斷溶體油藏注采井網(wǎng)構(gòu)建方法

李青，李小波，譚濤，宋正聰，張杰，劉洪光

（1.中國(guó)石化西北油田分公司a.勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011；b.采油三廠，新疆庫車 842000；2.中國(guó)石化碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830011;3.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院科技發(fā)展部，北京 100083）

現(xiàn)有注采井網(wǎng)可分為規(guī)則井網(wǎng)和不規(guī)則井網(wǎng)，規(guī)則井網(wǎng)以行列井網(wǎng)和面積井網(wǎng)為主[1-3]，其理論和構(gòu)建方法相對(duì)較為成熟，不規(guī)則井網(wǎng)的研究相對(duì)較少。20世紀(jì)60 年代末，謝爾卡喬夫提出了油田最終采收率和井網(wǎng)密度的經(jīng)驗(yàn)公式[4]，與此同時(shí)，大慶油田提出了按油砂體大小布井的觀點(diǎn)，按油砂體圖來統(tǒng)計(jì)水驅(qū)控制程度和井網(wǎng)的關(guān)系[5]。80 年代初，童憲章提出了獲得最大產(chǎn)量的井網(wǎng)形式[6]；80 年代后期，齊與峰提出了智能優(yōu)化井網(wǎng)方法[7]；從90 年代開始，郎兆新等開始研究水平井井網(wǎng)的開采問題[8]。進(jìn)入21 世紀(jì)后，注重于注采井網(wǎng)調(diào)整、井網(wǎng)密度與采收率、加密井網(wǎng)與采收率的關(guān)系研究，李陽針對(duì)低滲油藏具有儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)、微裂縫較發(fā)育的特點(diǎn)，提出考慮各向異性和裂縫方向的矢量井網(wǎng)[9]；陳建波等針對(duì)潛山油藏儲(chǔ)集層具有非均質(zhì)性強(qiáng)、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裂縫隨機(jī)分布及裂縫傾角較大等特點(diǎn)，提出了一種“水平井頂?shù)灼叫薪诲e(cuò)立體注采井網(wǎng)”開發(fā)模式[10]，實(shí)現(xiàn)了海上復(fù)雜巖性油藏的高效開發(fā)。從井網(wǎng)研究發(fā)展歷程可以看出，隨著實(shí)踐的不斷發(fā)展，對(duì)井網(wǎng)的認(rèn)識(shí)也在不斷深入。目前針對(duì)常規(guī)碎屑巖油藏注采井網(wǎng)發(fā)展已比較成熟[11-12]，現(xiàn)有注采井網(wǎng)主要有行列井網(wǎng)、面積井網(wǎng)和不規(guī)則井網(wǎng)，行列井網(wǎng)適用于油層分布面積大、延展性好、物性較好的油藏；面積井網(wǎng)適用于延展性較差、流動(dòng)系數(shù)較低的油藏；不規(guī)則井網(wǎng)則是針對(duì)含油面積小，油層分布不均的油藏。

然而，塔河油田斷溶體油藏不同于以上任何一種油藏類型，其以大斷裂為依托，經(jīng)過不斷溶蝕形成溶洞、裂縫和溶孔，其主要儲(chǔ)集空間為溶洞，裂縫既是儲(chǔ)集空間又是滲流通道,溶孔也具有一定的儲(chǔ)集能力，而基質(zhì)基本不具有儲(chǔ)集能力[13-14]。斷溶體油藏非均質(zhì)性極強(qiáng)，孔、洞、縫三者空間展布關(guān)系極為復(fù)雜，現(xiàn)有注采井網(wǎng)構(gòu)建方法并不適用。

1 斷溶體油藏注采井網(wǎng)構(gòu)建

1.1 斷溶體油藏典型縫洞結(jié)構(gòu)

