海上油田特高含水期剩余油富集規(guī)律與挖潛策略研究

常 濤，黃 磊，盧美月，孫藏軍，周立業(yè)

(中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津 300459)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源安全的供應(yīng)問(wèn)題已成為重大戰(zhàn)略問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)油田產(chǎn)量中，海上油田占比越來(lái)越高，同時(shí)作為國(guó)內(nèi)海上產(chǎn)量第一的渤海油田已步入高含水期，部分油田更處于特高含水期，階段性調(diào)整與挖潛成為渤海油田的主旋律。目前對(duì)特高含水期的剩余油富集特征與挖潛已經(jīng)有很多研究，主要觀點(diǎn)是受靜態(tài)地質(zhì)與動(dòng)態(tài)注采關(guān)系影響，但它主要針對(duì)陸地油田，缺少海上油田的針對(duì)性。而海上油田由于開(kāi)發(fā)特點(diǎn)及不同開(kāi)發(fā)階段調(diào)整重點(diǎn)，使得剩余油富集既有共同性，也有復(fù)雜性和差異性。因此，需要開(kāi)展海上油田相關(guān)研究，以支撐產(chǎn)量穩(wěn)定。本文以海上油田開(kāi)發(fā)特點(diǎn)研究為背景，結(jié)合海上油田不同開(kāi)發(fā)階段的重點(diǎn)工作分析，在詳細(xì)分析油藏滲流過(guò)程的基礎(chǔ)上，提出特高含水期的主要剩余油富集類(lèi)型，分別有：整體富集型、局部富集型、整體分散型等三類(lèi)。針對(duì)不同剩余油的原因分析，提出不同的動(dòng)用策略，從而指導(dǎo)海上油田開(kāi)發(fā)調(diào)整。

1 海上油田開(kāi)發(fā)特點(diǎn)

1.1 與陸地油田開(kāi)發(fā)的相同點(diǎn)

我國(guó)現(xiàn)有油田90%以上都賦存于陸相湖盆儲(chǔ)層中，這是海上、陸地油田共有的特點(diǎn)，它是油田開(kāi)發(fā)的原始條件，理清其特點(diǎn)和基本特征是實(shí)現(xiàn)油田高效開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。陸相湖盆是以大陸上的湖泊為沉積中心，湖泊中的水體較小，且盆內(nèi)的內(nèi)生沉積物不多，圍繞其周?chē)母叩貫橹饕练e物源供給區(qū)，高地上的外生碎屑物為盆地供應(yīng)絕大部分沉積，因而，碎屑巖成為占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的沉積產(chǎn)物。這些特點(diǎn)明顯有別于海洋盆地[1]。

陸相湖盆的四周高地都存在向盆地中心供應(yīng)物源的可能，因此，多物源、多沉積體系是湖盆沉積的重要特點(diǎn)，同時(shí)受湖泊水體限制，其波浪潮流、湖底的重力流作用較小，河流就成為搬運(yùn)高地碎屑物的主要?jiǎng)恿?。相?duì)海相沉積，湖盆的整體規(guī)模決定了物源區(qū)與盆地沉積中心距離較短，近源搬運(yùn)的沉積特點(diǎn)導(dǎo)致低礦物成分和低結(jié)構(gòu)成熟度長(zhǎng)石、巖屑砂巖占比較高，結(jié)合多方向物源供給，使得平面非均質(zhì)性嚴(yán)重。同時(shí)由于湖泊的水體小，受湖近湖退很敏感，使得多旋回性又成為陸相碎屑巖沉積儲(chǔ)層的另一個(gè)顯著特點(diǎn)，導(dǎo)致層間非均質(zhì)性明顯增強(qiáng)。陸相油氣藏儲(chǔ)層按沉積類(lèi)型可以具體分為：河流相、三角洲相、扇三角洲相、沖積扇相、水下扇相、攤壩相，以東部中新生代含油氣盆地的在生產(chǎn)油田為例，占比如圖1所示?？偟膩?lái)說(shuō)，海上油田與陸上油田的原始條件一致，油氣藏均是發(fā)育于非均質(zhì)性嚴(yán)重的陸相砂巖儲(chǔ)層，開(kāi)發(fā)難度較大。

