黃映仕 余國(guó)達(dá) 羅東紅 鄒曉萍 昌建波 曾有良

（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司 廣東深圳 518067）

黃映仕，余國(guó)達(dá)，羅東紅，等.惠州25-3油田薄層油藏自流注水開(kāi)發(fā)試驗(yàn)［J］.中國(guó)海上油氣，2015，27（6）：74-79.

珠江口盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣藏多為基底隆起上繼承性發(fā)育的低幅度披覆背斜，儲(chǔ)層物性和原油物性普遍較好，已證實(shí)利用地層的天然能量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕大部分塊狀主力油藏的開(kāi)發(fā)［1-4］。近年來(lái)，隨著油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、增儲(chǔ)挖潛工作的深入開(kāi)展，薄層油藏、低滲油藏、巖性小油藏等非主力油藏的開(kāi)發(fā)利用顯得越來(lái)越緊迫。然而，由于天然地層能量不足，這類非主力油藏的產(chǎn)量遞減快而難以維持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，最終采收率往往很低。例如，惠州25-3油田薄層油藏L30up在投產(chǎn)不久便因井下供液不足而無(wú)法正常生產(chǎn)，測(cè)壓結(jié)果證實(shí)該油藏需要注水補(bǔ)充能量開(kāi)發(fā)，但開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮注水方案，為節(jié)約開(kāi)發(fā)成本平臺(tái)也沒(méi)有為后期可能的注水預(yù)留空間，因此如何經(jīng)濟(jì)有效地在空間受限的海上平臺(tái)補(bǔ)充地層能量以提高采收率，成為該油藏開(kāi)發(fā)中急需破解的一大難題。經(jīng)初步分析，借鑒國(guó)外和我國(guó)海上個(gè)別油田的成功案例［5-10］，在珠江口盆地惠州25-3油田首次提出了自流注水的解決思路。鑒于L30up薄層實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)與油藏模型預(yù)測(cè)相差甚遠(yuǎn)，且因?qū)颖《鴮?dǎo)致常規(guī)地震方法無(wú)法分辨，首先選用了高分辨率地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演并結(jié)合地質(zhì)沉積微相技術(shù)開(kāi)展地震、地質(zhì)、油藏一體化研究，實(shí)現(xiàn)薄層油藏的精細(xì)描述，為注水井位和供水層優(yōu)選提供可靠基礎(chǔ)；同時(shí)進(jìn)行取樣并開(kāi)展了包括配伍性在內(nèi)的注水可行性實(shí)驗(yàn)室分析研究以及完井方案設(shè)計(jì)，最終推薦了初期關(guān)停構(gòu)造邊部低效生產(chǎn)井實(shí)施自流注水、后期再按需要做優(yōu)化調(diào)整的解決方案。通過(guò)應(yīng)用示蹤劑、試井、生產(chǎn)測(cè)井、隨鉆測(cè)壓等技術(shù)對(duì)該薄層油藏自流注水實(shí)現(xiàn)有效地動(dòng)態(tài)監(jiān)控，證實(shí)了該方案經(jīng)濟(jì)可行，可提高最終采收率達(dá)20%以上，為我國(guó)海上類似的油氣藏開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了一條新途徑。

1 自流注水方案的提出

L30up油藏是惠州25-3油田的主力油藏之一，含油面積約4 km2，儲(chǔ)層厚度2～3 m，孔隙度19%～23%，滲透率500～4 500 mD，為三角洲前緣河口壩及遠(yuǎn)砂壩沉積。該油藏HZ25-3-8井于2010年3月投產(chǎn)，獲得初產(chǎn)318 m3／d；同年11月水平井HZ25-3-6井投產(chǎn)后這2口井產(chǎn)量開(kāi)始快速遞減，于2011年2月開(kāi)始因井下供液不足不得不采用間歇生產(chǎn)，并于2012年初開(kāi)始出現(xiàn)無(wú)法正常開(kāi)泵生產(chǎn)的情況，這時(shí)L30up油藏的采出程度只有10%。

