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        變質(zhì)巖潛山油藏儲層特征及高效開發(fā)建議

        2012-09-15 01:04:26汪利兵童凱軍馬時剛
        特種油氣藏 2012年4期
        關(guān)鍵詞:潛山巖性油井

        汪利兵,童凱軍,馬時剛,周 蓉

        (1.中海油(中國)天津分公司,天津 塘沽 300452;2.中海油(中國)有限公司,北京 100010; 3.中油吉林油田公司,吉林 松原 138000)

        變質(zhì)巖潛山油藏儲層特征及高效開發(fā)建議

        汪利兵1,童凱軍1,馬時剛2,周 蓉3

        (1.中海油(中國)天津分公司,天津 塘沽 300452;2.中海油(中國)有限公司,北京 100010; 3.中油吉林油田公司,吉林 松原 138000)

        渤海JZ25-1S油田太古界潛山油藏是1個孔、縫十分發(fā)育的變質(zhì)巖似層狀底水油藏,其地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜,具有裂縫空間發(fā)育規(guī)律差異大、潛山內(nèi)幕裂縫發(fā)育段的連通模式不明確、優(yōu)質(zhì)儲層變化大、非均質(zhì)性極強、連續(xù)性及可對比性差等特點。結(jié)合JZ25-1S潛山油藏高產(chǎn)井的特點,從巖性、構(gòu)造裂縫發(fā)育及井型等因素出發(fā),分析潛山油藏產(chǎn)能的主控因素,提出潛山油藏高效開發(fā)建議,為后續(xù)潛山油藏的開發(fā)提供了一定的借鑒。

        裂縫;發(fā)育特征;主控因素;變質(zhì)巖;潛山油藏;渤海JZ25-1S油田

        引言

        JZ25-1S油田太古界潛山油藏的儲層孔、縫并存,巖性及孔隙空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)性程度較高,自2009年投產(chǎn)以來,油藏最高采油速度為8%,平均采油速度高達(dá)5.6%。目前已采出可采儲量的3.7%,油田綜合含水已達(dá)8%。據(jù)雙重介質(zhì)的數(shù)值模擬預(yù)測,油藏最終采收率在28%左右。

        由于潛山裂縫性油藏非均質(zhì)性較強,不同部位的生產(chǎn)井的產(chǎn)能空間差異大。因此,對高產(chǎn)井的高產(chǎn)特點進(jìn)行分析總結(jié),從中總結(jié)經(jīng)驗,以指導(dǎo)新油田后續(xù)開發(fā),具有十分重要的意義。

        1 油藏特征及開發(fā)概況

        JZ25-1S油田位于渤海灣遼西凸起中北段,西邊界為遼西1號斷層,東南呈緩坡向遼中凹陷過渡,內(nèi)部斷層十分發(fā)育,遼西2號斷層將JZ25-1S油氣田構(gòu)造分為東、西2個高帶。其中,太古界潛山油藏主要位于構(gòu)造東高帶,屬于風(fēng)化體塊狀儲集層地貌潛山。

        綜合采用巖心井壁取心薄片分析、巖心描述統(tǒng)計、常規(guī)測井、FMI井壁成像測井、聲波全波列測井及地球物理綜合識別技術(shù)對潛山儲層和裂縫分布特征進(jìn)行了研究[1-2],將潛山儲層劃分為風(fēng)化殼、半風(fēng)化殼與基巖,儲層巖性以淺灰色片麻巖及其形成的碎裂巖為主,其儲集空間為裂縫、溶蝕孔隙及碎裂粒間孔隙,測井解釋儲層總孔隙度平均為6.8%,裂縫平均孔隙度為1.08%,平均滲透率為260×10-3~900×10-3μm2,基質(zhì)平均孔隙度為5.72%,小柱樣滲透率多小于1×10-3μm2。裂縫是該儲層最主要的儲集空間和油氣滲流通道,鏡下觀察裂縫多呈樹枝狀或網(wǎng)狀(圖1),巖心觀察及成像測井資料顯示,潛山裂縫傾角以發(fā)育中高角度(20~60°)為主,走向主要有NE、NW和EW向。

        2 高產(chǎn)井開發(fā)特點

        2.1 油井初期產(chǎn)量高,非均質(zhì)性較強,平面產(chǎn)能差異較大

        潛山油藏完鉆井型主要有水平井和定向井(包括4口水平井、2口定向井),油藏開發(fā)初期,單井日產(chǎn)油在500 m3/d以上的5口油井,一般生產(chǎn)壓差在1.5~3.5 MPa之間,采油指數(shù)最高的A17h水平井位于構(gòu)造高部位,投產(chǎn)初期使用?6.35 mm油嘴,日產(chǎn)油為 1 600 m3/d,生產(chǎn)壓差為 0.98 MPa,采油指數(shù)高達(dá)1 525 m3/(d·MPa)。

