仲廣軍，王 華，吳蘭平

（中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司試采一廠，江蘇江都 225265）

許莊油田許淺1 斷塊位于高郵凹陷南部，由真1、真2 兩條大斷層所夾持的斷階帶上。2002 年底上報(bào)探明含油面積0.8 km2，探明地質(zhì)儲量181×104t，動(dòng)用地質(zhì)儲量181×104t。主要含油層系為E2d1，儲量分布在E2d11、E2d12兩個(gè)砂層組中。許淺1 斷塊于2001 年底投入試采，2003 年進(jìn)行注水開發(fā)，主要采用邊部＋內(nèi)部點(diǎn)狀注采井網(wǎng)。

該區(qū)E2d11儲層橫向變化較大，E2d12主要為濱淺湖沉積環(huán)境，其沉積微相為沙壩和灘，地層厚度為250～370 m，由南向北地層增厚展布，砂巖厚度由北向南厚度增大，由東向西砂巖儲層發(fā)育相對穩(wěn)定。平面上，砂體分布規(guī)模小，呈土豆?fàn)罘植?，表現(xiàn)出橫向變化大的特征。

1 油藏出砂研究

1.1 目前出砂狀況分析

地層砂可以分為兩種：充填砂和骨架砂。當(dāng)流體流速達(dá)到一定值時(shí)，首先使充填于油層孔道中的未膠結(jié)的砂粒發(fā)生移動(dòng)，油井開始出砂，這類充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地層孔隙通道的作用；反之如果這些充填砂留在地層中，可能堵塞地層孔隙，造成滲透率下降、產(chǎn)量降低，因此充填砂不是防治的對象。當(dāng)流速和生產(chǎn)壓差達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，巖石所受的應(yīng)力達(dá)到或超過它的強(qiáng)度，造成巖石結(jié)構(gòu)破壞，使骨架砂變成松散砂，被流體帶走，引起油井大量出砂。油井出砂大體分為兩個(gè)階段：（1）由骨架砂變成自由砂，這是導(dǎo)致出砂的必要條件；（2）自由砂的移動(dòng)。

只有滿足這兩個(gè)條件后才會(huì)引起出砂，對于第一階段來說，應(yīng)力因素：如井眼壓力，原地應(yīng)力狀態(tài)、巖石強(qiáng)度等是影響出砂的主要因素；液力因素：如流速、滲透率、粘度以及兩相或三相流動(dòng)的相對滲透率等的作用主要表現(xiàn)在出砂的第二階段即運(yùn)移由于剪切破壞而形成的松散砂。

1.2 出砂生產(chǎn)參數(shù)

經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)：絕大部分巖體都具有彈性體的特征。而波動(dòng)理論及測井實(shí)踐表明：聲波在彈性介質(zhì)中的傳播速度與其力學(xué)特征密切相關(guān)。因此，以聲波測井資料為基礎(chǔ)，結(jié)合密度、井徑、自然電位、自然伽瑪?shù)葴y井資料可以進(jìn)行地層強(qiáng)度連續(xù)預(yù)測，然后計(jì)算地層的出砂指數(shù)，進(jìn)而計(jì)算地層的極限生產(chǎn)壓差和臨界產(chǎn)量。

1.2.1 臨界生產(chǎn)壓差

（1）Mohr-Coulomb 準(zhǔn)則法：根據(jù)摩爾-庫倫準(zhǔn)則，得到油井不出砂最小井底壓力，即臨界井底流壓為：

所以油井開始出砂時(shí)臨界生產(chǎn)壓差為：

ΔPcr＝Pe－Pwcr

式中：Δtp為縱波聲波時(shí)差，s/m；Vd為泥質(zhì)含量；ρ巖石密度，g/cm3；H 為油藏中部深度，m；ν 為泊松比一般小于0.25；σzo為上覆巖層壓力，MPa；Pe為油藏外邊界處壓力MPa；β 為孔隙彈性介質(zhì)Biot 常數(shù)。

（2）蘇聯(lián)學(xué)者：前蘇兩學(xué)者以巖層切向應(yīng)力應(yīng)小于巖石顆粒的固結(jié)力學(xué)為基礎(chǔ)，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)求出防止油井出砂的最低流壓方程：