1.2 與陸地油田開(kāi)發(fā)的不同點(diǎn)

區(qū)別于陸地開(kāi)發(fā)的陸地油田，海上油田在海上開(kāi)發(fā)，兩者單就外部環(huán)境而言僅是一層海水的差別，客觀地說(shuō)，除去海水，兩者的開(kāi)發(fā)過(guò)程、開(kāi)發(fā)原理大致相同。但依據(jù)實(shí)際情況，無(wú)論淺海與深海，都為油田開(kāi)發(fā)帶來(lái)諸多困難，也影響了油田開(kāi)發(fā)規(guī)律，形成了海上油田的特點(diǎn)[2-4]。

海上的外部環(huán)境使得必須采用建設(shè)平臺(tái)、人工島進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)比陸地油田額外增加了大幅費(fèi)用，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)初期的經(jīng)濟(jì)投入巨大，提高了油田開(kāi)發(fā)門(mén)檻。同時(shí)復(fù)雜性的陸相沉積特征引發(fā)了高投入之外的高風(fēng)險(xiǎn)性，使得油田開(kāi)發(fā)初期客觀評(píng)價(jià)油藏規(guī)模時(shí)需要兼顧地質(zhì)油藏存在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，大井距、稀井網(wǎng)的“少井高產(chǎn)”原則成為海上油田初期開(kāi)發(fā)顯著的開(kāi)發(fā)策略。海上平臺(tái)建成后，油田開(kāi)發(fā)的井槽數(shù)量、工程電量及油氣水處理量等生產(chǎn)參數(shù)全部確定，受井槽和工程的巨大費(fèi)用的限制，使得多層合采、大尺度的分層系開(kāi)發(fā)、籠統(tǒng)生產(chǎn)廣泛存在于海上油田實(shí)際開(kāi)發(fā)中，這對(duì)強(qiáng)非均質(zhì)性地質(zhì)沉積的陸相油田影響明顯。同時(shí)海水的強(qiáng)腐蝕性使得平臺(tái)的使用年限一般僅為15～20年，開(kāi)采時(shí)間短。因此，需采用較高的采油速度進(jìn)行生產(chǎn)，提高海上油田的開(kāi)發(fā)效果。總的來(lái)說(shuō)，海上油田受到開(kāi)發(fā)投資、開(kāi)發(fā)環(huán)境影響，開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨開(kāi)發(fā)難度與風(fēng)險(xiǎn)巨大，所采取的開(kāi)發(fā)策略和開(kāi)發(fā)周期不同于陸地油田，這些是整體形成海上油田開(kāi)發(fā)特點(diǎn)的基礎(chǔ)和背景。

2 海上油田開(kāi)發(fā)階段劃分

海上油田的“少井高產(chǎn)”、“高速高效”大開(kāi)發(fā)策略以及復(fù)雜的地質(zhì)條件影響，使得油田開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)階段性，即整體方案設(shè)計(jì)與實(shí)施階段、注采完善階段、深入調(diào)整階段。海上油田特高含水期往往存在于注采完善或深入調(diào)整階段，階段性的調(diào)整區(qū)別于陸地油田不間斷的持續(xù)性調(diào)整，這些特點(diǎn)亦為特高含水期獨(dú)特的剩余油分布規(guī)律形成創(chuàng)造了條件，只有掌握海上油田開(kāi)發(fā)調(diào)整的普遍規(guī)律才能抓住特高含水期剩余油研究的核心[5-10]。