為盡快查明生產(chǎn)異常的原因，先后對(duì)L30up油藏的生產(chǎn)井開(kāi)展了生產(chǎn)測(cè)井、井下測(cè)壓等作業(yè)，在HZ25-3-8井和HZ25-3-10P井測(cè)得的油藏壓降超過(guò)7 MPa，證實(shí)該層需要注水補(bǔ)充能量開(kāi)發(fā)。同時(shí)在HZ25-3-3井發(fā)現(xiàn)，不管是開(kāi)井還是關(guān)井都存在其他產(chǎn)層向L30up層嚴(yán)重倒灌的現(xiàn)象（表1），關(guān)井時(shí)倒灌液量高達(dá)266 m3／d。受到這種倒灌現(xiàn)象的啟發(fā)，為經(jīng)濟(jì)快速恢復(fù)L30油藏生產(chǎn)，提出了通過(guò)自流注水來(lái)實(shí)現(xiàn)地層能量補(bǔ)充的方案。

表1 HZ25-3-3井生產(chǎn)測(cè)井結(jié)果匯總Table 1 PLT results summary of Well HZ25-3-3 m3／d

2 自流注水方案設(shè)計(jì)

2.1 更新油藏地質(zhì)模型

惠州25-3油田區(qū)內(nèi)所有井鉆遇L30層厚度均為2 m多，但生產(chǎn)井動(dòng)態(tài)分析表明該砂體的分布范圍有限，因此在注水方案設(shè)計(jì)之前必須對(duì)原有的大面積分布的L30up席狀砂體模型進(jìn)行更新。由于L30up砂層薄，常規(guī)地震方法無(wú)法分辨，經(jīng)多種方法嘗試，最后選用高分辨率地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演并結(jié)合地質(zhì)沉積微相研究成果，實(shí)現(xiàn)了超薄巖性儲(chǔ)層L30up的精細(xì)描述，并將研究成果轉(zhuǎn)化成更精準(zhǔn)的油藏模型作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)。

2.2 優(yōu)選自流注水井位

由于惠州25-3油田的開(kāi)發(fā)并沒(méi)有按注采井網(wǎng)來(lái)部署，自流注水井只能在現(xiàn)有的生產(chǎn)井中去篩選。注水井位的選擇原則為：一是遠(yuǎn)離L30up層生產(chǎn)井，二是靠近砂體邊界，三是產(chǎn)量低、含水高，四是作業(yè)簡(jiǎn)單、成本低。基于這一原則在油藏模型上進(jìn)行優(yōu)化，HZ25-3-3井因位置適中、產(chǎn)量低、潛力補(bǔ)孔層位少、轉(zhuǎn)注不需增加任何額外投入等條件而被選為第1口自流注水井（圖1），其他適合作為自流注水的井還有HZ25-3-6井、HZ25-3-8井和HZ25-3-9井。數(shù)模研究結(jié)果表明（表2），當(dāng)HZ25-3-3井的注入水推進(jìn)到HZ25-3-6井時(shí)，可把HZ25-3-8井改為注水井，HZ25-3-3井開(kāi)井恢復(fù)生產(chǎn)其他油層，通過(guò)改變自流注入水流動(dòng)方向能夠提高水驅(qū)油效率和采收率。

圖1 惠州25-3油田L(fēng)30up層自流注水后含水飽和度圖Fig.1 Water saturation map of L30up after dump flooding in HZ25-3 oilfield

表2 惠州25-3油田自流注水井位敏感性分析Table 2 Sensitive cases on well locations for dump flooding in HZ25-3 oilfield

2.3 確認(rèn)砂體連通性

盡管惠州25-3油田所有井都鉆遇了L30up油藏，但投產(chǎn)后地層衰竭快的原因可能是水體太小，也可能是砂體之間不連通造成的。如果是后一種情況，自流注水將無(wú)法獲得成功。為弄清L30up層砂體的連通性并解決HZ25-3-6井和HZ25-3-8井在測(cè)壓過(guò)程由于HZ25-3-3井源源不斷的倒灌造成這兩口井的壓力恢復(fù)試井不精確的問(wèn)題，在油田東北部遠(yuǎn)離生產(chǎn)井處鉆領(lǐng)眼井HZ25-3-10P時(shí)首次應(yīng)用了隨鉆地層測(cè)壓工具。測(cè)試結(jié)果表明，L30up層地層壓力相對(duì)較低，只有16.7 MPa，比正常壓力低7 MPa，與生產(chǎn)井HZ25-3-6井和HZ25-3-8井測(cè)壓結(jié)果相符，證實(shí)L30up砂體有較大范圍分布且是連通的，可以通過(guò)注水方式補(bǔ)充L30地層能量。