        統(tǒng)計資料較多的生產(chǎn)井產(chǎn)能差異大,累計產(chǎn)油最高的A17h井為25.3×104m3,最少的A35s井只有6.91×104m3,采油指數(shù)相差5~30倍,除了投產(chǎn)時間有一定影響外,主要跟生產(chǎn)層位有關(guān)。因此,從潛山帶生產(chǎn)井距離潛山頂部海拔高差與產(chǎn)量的關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn),潛山內(nèi)部半風(fēng)化殼與基巖段生產(chǎn)井初期日產(chǎn)油為200~500 m3/d,風(fēng)化殼及上部坡積砂巖段生產(chǎn)井4口,初期日產(chǎn)油穩(wěn)定在800~1 600 m3/d,表明淺層油井產(chǎn)能好于深層產(chǎn)能。

        圖1 JZ25-1S油田片麻巖微觀裂縫特征

        2.2 高產(chǎn)井穩(wěn)產(chǎn)期主要受地層能量制約

        潛山油藏能量和含水變化是影響潛山裂縫性油藏開發(fā)效果的2個重要因素。根據(jù)研究區(qū)潛山油藏地質(zhì)綜合分析認(rèn)為,該油藏水體能量有限,隨著開發(fā)過程的進(jìn)行,地層能量不斷虧空。從典型單井的生產(chǎn)曲線可以看出(圖2),全區(qū)多數(shù)井和A18井一樣,生產(chǎn)初期產(chǎn)能高,但在開發(fā)過程中,地層流壓下降速度快,地層能量虧空大,油井基本沒有穩(wěn)產(chǎn)期。而含水基本處于2%以下,油井仍處于無水采油期,也體現(xiàn)出該區(qū)底水能量不強的特點。

        圖2 典型油井日生產(chǎn)曲線(A18井)

        2.3 高產(chǎn)井井口溫度高

        潛山油藏的高產(chǎn)井正常生產(chǎn)時,井口溫度一般都在35~75℃之間。對于不含水的油井來說,一般生產(chǎn)井產(chǎn)液量越高,井口溫度也越高。當(dāng)日產(chǎn)油大于1 000 m3/d,井口溫度約為65℃;當(dāng)日產(chǎn)油為500~1 000 m3/d時,井口溫度為55~65℃;當(dāng)日產(chǎn)油小于500 m3/d時,井口溫度為45~55℃。根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律顯示,產(chǎn)液量越低,井口溫度變化幅度越大;在產(chǎn)量相同情況下,含水油井的溫度高于不含水的油井的溫度。即使在產(chǎn)量穩(wěn)定的情況下,隨著開采時間增長,井口溫度不但不下降,還略有上升,這是因為隨著油井累計產(chǎn)量的增加,油水界面上升,深部溫度高的底水不斷向潛山頂部油井流動,反映出潛山內(nèi)幕含有一定體積的水體存在。

        2.4 完井方式采用篩管完井

        根據(jù)國內(nèi)外潛山油氣田的經(jīng)驗,完井方式可以分為防砂型和非防砂型。美國、墨西哥、埃及等國家及中國的遼河油田都以尾管射孔為主,裸眼完井只占極少數(shù);伊朗、伊拉克等中東國家及中國部分油田多采用先期裸眼完井方式[3-5]。而對裂縫性變質(zhì)巖潛山油藏的儲層,巖性較堅硬、致密,井壁穩(wěn)定不易坍塌,可以不考慮防砂,采取非防砂完井方式。JZ25-1S裂縫性潛山油藏儲層完井方法采用下篩管+盲管(封堵特殊巖性段)簡易防砂的裸眼完井方式,油層完全裸露,使油層具有最大的滲流面積,產(chǎn)能較高。

        3 高產(chǎn)井產(chǎn)能影響因素分析

        3.1 巖性是影響儲集性能及油井產(chǎn)能的基本因素

        依據(jù)巖心觀察和薄片鑒定結(jié)果可知,JZ25-1S油田太古界潛山基底巖性為1套混合巖化的花崗片麻巖,巖性較單一,鏡下具明顯碎裂結(jié)構(gòu)。按照長石礦物的種類及其相對含量可細(xì)分為斜長片麻巖和二長片麻巖。