2.1 整體方案設(shè)計(jì)與實(shí)施階段

在油田開(kāi)發(fā)前，通過(guò)海上探井對(duì)儲(chǔ)層變化、流體測(cè)試等資料的分析，完成整體方案設(shè)計(jì)，主要包括構(gòu)造、儲(chǔ)層、油井產(chǎn)能、井網(wǎng)部署、采收率的預(yù)測(cè)等研究?jī)?nèi)容。只是由于海上開(kāi)發(fā)環(huán)境差、持船成本高，導(dǎo)致早期探井、評(píng)價(jià)井?dāng)?shù)較少，錄取資料有限。因此，整體方案設(shè)計(jì)面臨較高風(fēng)險(xiǎn)。

油田開(kāi)發(fā)前的整體方案是一次井網(wǎng)，其往往難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地下油藏。因此，油田正式生產(chǎn)時(shí)，形成的層內(nèi)、層間及平面矛盾明顯，有采無(wú)注、有注無(wú)采等注采不完善問(wèn)題突出，難以實(shí)現(xiàn)油田的高速、持續(xù)性生產(chǎn)，從而引出下一個(gè)階段。

2.2 注采完善階段

油田開(kāi)發(fā)整體方案實(shí)施就是油田調(diào)整的序幕，實(shí)現(xiàn)油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的首要條件是保持較高地層壓力。因此，形成較為完善的注采井網(wǎng)，提升地層能量水平是本階段關(guān)鍵任務(wù)。

在注采完善階段中，首先利用鉆前預(yù)測(cè)與鉆后實(shí)際、油田生產(chǎn)資料的對(duì)比，對(duì)主力產(chǎn)層與油組開(kāi)展全方位的油藏地質(zhì)研究，主要包括儲(chǔ)層及砂體的展布規(guī)律、注采井連通關(guān)系、天然水體能量水平、斷層的滲透性等等，以修正前期預(yù)測(cè)，達(dá)到進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地下真實(shí)情況的目的，并對(duì)井網(wǎng)不理想?yún)^(qū)域調(diào)整。經(jīng)過(guò)注采完善階段，主力油組“有注有采”和“注采平衡”的目標(biāo)基本達(dá)成。

2.3 深入調(diào)整階段

隨著油田含水的不斷上升，產(chǎn)量遞減的不斷加大，使得深入調(diào)整是海上油田必須采取的措施，此時(shí)，地下油藏壓力保持并不是油田面臨的主要問(wèn)題，新階段的棘手問(wèn)題是井網(wǎng)低控制程度下的剩余油富集。因此，深入調(diào)整階段往往是在油藏能量恢復(fù)基礎(chǔ)上，結(jié)合一定剩余油認(rèn)識(shí)，所采取的深入挖潛措施，該階段是本文研究的主要背景階段。

常規(guī)深入調(diào)整階段的研究會(huì)縮小主力油組中小層的研究尺度，提高研究精度，利用長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)特征，采取動(dòng)靜結(jié)合加大砂體的連通程度、隔夾層分布大小、構(gòu)造起伏高低等內(nèi)容，從而厘清剩余油富集的主控因素和主控程度，準(zhǔn)確描述剩余油存在立體空間和分布大小。同時(shí)在此階段，會(huì)逐漸增加非主力產(chǎn)層的認(rèn)識(shí)，逐步提高非主力產(chǎn)能的產(chǎn)量占比。經(jīng)過(guò)深入調(diào)整階段，注采關(guān)系持續(xù)完善，大幅提高了水驅(qū)控制程度，改善了油田整體開(kāi)發(fā)效果。