2.4 優(yōu)選水源層

自流注水的水源層必須符合3個(gè)條件：①物性好、水體大、能量足；②不出砂；③注入流體與注入層是配伍的。經(jīng)地質(zhì)研究，認(rèn)為區(qū)域性廣泛分布、厚達(dá)40～50 m、平均滲透率為500 mD的塊狀砂M10和M16純水層是理想的水源層（圖2）。考慮到已被選為首口注水試驗(yàn)井的HZ25-3-3井已射開(kāi)M22和M27層能量相對(duì)充足、含水高，且生產(chǎn)測(cè)井已證實(shí)有嚴(yán)重倒灌（表1），為節(jié)約成本且避免萬(wàn)一注水失敗后需要的額外堵水作業(yè)投入，最終確定M22和M27層為HZ25-3-3井自流注水的水源層。為確保M22和M27層的流體注入不對(duì)L30up層造成傷害，分析化驗(yàn)了HZ25-3-3井的油水樣和L30up層巖樣，結(jié)果表明產(chǎn)自M27、M22油藏的油和水與L30up地層及流體配伍好，除產(chǎn)出液體中的懸浮固相外，不會(huì)對(duì)注入層造成明顯的傷害。

進(jìn)一步分析了HZ25-3-3井產(chǎn)出液中的懸浮固相，其主要懸浮固體顆粒尺寸最小值為2.28μm，最大值為66.2μm，主要分布在20～50μm；液體中固相懸浮顆粒對(duì)地層存在不同程度的傷害，如15號(hào)巖心注入57μm懸浮顆粒時(shí)，隨著注入體積的不斷增加，注入壓力不斷升高，滲透率不斷下降，說(shuō)明有懸浮顆粒進(jìn)入了巖心并封堵了部分孔喉，但在注入體積達(dá)到20倍時(shí)注入壓力不再變化，此時(shí)的滲透率為62.3 mD（圖3），計(jì)算獲得的滲透率傷害值僅為16.13%。另外，自流注水過(guò)程封堵孔喉的懸浮顆粒也可通過(guò)定期的酸化來(lái)部分或完全移除。

圖2 惠州25-3油田地層對(duì)比圖Fig.2 Stratigraphic correlation map of HZ25-3 oilfield

圖3 HZ25-3-3井15號(hào)巖心注入57μm懸浮顆粒時(shí)的注入關(guān)系曲線Fig.3 Injection curve when suspended particles at grain size 57μm in core 15 of Well HZ25-3-3

3 自流注水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

惠州25-3油田自流注水過(guò)程不僅需要對(duì)生產(chǎn)井地面生產(chǎn)情況進(jìn)行緊密監(jiān)控，還要對(duì)生產(chǎn)井和水源井井底的壓力和產(chǎn)量進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，其重點(diǎn)是注入層吸水能力的監(jiān)測(cè)和油井產(chǎn)水來(lái)源的確認(rèn)。其中，地層壓力監(jiān)測(cè)可以通過(guò)綜合采用井下電潛泵吸入口壓力記錄和有計(jì)劃的地層壓力測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)，而油井產(chǎn)出水來(lái)源確認(rèn)主要應(yīng)用了示蹤劑［11］和試井技術(shù)。

3.1 自流注水過(guò)程注水量監(jiān)測(cè)及吸水能力遞減原因分析

自流注水量可以利用油藏工程方法計(jì)算［12］，但在HZ25-3-3井自流注水過(guò)程觀測(cè)到L30up層的吸水能力不斷下降，自流注水18個(gè)月后吸水指數(shù)由原來(lái)的49 m3／（d·MPa）下降到20 m3／（d·MPa），而且注水初期下降尤為明顯（圖4）；2013年11月當(dāng)自流注入量降至140 m3／d時(shí)，已無(wú)法維持HZ25-3-6井和HZ25-3-8井同時(shí)生產(chǎn)的需要，HZ25-3-8井因產(chǎn)量太低而再次關(guān)停。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分析，認(rèn)為該井吸水指數(shù)下降主要是由于來(lái)自供水層的懸浮固體顆粒堵塞注入層孔喉造成的。

圖4 HZ25-3-3井L30up層吸水指數(shù)變化圖Fig.4 Water absorptivity decrease trend of L30up in Well HZ25-3-3