針對(duì)縫洞型油藏具有的強(qiáng)非均質(zhì)性的特征，采用地球物理方法進(jìn)行縫洞結(jié)構(gòu)的識(shí)別和刻畫。對(duì)大尺度的溶洞，首先采用振幅梯度屬性或瞬時(shí)能量屬性，進(jìn)行輪廓識(shí)別；再結(jié)合最大曲率屬性和相干屬性，進(jìn)行地震溶洞相的聚類分析，實(shí)現(xiàn)地震溶洞相的識(shí)別和刻畫。對(duì)高導(dǎo)流通道的裂縫儲(chǔ)集體，首先利用最大曲率屬性進(jìn)行大尺度裂縫識(shí)別，再結(jié)合地層傾角和相干屬性進(jìn)行地震裂縫相的識(shí)別和刻畫。利用多屬性融合的巖溶地震相分析技術(shù)，將同類特征的地震響應(yīng)歸類，降低對(duì)地質(zhì)特征解釋的多解性，實(shí)現(xiàn)縫洞結(jié)構(gòu)的精細(xì)識(shí)別和刻畫。

圖1 斷溶體油藏抽象概念模型Fig.1.Conceptual model of fault?karst reservoir

圖2 斷溶體油藏?cái)?shù)值模型Fig.2.Numerical model of fault?karst reservoir

通過斷溶體油藏精細(xì)刻畫，認(rèn)識(shí)到斷溶體油藏平面上具有分帶性（圖1），縱向上具有分段性（圖2）。平面上，主干斷裂發(fā)育區(qū)溶蝕作用較強(qiáng)，易形成規(guī)模較大的溶洞；主干斷裂翼部主要發(fā)育次級(jí)斷裂，隨著與主干斷裂距離增大，斷裂規(guī)模逐漸變小，溶蝕作用減弱，溶洞規(guī)模逐漸減小?？v向上，儲(chǔ)集體埋深變化較大，不同深度儲(chǔ)集體發(fā)育規(guī)模有差異，規(guī)模較大的洞主要集中在表層，隨著埋深增加，溶洞規(guī)模及數(shù)量均減小，縱向上溶洞間具有較明顯的分段性，洞間主要依靠斷裂或裂縫溝通。

1.2 典型斷溶體油藏模型構(gòu)建

在縫洞精細(xì)識(shí)別和刻畫的基礎(chǔ)上，抽象等效出具有代表意義的概念模型。首先，綜合分析各種典型斷溶體油藏地質(zhì)資料，詳細(xì)描述斷溶體油藏縫洞發(fā)育特征，抽象出不同部位、不同期次縫洞關(guān)系的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，再將不同結(jié)構(gòu)根據(jù)地質(zhì)認(rèn)識(shí)進(jìn)行組合，最終確定了平面上具有分帶性，縱向上具有分段性的典型斷溶體概念模型（圖1）。

該模型構(gòu)建充分考慮了縫洞型油藏特征：①縫、洞等不同儲(chǔ)集體物性差異大，斷溶體油藏儲(chǔ)集空間類型分為孔、縫、洞，以溶洞為主要儲(chǔ)集空間，裂縫為主要的連通通道，且測(cè)井及巖心資料表明，不同儲(chǔ)集空間類型物性差異大，模型構(gòu)建分儲(chǔ)集空洞類型賦予具有較大孔滲級(jí)差的物性參數(shù)；②不同位置儲(chǔ)集體發(fā)育規(guī)模不同，模型設(shè)計(jì)中核部主干斷裂儲(chǔ)集體規(guī)模大，向兩側(cè)儲(chǔ)集體規(guī)模逐漸變小，表層儲(chǔ)集體規(guī)模大，向下逐漸變小，且在翼部及下部?jī)?chǔ)集體部分儲(chǔ)集體中設(shè)置充填物；③縫洞關(guān)系多樣，模型充分考慮不同縫洞關(guān)系，設(shè)計(jì)包含了縫與洞頂相連、縫與洞中部相連以及縫與洞底部相連3 種不同的縫洞關(guān)系；④油水關(guān)系復(fù)雜，斷溶體油藏底水主要通過深大斷裂向上波及，模型中設(shè)計(jì)為底水與主干斷裂連通，生產(chǎn)過程中經(jīng)主干斷裂向次級(jí)斷裂及溶洞波及。因此，在建立數(shù)值模型時(shí)不僅考慮其縫洞發(fā)育特征、不同縫洞關(guān)系的組合模式、主干斷裂與次級(jí)斷裂的差異性等，同時(shí)也考慮了油水關(guān)系等，為注采關(guān)系的建立奠定基礎(chǔ)，為井網(wǎng)構(gòu)建提供依據(jù)。