3 特高含水期的剩余油富集類(lèi)型

海上與陸地油田進(jìn)入特高含水期后油田的重點(diǎn)工作都是“認(rèn)識(shí)剩余油，挖潛剩余油”。剩余油是指在目前階段、井網(wǎng)條件下仍存留在地下的原油，它進(jìn)一步可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是現(xiàn)井網(wǎng)水驅(qū)波及到，但仍未完全采出的剩余油，它的特點(diǎn)是只要時(shí)間允許，就能被采出，時(shí)間跨度可以從幾年到幾十年不等；一類(lèi)是現(xiàn)井網(wǎng)尚未控制，未實(shí)現(xiàn)水驅(qū)波及的區(qū)域，它從油田開(kāi)發(fā)投產(chǎn)至今一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，此類(lèi)剩余油是油田調(diào)整的重點(diǎn)。綜合分析，海上油田由于開(kāi)發(fā)難度、井網(wǎng)、周期、階段調(diào)整的特殊性，在特高含水期的剩余油富集類(lèi)型主要可分為三類(lèi)。

3.1 整體富集型剩余油

與陸地油田長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)性調(diào)整不同，海上油田調(diào)整難以達(dá)到。因此，海上油田“大井距”開(kāi)發(fā)井網(wǎng)進(jìn)入特高含水期時(shí)仍可能存在整體富集型剩余油，動(dòng)態(tài)往往表現(xiàn)出含水上升慢、井控儲(chǔ)量高的特點(diǎn)。主要的形成原因是多層合采，較為明顯的情況有兩種：

第一種，當(dāng)油藏儲(chǔ)層普遍發(fā)育并大段合采，由于各油層間滲透率差異大，在注水過(guò)程中，注入水會(huì)沿著滲透率高、阻力小的層迅速地“突進(jìn)”，使注入水快速進(jìn)入生產(chǎn)井，使生產(chǎn)井的含水率不斷上升。此時(shí)，中、低滲透層中的原油普遍動(dòng)用程度低、甚至仍未動(dòng)用，如圖2、圖4所示，且當(dāng)油水黏度比越高時(shí)，儲(chǔ)量動(dòng)用的狀況差異性越明顯，同時(shí)隨著物性好的高水淹層過(guò)水倍數(shù)的不斷增加，滲透率不斷提高，導(dǎo)致層間差異性越來(lái)越大，致使油層水驅(qū)波及體積小，最終導(dǎo)致在特高含水期的剩余油呈現(xiàn)整體富集的特點(diǎn)[11-15]。

第二種，當(dāng)不同儲(chǔ)層沉積特征合采生產(chǎn)時(shí)，會(huì)造成明顯的整體剩余油富集特征。以曲流河與辮狀河三角洲儲(chǔ)層合采為例，曲流河河道坡降較緩，能量弱，一般為單河道的泥砂沉積，加之河流頻繁擺動(dòng)的影響，導(dǎo)致其沉積特點(diǎn)是儲(chǔ)層薄、且橫向變化快。而辮狀河三角洲則與之相反，呈現(xiàn)儲(chǔ)層厚、平面分布穩(wěn)定的特點(diǎn)[16-17]。當(dāng)兩類(lèi)儲(chǔ)層合采時(shí)，曲流河沉積油藏不利于形成注采井網(wǎng)，與辮狀河三角洲沉積油藏強(qiáng)能量保持狀態(tài)差異明顯，使得曲流河油藏形成整體富集的剩余油，如圖3、圖4所示。

3.2 局部富集型剩余油

在海上油田開(kāi)發(fā)初期的井網(wǎng)較為完善的情況下，隨著開(kāi)發(fā)階段的深入，進(jìn)入特高含水期油田的剩余油呈現(xiàn)局部富集特征是相對(duì)普遍現(xiàn)象，此類(lèi)剩余油的主控因素包括斷層、構(gòu)造、儲(chǔ)層韻律、夾層、油藏類(lèi)型等。主要形成過(guò)程為當(dāng)油藏為層狀油藏時(shí)，構(gòu)造高部位和夾層是實(shí)時(shí)控制邊水及注入水流入的重要阻力，構(gòu)造越高，水越難以波及，夾層越大，剩余油分步越廣；而斷層的存在，導(dǎo)致其附近沒(méi)有驅(qū)動(dòng)壓力，難以形成有效的注采井網(wǎng)，使得原油靜止，形成局部剩余油；同時(shí)當(dāng)注采井儲(chǔ)層為正韻律時(shí)，綜合重力的影響，注入水向儲(chǔ)層底部運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層上部驅(qū)動(dòng)壓力低，形成剩余油，同理注水井間、油井間亦無(wú)驅(qū)動(dòng)壓力，導(dǎo)致剩余油富集。當(dāng)油藏為底水油藏時(shí)，由于生產(chǎn)井附近水錐的含水上升模式，導(dǎo)致井控范圍極為有限[18]，井控之外即為剩余油富集區(qū)，如圖5所示。