3.2 自流注入水源的確認(rèn)及判別

1）利用示蹤劑測(cè)試判別。2013年11月底向HZ25-3-3井中投加適合的示蹤劑，2014年5月在距該井326 m外的HZ25-3-6井檢測(cè)到來(lái)自該井的示蹤劑（圖5），證實(shí)了產(chǎn)出水來(lái)自自流注入水。通過(guò)對(duì)示蹤劑出現(xiàn)的時(shí)間、峰值持續(xù)時(shí)間等分析，可以研究自流注入水在地層中的運(yùn)動(dòng)狀況，從而了解水驅(qū)油的效率。

圖5 HZ25-3-6井產(chǎn)出示蹤劑BHSZ-02的含量曲線Fig.5 Content curre of tracer BHSZ-02 in Well HZ25-3-6

2）利用壓力恢復(fù)試井驗(yàn)證。由于來(lái)自HZ25-3-3井的自流注水源源不斷地對(duì)L30up地層能量的補(bǔ)充，直接影響了HZ25-3-6井和HZ25-3-8井的壓力恢復(fù)測(cè)試結(jié)果，主要表現(xiàn)在井儲(chǔ)效應(yīng)大、徑向流段不太明顯等，但過(guò)了徑向流段以后基本上還是能觀察到地層壓力并探測(cè)到明顯的恒壓邊界（圖6），該邊界大約與HZ25-3-8井相距800 m，正好是HZ25-3-8井與水源井HZ25-3-3井的距離，可以認(rèn)為恒壓邊界源于HZ25-3-3井的自流注水。

圖6 HZ25-3-8井壓力及壓力導(dǎo)數(shù)雙對(duì)數(shù)曲線Fig.6 Double logarithmic curve of pressure and pressure derivative for Well HZ25-3-8

4 自流注水實(shí)施效果分析

依照綜合研究結(jié)果，首口自流注水井HZ25-3-3井于2012年5月31日正式關(guān)井，使特高含水的M22和M27層液體自動(dòng)地流到L30up油藏中，實(shí)現(xiàn)了自流注水，不到2d就在L30up層的生產(chǎn)井觀察到了泵吸入口壓力逐步上升，1周內(nèi)便成功地恢復(fù)了HZ25-3-6井和HZ25-3-8井的正常生產(chǎn)（圖7、8），在沒(méi)有任何新增作業(yè)費(fèi)用投入的情況下，全油田共初增產(chǎn)油約159 m3／d，自流注水試驗(yàn)獲得了成功。

圖7 HZ25-3-6井自流注水后的生產(chǎn)曲線Fig.7 Production curve of Well HZ25-3-6 after dump flooding

圖8 HZ25-3-8井自流注水后的生產(chǎn)曲線Fig.8 Production curve of Well HZ25-3-8 after dump flooding

隨著生產(chǎn)井HZ25-3-6井的見(jiàn)水和含水的不斷上升，在通過(guò)示蹤劑技術(shù)確認(rèn)產(chǎn)出水來(lái)自HZ25-3-3井自流注入水后，依據(jù)數(shù)模優(yōu)化研究成果，2014年10月HZ25-3-8井補(bǔ)開(kāi)厚水層M16層后改為自流注水井，改變水驅(qū)油方向，增產(chǎn)效果明顯。觀測(cè)到HZ25-3-6井的泵吸入口壓力由改注前的9 MPa逐步提高到13 MPa，含水率由67%下降到最低的38%，日產(chǎn)油由50 m3增加到160 m3（圖9）。同時(shí)HZ25-3-3井也于2015年5月射開(kāi)K40層后合采，日產(chǎn)油達(dá)到了80 m3。

圖9 HZ25-3-8井改注前后HZ25-3-6井的生產(chǎn)曲線Fig.9 Production curve of Well HZ25-3-6 after dump flooding in Well HZ25-3-8

截至2015年8月，自流注水已為惠州25-3油田累積增產(chǎn)油約15.8萬(wàn)m3，獲得凈收益超4億元人民幣。數(shù)模預(yù)測(cè)結(jié)果表明，自流注水可使該油田增油29萬(wàn)m3，最終采收率可提高23%，最終凈收益將達(dá)到8億元人民幣，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)精細(xì)地質(zhì)油藏研究，在充分利用惠州25-3油田現(xiàn)有低效生產(chǎn)井的基礎(chǔ)上提出了自流注水開(kāi)發(fā)技術(shù)，并詳細(xì)設(shè)計(jì)了該油田自流注水方案。自流注水技術(shù)在惠州25-3油田弱水驅(qū)薄層油藏L30up取得了成功試驗(yàn)，已獲得凈收益超4億元人民幣，為海上類似油藏開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了一條新的途徑。

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