fā)效果的關(guān)鍵。