3.3 整體分散型剩余油

整體分散型剩余油是普遍存在于特高含水油田中，對(duì)此區(qū)域的研究是油田中后期穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和重要基礎(chǔ)，此類(lèi)剩余油的主控因素包括微構(gòu)造、注采井網(wǎng)等，動(dòng)態(tài)往往表現(xiàn)出采出程度高、含水率高、單井產(chǎn)量低、井控儲(chǔ)量低的特點(diǎn)。受不同原因的控制，剩余油富集較為明顯的形成過(guò)程有兩個(gè)：第一，微構(gòu)造的控制。由于流體重力差異影響，微構(gòu)造的向上幅度引起剩余油富集，但其構(gòu)造幅度較小，形成剩余油厚度較薄，呈現(xiàn)整體分散的特征。第二，注采井網(wǎng)的控制。在水驅(qū)波及范圍內(nèi)，存在著驅(qū)動(dòng)壓力，原油已經(jīng)發(fā)生流動(dòng)，但由于油水黏度差異，發(fā)生了非活塞運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致水驅(qū)波及范圍內(nèi)仍有剩余油，它的大小決定了水驅(qū)油效率的高低。稠油油藏，水驅(qū)前緣飽和度低，動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出見(jiàn)水快、高含水采油期長(zhǎng)；稀油油藏，水驅(qū)前緣飽和度高，動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出見(jiàn)水慢、高含水采油期短(如圖6)。同時(shí)整體平面存在強(qiáng)驅(qū)替區(qū)與弱驅(qū)替區(qū)，它們的流體流動(dòng)快慢差別較大，雖然都已是水驅(qū)波及到，但弱驅(qū)替區(qū)可能需要十幾年、幾十年才能被采出，強(qiáng)水驅(qū)方向的存在導(dǎo)致生產(chǎn)井成為單一受效方向(如圖7)，形成整體富集的剩余油[19-26]。

4 不同類(lèi)型剩余油挖潛策略

首先，針對(duì)整體富集型剩余油，由于其剩余油規(guī)模大、飽和油程度高，應(yīng)采取全面重構(gòu)新井網(wǎng)為主、全面調(diào)整現(xiàn)井網(wǎng)為輔的挖潛策略，重構(gòu)新井網(wǎng)包括細(xì)分層系、整體加密、規(guī)模化的定向井與水平井聯(lián)合開(kāi)發(fā)等，如渤海區(qū)域的綏中36-1油田和秦皇島32-6油田；調(diào)整現(xiàn)井網(wǎng)包括對(duì)注水井的籠統(tǒng)注水改為分層注水直至施行實(shí)時(shí)調(diào)配的優(yōu)化注水，對(duì)高含水生產(chǎn)井的無(wú)效水循環(huán)層采取卡堵水措施等。整體富集型剩余油的挖潛是以減小層間矛盾為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)啟海上油田另一階段的重要?jiǎng)恿?，是完成綜合調(diào)整、新建新平臺(tái)與處理設(shè)施，進(jìn)而推動(dòng)老油田穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。