        斜長片麻巖和二長片麻巖的組成礦物均包括長石(斜長石和鉀長石等)、石英、少量暗色礦物及方解石等副礦物,其區(qū)別主要在于長石中斜長石和鉀長石的含量不同。斜長片麻巖中石英、斜長石含量占40% ~70%[1],暗色礦物含量多小于30%[6],而石英、斜長石均屬脆性粒狀礦物,在構(gòu)造應(yīng)力下易產(chǎn)生裂縫,暗色礦物為相對韌性礦物,不易產(chǎn)生裂縫。平面分布上,研究區(qū)儲層巖性中的暗色礦物由西往東逐漸減少;而在北東往南西走向上,黑云母減少,角閃石增加,暗色礦物總量上無明顯規(guī)律??傮w上來說,JZ25-1S潛山巖性整體變化不大,屬于片麻巖類及其碎裂巖類,其中的暗色礦物的含量變化對儲集層有一定的影響。而巖性對產(chǎn)能的影響也存在,構(gòu)造北部暗色礦物含量高的斜長片麻巖仍然可以獲得高產(chǎn)。

        3.2 構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度是潛山油藏高產(chǎn)的關(guān)鍵因素

        斷裂作用形成的各級裂縫是控制有效油氣儲層的關(guān)鍵因素,油氣顯示較好的井段均與裂縫發(fā)育程度有關(guān)。裂縫在空間的分布受各構(gòu)造期次的應(yīng)力場及巖性控制,其規(guī)律十分復(fù)雜。

        影響潛山儲層發(fā)育的因素有巖性、古地貌、埋深、風(fēng)化作用、潛水和構(gòu)造運動等。潛山油藏的形成與演化主要受構(gòu)造活動特別是斷裂作用的影響,是裂縫形成、發(fā)育、分布及演化的主要控制因素[7]。變質(zhì)巖潛山儲層的儲集空間以裂縫為主,巖性和斷層是影響裂縫發(fā)育的主要因素。隨著淺色礦物增加,巖石脆性增大,裂縫發(fā)育程度增強,儲集性能變好。在斷層附近,受斷層兩盤相對運動所產(chǎn)生的擾動應(yīng)力作用,碎裂巖裂縫發(fā)育,儲集性能較好。由于受印支、燕山和喜山等多期強烈構(gòu)造運動和長期風(fēng)化剝蝕的影響,太古界變質(zhì)巖潛山頂面風(fēng)化殼及內(nèi)幕層中以裂縫發(fā)育為主、溶蝕為輔的良好儲集空間[8]。通過對研究區(qū)變質(zhì)巖儲層特征進(jìn)行分析認(rèn)為,研究區(qū)潛山儲層受巖性、構(gòu)造運動及風(fēng)化溶蝕作用等因素影響,構(gòu)造運動是主控因素;基巖巖性較為單一;而風(fēng)化溶蝕作用對于儲集空間有一定影響,主要是對裂縫儲層的進(jìn)一步改造。

        以裂縫數(shù)值模擬預(yù)測為主,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造和多種裂縫預(yù)測技術(shù)綜合分析得出,JZ25-1S變質(zhì)巖儲集層裂縫的主要展布方向為與大斷裂平行的北東—南西向和與大斷層斜交的北北西—南南東向。裂縫發(fā)育與斷層關(guān)系十分密切,斷層附近往往是裂縫較為發(fā)育的區(qū)域,依據(jù)反演結(jié)果進(jìn)行儲層預(yù)測可知,縱向上JZ25-1S潛山的風(fēng)化殼—半風(fēng)化殼裂縫儲層發(fā)育;平面上裂縫儲層主要集中發(fā)育于中部的2、7井區(qū)和北面的1、8井區(qū)(圖3)。其中,2、7井區(qū)已實施的開發(fā)井均部署在潛山頂部50 m范圍內(nèi),最終均獲高產(chǎn)。

        圖3 風(fēng)化殼—半風(fēng)化殼有效裂縫儲層厚度

        3.3 水平井開發(fā)提高油井采油指數(shù),是保持油井長期高產(chǎn)的重要因素

        JZ25-1S潛山開發(fā)井完鉆井井型主要有水平井和定向井2類。裂縫性儲層在研究區(qū)西部翹傾構(gòu)造高部位發(fā)育,潛山的局部高點控制潛山儲集層的分布。此外,構(gòu)造頂部的風(fēng)化殘積物是變質(zhì)巖潛山中最好的儲集層類型之一,其孔隙類型以類似于砂礫巖粒間孔隙的塊體間孔隙及其溶蝕擴(kuò)大孔隙為主,孔滲性較好,但該優(yōu)質(zhì)儲層在區(qū)域內(nèi)沒有大面積分布,主要分布于局部高點相對較高位置的寬緩斜坡區(qū)[8]。其中,已投產(chǎn)開發(fā)水平井也主要分布在該構(gòu)造高部位的優(yōu)質(zhì)儲層中,再加上中高角度裂縫的上下溝通及水平井自身的優(yōu)勢,采用水平井開發(fā)可大大提高油井采油指數(shù),擴(kuò)大連通范圍,增加控制可動儲量,開發(fā)后的實際情況也表明,水平井初期產(chǎn)能為定向井的2~3倍;生產(chǎn)6個月以上,水平井產(chǎn)能仍為定向井的3倍左右,且基本不含水,處于無水采油期,表明了采用水平井開發(fā)是保持潛山油藏油井長期高產(chǎn)的重要因素之一。