2 斷溶體油藏注采井網(wǎng)優(yōu)化

常規(guī)碎屑巖油藏注采井的部署主要以層為基礎(chǔ)，而斷溶體油藏的井網(wǎng)部署主要以斷裂帶為基礎(chǔ)，連通具有較強(qiáng)的方向性，注采井形成沿?cái)嗔褞Х植嫉膸罹W(wǎng)，此次研究中井網(wǎng)模式充分尊重實(shí)際，井網(wǎng)設(shè)計(jì)沿主干斷裂及次級(jí)斷裂呈線狀分布。

2.1 平面注采井網(wǎng)優(yōu)化

針對(duì)不同儲(chǔ)集體類型設(shè)計(jì)了洞注洞采、洞注縫采以及縫注洞采3 類平面井網(wǎng)基本模式；同時(shí)，考慮斷溶體油藏平面上的分帶性，設(shè)計(jì)了翼部注核部采、核部注翼部采等方案；考慮斷溶體油藏的方向性以及不同縫洞關(guān)系，又設(shè)計(jì)兩端注水、中間注水、間隔注采等次級(jí)方案。方案設(shè)計(jì)充分考慮了斷溶體油藏平面特征。對(duì)于帶狀油藏，采出程度由高到低方案依次為兩翼對(duì)角注核部采、兩翼中間注核部采、兩翼同端注核部采、一翼間隔注核部采、一翼連續(xù)注核部采和一翼端部注核部采（圖3）。對(duì)于板狀油藏，采出程度由高到低方案依次為間隔注采、中間注水和兩端注水（圖4）。經(jīng)過數(shù)值模擬優(yōu)化，最終得出以下結(jié)論：①針對(duì)有一定破碎寬度的帶狀油藏，兩翼同時(shí)注水、核部采油效果最好；②針對(duì)破碎帶寬度較小的板狀油藏，沿儲(chǔ)集體展布采用線狀井網(wǎng)、注水井部署在斷裂帶中間且與采油井間隔分布的開發(fā)效果較好。

圖3 帶狀油藏平面注采井網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果Fig.3.Optimized result of planar injection?production pattern for belt?shaped reservoir

圖4 板狀油藏平面注采井網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果Fig.4.Optimized result of planar injection?production pattern for plate?shaped reservoir

2.2 縱向多段井網(wǎng)優(yōu)化

斷溶體油藏縱向上發(fā)育深度較大，考慮油水重力分異作用，在平面井網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別選取深注淺采、淺注淺采、淺注深采和深注深采4 種方案進(jìn)行縱向優(yōu)化。分析結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，對(duì)于洞注洞采類型的平面井網(wǎng)，不同縱向井網(wǎng)結(jié)果差別甚微；而對(duì)于縫注洞采類型，則差別較大，結(jié)果為深注淺采最優(yōu)；對(duì)于翼部對(duì)稱注水主干斷裂采油的平面井網(wǎng)，結(jié)果也為深注淺采最優(yōu)（圖5）。主要原因是由于油水重力差異作用，深注淺采的開發(fā)方式更類似于加入人工底水，補(bǔ)充地層能量的同時(shí)，均衡抬升油水界面，減少水沿井間裂縫竄進(jìn)的發(fā)生（圖6）。

3 井網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例

3.1 典型斷溶體單元

TS 單元位于大斷裂中部，為典型的斷溶體油藏，井區(qū)受控于北東—南西向主干斷裂以及2 條平行伴生次級(jí)斷裂，分時(shí)窗雕刻顯示深部斷裂表現(xiàn)為相對(duì)連續(xù)的線狀特征，表層斷裂相對(duì)斷續(xù)，局部交錯(cuò)成網(wǎng)狀特征。主干斷裂溶蝕特征明顯，發(fā)育規(guī)模較大的溶洞，次級(jí)斷裂整體溶蝕較差，以相對(duì)孤立的串珠狀或雜亂反射為主，產(chǎn)能及能量整體一般，不同段溶蝕長(zhǎng)度、深度及縱向繼承性存在較大差異，造成油井產(chǎn)能、能量差異大。