其次，局部富集型剩余油相對(duì)分散，對(duì)比整體富集型，加大了研究與挖潛難度，對(duì)其應(yīng)采取局部組合新井網(wǎng)與全面調(diào)整現(xiàn)井網(wǎng)并重的挖潛策略。局部組合新井網(wǎng)主要針對(duì)斷層、夾層、構(gòu)造、油藏類(lèi)型等因素引起的局部剩余油，利用增加注采井，完善井網(wǎng)的措施動(dòng)用區(qū)域儲(chǔ)量，協(xié)調(diào)層內(nèi)剩余油分布；全面調(diào)整現(xiàn)井網(wǎng)是利用現(xiàn)井網(wǎng)注水井采取不穩(wěn)定注水、周期注水、調(diào)剖，結(jié)合儲(chǔ)層韻律與夾層分布研究對(duì)生產(chǎn)井采取卡堵水措施。同時(shí)對(duì)尚未動(dòng)用的新層利用補(bǔ)孔單采或合采生產(chǎn)。局部富集型剩余油的挖潛是大多數(shù)海上小油田、老油田面臨的普遍難題，是完成平臺(tái)改建與擴(kuò)建，或創(chuàng)新海上油田開(kāi)發(fā)工程方案的契機(jī)，可以開(kāi)啟老油田開(kāi)發(fā)新周期。

最后，由于整體分散型剩余油的油田采出程度、水淹程度高，應(yīng)采取全面調(diào)整現(xiàn)井網(wǎng)為主，局部組合新井網(wǎng)為輔的挖潛策略。全面調(diào)整現(xiàn)井網(wǎng)包括對(duì)生產(chǎn)井采取轉(zhuǎn)注措施，增加注采井?dāng)?shù)比，提高采液速度，增加生產(chǎn)井水驅(qū)方向。同時(shí)當(dāng)原油黏度大時(shí)，生產(chǎn)井提液是經(jīng)濟(jì)有效的措施或?qū)ψ⑺扇≌{(diào)驅(qū)，提高驅(qū)油效率。

總的來(lái)說(shuō)，整體富集型剩余油的挖潛是以減小層間矛盾為出發(fā)點(diǎn)，而其余兩個(gè)主要降低層內(nèi)和平面矛盾。隨剩余油富集程度降低，全面構(gòu)建新井網(wǎng)在挖潛中所占的比重逐漸降低。同時(shí)剩余油富集程度是相對(duì)的，并無(wú)絕對(duì)的定量標(biāo)準(zhǔn)，它與油田開(kāi)發(fā)階段、剩余油研究深度、認(rèn)識(shí)尺度密切相關(guān)。因此，在海上油田特高含水期應(yīng)靈活掌握綜合研究與分析方法，綜合運(yùn)用挖潛策略，才能實(shí)現(xiàn)老油田再穩(wěn)產(chǎn)、再上產(chǎn)。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)海上油田與陸上油田的原始條件一致，油氣藏均是發(fā)育于非均質(zhì)性嚴(yán)重的陸相砂巖儲(chǔ)層，開(kāi)發(fā)難度較大。同時(shí)海上油田受到開(kāi)發(fā)投資、開(kāi)發(fā)環(huán)境影響，所采取的開(kāi)發(fā)策略和開(kāi)發(fā)周期不同于陸地油田。2)海上油田的“少井高產(chǎn)” 、“高速高效”大開(kāi)發(fā)策略以及復(fù)雜的地質(zhì)條件影響，使得油田開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)階段性，即整體方案設(shè)計(jì)與實(shí)施階段、注采完善階段、深入調(diào)整階段，特高含水期往往存在于注采完善或深入調(diào)整階段。3)在海上油田特高含水期的滲流過(guò)程中，剩余油受現(xiàn)井網(wǎng)未波及或已經(jīng)波及，但流動(dòng)速度較慢的影響，其富集類(lèi)型主要可分為三類(lèi)，即整體富集型、局部富集型、整體分散型。4)在全面分析各類(lèi)剩余油富集機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出不同的動(dòng)用策略，主要包括新井網(wǎng)重構(gòu)、現(xiàn)井網(wǎng)調(diào)整等措施。調(diào)整不同挖潛措施的占比，完成剩余油富集差異下的挖潛策略。