        4 潛山裂縫性油藏高效開發(fā)建議

        4.1 井網(wǎng)不斷優(yōu)化調(diào)整,提高儲量動用率

        JZ25-1S變質(zhì)巖潛山油藏的原油主要聚集在基巖儲集空間內(nèi),儲層非均質(zhì)性極強。早期采用定向井不規(guī)則三角形井網(wǎng)開發(fā),開發(fā)過程中逐步優(yōu)化調(diào)整開發(fā)方案,在構(gòu)造頂部部署水平井開發(fā),逐步提高原油儲量動用率,極大地改善油田的整體開發(fā)效果,保證了水平段最大程度上鉆遇裂縫儲層,擴(kuò)大泄油面積,最終均獲得單井高產(chǎn)。

        4.2 底部人工注水保持地層壓力,提高油藏采收率

        在油田早期對底水水體強弱認(rèn)識不清的情況下,采取油井衰竭開發(fā),動態(tài)監(jiān)測單井含水變化情況,經(jīng)過一段時間的高速、高效開采,發(fā)現(xiàn)位于構(gòu)造低部位的定向井均處于低含水或者不含水狀態(tài),而且潛山各部位油井井底流壓下降較快。因此,最終決定在潛山油藏內(nèi)部構(gòu)造底部試注水,通過注水建立起人工底水,減緩地層壓力下降速度使其最終趨于穩(wěn)定。目前試注水對周邊生產(chǎn)井有一定影響,單井遞減率有所降低,進(jìn)一步的注水效果有待于科學(xué)論證,應(yīng)加強對注水強度、注水部位以及地層壓力的監(jiān)測和注采過程的調(diào)整。

        4.3 加強油藏動態(tài)監(jiān)測與管理,及時進(jìn)行開發(fā)調(diào)整

        潛山油藏的開發(fā)成敗很大程度上取決于油藏地層壓力的保持程度,目前最常用的手段就是注水保壓。因此,需要加強油藏動態(tài)監(jiān)測和管理,應(yīng)用生產(chǎn)測井、同位素檢測及流線模擬等方法監(jiān)測或模擬注入水的水驅(qū)前緣,保證注入水的均勻推進(jìn),及時對油藏注采過程進(jìn)行調(diào)整,防止注入水沿大孔大縫發(fā)生水竄,暴性水淹油井。力爭在合理注水保壓與降低單井含水之間找到平衡點,最大程度上提高潛山油藏的開發(fā)效果。

        5 結(jié) 論

        (1)通過對JZ25-1S油田潛山油藏生產(chǎn)井動態(tài)特征進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)油井初期產(chǎn)能較高,而且位于構(gòu)造高部位的水平井生產(chǎn)能力更強。

        (2)分析控制潛山油藏油井產(chǎn)能的各種因素,認(rèn)為巖性是控制儲集性能及油井產(chǎn)能的基本因素,在全區(qū)巖性變化不大的前提下,對油井產(chǎn)能影響有限;構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度是潛山油藏高產(chǎn)的主控因素,此外,水平井可提高單井產(chǎn)能及控制儲量。

        (3)從潛山油藏的高速高效角度考慮,及時優(yōu)化井網(wǎng)調(diào)整,同時相應(yīng)調(diào)整開發(fā)思路,如提高儲量動用率、實施底部人工注水保持地層壓力、加強油藏動態(tài)監(jiān)測與管理等,可最終提高潛山油藏可采儲量與采收率。

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        [4]李國鋒,王文清,伍小三,等.氣井完井參數(shù)對裂縫性火山巖氣藏產(chǎn)能的影響[J].重慶科技學(xué)院院報,2010,12(2):44-48.

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        編輯 黃華彪

        TE122.2

        A

        1006-6535(2012)04-0029-04

        10.3969/j.issn.1006-6535.2012.04.008

        20110819;改回日期:20111212

        國家重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05057-001)

        汪利兵(1980-),男,工程師,1998年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè),2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)從事油氣油田開發(fā)地質(zhì)研究工作。

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