圖5 油藏縱向多段井網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果Fig.5.Optimized result of vertical multi?segment well pattern

井區(qū)以無水生產(chǎn)為主（僅2 口井見水），但從驅(qū)動(dòng)特征曲線看，次級(jí)斷裂井組以彈性驅(qū)動(dòng)為主，水體欠發(fā)育，次級(jí)斷裂上的油井主要以機(jī)抽為主，且動(dòng)液面較深（1 600～3 000 m），整體能量較弱；主干斷裂井組以底水驅(qū)動(dòng)為主，發(fā)育一定規(guī)模水體，生產(chǎn)井以自噴井為主，少部分為機(jī)抽井，且液面位于300 m以內(nèi)，能量充足。

3.2 斷溶體油藏注采井網(wǎng)構(gòu)建

在前期地質(zhì)研究及雕刻結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)，對(duì)TS 單元的儲(chǔ)量動(dòng)用狀況進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，認(rèn)為井區(qū)儲(chǔ)量控制程度較高，但存在較大規(guī)模的連通難采出儲(chǔ)量。結(jié)合前期研究成果，在平面上主要設(shè)計(jì)沿?cái)嗔颜共挤较虻木W(wǎng)（圖7），在斷裂帶較窄區(qū)域，如次級(jí)斷裂區(qū)域，設(shè)計(jì)為線狀井網(wǎng)，注水井與采油井沿?cái)嗔验g隔分布；在主干斷裂發(fā)育區(qū)，設(shè)計(jì)為帶狀井網(wǎng)，注水井主要分布在翼部，采油井主要分布在斷裂核部，同時(shí)核部高含水井也可作為注水井。經(jīng)過完善注采井網(wǎng)，次級(jí)斷裂弱能量區(qū)注采比達(dá)到1.00∶1.25，主干斷裂強(qiáng)能量區(qū)注采比達(dá)到1.00∶2.33?？v向上主要采用深注淺采的注采關(guān)系進(jìn)行井網(wǎng)配置。通過注采井網(wǎng)完善與構(gòu)建，日注水量由150 m3/d上升至500 m3/d，井區(qū)綜合含水率由33.0%下降至9.6%，日產(chǎn)油量由320 t上升至614 t，井區(qū)水驅(qū)效果大幅度提升。

圖6 深注淺采（a）和淺注深采（b）剩余含油飽和度分布Fig.6.Distribution of remaining oil saturation during(a)deep injection and shallow production and(b)shallow injection and deep production

4 結(jié)論

（1）斷溶體油藏具有孔、縫、洞3 種儲(chǔ)集體類型，儲(chǔ)集體主要沿?cái)嗔逊植?，且平面上具有較強(qiáng)的分帶性，核部巖溶作用較強(qiáng)，儲(chǔ)集體規(guī)模較大；過渡帶及次級(jí)斷裂巖溶作用較弱，儲(chǔ)集體規(guī)模較小，斷溶體油藏井網(wǎng)部署應(yīng)充分考慮注采位置、注采空間類型以及縫洞結(jié)構(gòu)等。

（2）針對(duì)次級(jí)斷裂部署井網(wǎng)，應(yīng)采用線狀井網(wǎng)進(jìn)行開發(fā)，即注采井沿?cái)嗔颜共?，且注水井與采油井間隔分布；針對(duì)主干斷裂，其發(fā)育寬度較大，適宜部署帶狀井網(wǎng)，即采油井部署在斷裂核部，注水井部署在翼部。

圖7 TS單元注采井網(wǎng)構(gòu)建與完善Fig.7.Diagram of improved injection?production pattern for TS unit

（3）由于斷溶體油藏縱向上發(fā)育深度較深，且縱向滲透性強(qiáng)，因此在縱向上應(yīng)設(shè)計(jì)深注淺采的井網(wǎng)形式，擴(kuò)大注水波及體積的同時(shí)抑制底水抬升。