其中：Pwcr為油井井底流壓，MPa；ρ 為巖石密度，kg/m3；β 為巖石壓縮系數(shù)，1/MPa；g 為重力加速度，9.8m/s2；H 為深度，m；φ 為地層傾角；μ 為泊松比；α 巖石顆粒摩擦系數(shù)；c 為巖石內(nèi)聚力，MPa。

利用巖石力學(xué)和蘇聯(lián)學(xué)者方法計(jì)算臨界生產(chǎn)壓差結(jié)果基本保持一致，如果取安全系數(shù)0.8，則最大即臨界生產(chǎn)壓差為0.6 MPa，而且均有出砂可能?？梢姡鶕?jù)許淺1 斷塊實(shí)際情況以及計(jì)算結(jié)果來看，單純利用油藏工程進(jìn)行控砂很難實(shí)現(xiàn)（見表1）。

1.2.2 臨界速度 從Bratli 模型計(jì)算臨界速度表和巖石力學(xué)臨界生產(chǎn)壓差計(jì)算臨界速度結(jié)果可以看出許淺1 斷塊為0.269 m3/d·m，如果采用直井10 m 進(jìn)行開發(fā)，臨界產(chǎn)液量分別為2.69 m3/d，即使小于臨界值，也存在局部出砂可能性，所以，許淺1 塊使用臨界速度生產(chǎn)避免出砂不可行。

表1 許淺1 塊臨界生產(chǎn)壓差計(jì)算結(jié)果

表2 臨界速度對比結(jié)果

2 剩余油規(guī)律研究

2.1 目前剩余油分布狀況

為使剩余油描述區(qū)域化，在各小層平面剩余油分析中，根據(jù)整體地質(zhì)特征及斷層分布情況，將許淺1 塊區(qū)域劃為三部分進(jìn)行研究。

2.1.1 E2d11-3、E2d11-4剩余油飽和度 兩小層砂體發(fā)育面積較小，儲層搌布性差，儲量較小，目前剩余油飽和度受邊水作用以及注水井許淺1-4 井影響，同時(shí)受砂體邊界控制，生產(chǎn)井許淺1-3 井周圍飽和度在0.5~0.6 之間，但大部分水淹嚴(yán)重。

2.1.2 E2d12-1剩余油飽和度 圖3 為許淺1 斷塊E2d12-1小層上下韻律段目前剩余油飽和度分布圖，從圖中可以看出：（1）邊水侵入首先進(jìn)入小層底部，上部飽和度較高；剩余油飽和度為0.45 左右；（2）區(qū)域3 邊水侵入最為嚴(yán)重，純油區(qū)為區(qū)域3 東部及北部斷層附近，其他位置基本上處于完全邊水侵入?yún)^(qū)域；（3）區(qū)域1 基本上動(dòng)用程度很低，飽和度較高，均在0.6 以上；（4）區(qū)域2靠近北部小斷層附近飽和度較高，有一定潛力。

2.1.3 E2d12-2、E2d12-4剩余油飽和度 從圖4、圖5 中可以看出：該小層為土豆?fàn)顔紊绑w，面積小，飽和度為0.6。

2.1.4 E2d12-3剩余油飽和度 圖6 為許淺1 斷塊E2d12-3小層上下韻律段目前剩余油飽和度分布圖，從圖中可以看出：（1）該小層剩余油飽和度表現(xiàn)為上部飽和度高，下部飽和度低；（2）區(qū)域3 范圍內(nèi)砂體動(dòng)用程度較低，飽和度基本上在0.6 以上，但是含油面積??；（3）區(qū)域2 飽和度高的位置在許淺1 井與許淺1-8 井連線東北部，飽和度在0.6 以上。

圖1 E2d11-3 小層目前剩余油飽和度

圖2 E2d11-4 小層目前剩余油飽和度

圖3 E2d12-1 目前剩余油飽和度

圖4 E2d12-2 小層目前剩余油飽和度

圖5 E2d12-4 小層目前剩余油飽和度

2.1.5 E2d12-5剩余油飽和度 圖7 為許淺1 斷塊E2d12-5小層上下韻律段目前剩余油飽和度分布圖，從圖中可以看出：（1）區(qū)域1 為純水；（2）區(qū)域2 在靠近東部斷層附近有砂體分布，但面積較小，飽和度在0.55 以上；（3）該小層主要含油面積為區(qū)域3，內(nèi)部飽和度呈現(xiàn)上高下低的分布，上面飽和度在0.6 以上，下面在0.52 以上；（4）區(qū)域2 受邊水所控制，越靠近東北部斷層，飽和度越高。

2.1.6 E2d12-8剩余油飽和度 從圖8 中可以看出：該小層基本上處于油水過渡帶范圍內(nèi)；飽和度最高的位置位于許淺1-19 井周圍，飽和度為0.6 左右，其他位置飽和度逐步降低至純水狀態(tài)。

圖6 E2d12-3 目前剩余油飽和度

圖7 E2d12-5 目前剩余油飽和度

圖8 E2d12-8 小層目前剩余油飽和度

2.2 區(qū)域剩余油分析

從表3 許淺1 斷塊小層統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：（1）剩余地質(zhì)儲量/剩余可采儲量集中在E2d12-1、E2d12-3和E2d12-5小層；從飽和度分布來看，層內(nèi)上部剩余油飽和度略大于下部；（2）各小層含油面積內(nèi)剩余油飽和度平均值在0.5 以上，其中E2d12-1、E2d12-3小層內(nèi)部頂部剩余油飽和度在0.6 以上，飽和度較高。

從許淺1 斷塊目前剩余油狀況來看，主要調(diào)整工作重點(diǎn)應(yīng)放在完善注采井網(wǎng)上。

3 小井距可行性論證

3.1 合理井網(wǎng)密度法

根據(jù)胡斯努林法改進(jìn)和完善的公式：

式中：ER為最終采收率，小數(shù)；n 為井網(wǎng)密度，口/平方千米；k 為有效滲透率，μm2；μo為地下原油粘度，mPa·s。

合理井網(wǎng)密度為單位面積加密到最后一口井時(shí)的井網(wǎng)密度，在這個(gè)井網(wǎng)密度條件下，最后一口加密井新增可采儲量的價(jià)值等于這口井基本建設(shè)總投資和投資回收期內(nèi)操作費(fèi)用的總和，由此則有：

表3 許淺1 斷塊小層統(tǒng)計(jì)結(jié)果

式中，V-單位面積儲量，×104t/km2；△ERV-每平方公里新增可采儲量。由此，便可在計(jì)算機(jī)上用試湊法算得合理井網(wǎng)密度，再代回式中便可反求出經(jīng)濟(jì)合理采收率。

按照油價(jià)3 000 元/噸，許淺1 斷塊鉆井成本250萬元計(jì)算，可以看出合理井網(wǎng)密度為32.4 口/平方千米，許淺1 斷塊含油面積約0.80 km2，合理井?dāng)?shù)為26口，從目前許淺1 斷塊總井?dāng)?shù)21 口可以看出，還有5口井余地，但具體還要考慮許淺1 斷塊實(shí)際含油情況以及剩余油分布狀況。

4 認(rèn)識與建議

（1）從許淺1 斷塊目前剩余油狀況來看，主要調(diào)整工作重點(diǎn)應(yīng)放在完善注采井網(wǎng)上。

（2）巖石力學(xué)和蘇聯(lián)學(xué)者方法計(jì)算許淺1 斷塊臨界生產(chǎn)壓差結(jié)果基本保持一致，取安全系數(shù)0.8，則最大即臨界生產(chǎn)壓差為0.6 MPa，可見，只要投入生產(chǎn)，基本上均會(huì)出砂，所以單純利用油藏工程降低生產(chǎn)壓差進(jìn)行控砂很難實(shí)現(xiàn)。

（3）許淺1 斷塊臨界速度為0.269 m3/d·m，如果采用直井10 米進(jìn)行開發(fā)，臨界產(chǎn)液量分別為2.69 m3/d，但是即使小于臨界值生產(chǎn)，也存在局部出砂可能性，所以，該塊使用臨界速度生產(chǎn)來避免出砂不可行。

（4）在現(xiàn)有注采井網(wǎng)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)解決平面矛盾，實(shí)施平面上加密完善，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)少采，控制儲層出砂，同時(shí)兼顧構(gòu)造西部的滾動(dòng)評價(jià)。

（5）對于目前出砂嚴(yán)重井，應(yīng)注重從工藝的角度進(jìn)行防砂，依靠最低生產(chǎn)壓差方法一方面難以控制，另一方面就儲層狀況而言，在臨界生產(chǎn)壓差下不能滿足正常開發(fā)要求。

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