謝升洪，喇全亮，黨 虎，袁耀峰

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白豹油田白155區(qū)裂縫分布規(guī)律及加密調(diào)整研究

謝升洪1，喇全亮2，黨 虎1，袁耀峰1

(1.中國石油長慶油田分公司 第七采油廠，陜西 西安 710200；2.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

以白豹油田白155區(qū)塊長6油層組為研究對象，充分利用基礎(chǔ)地質(zhì)、測井、生產(chǎn)動態(tài)以及各類測試資料，以鄂爾多斯盆地地質(zhì)構(gòu)造背景和巖石力學(xué)理論為指導(dǎo)，通過分析巖石力學(xué)平面非均質(zhì)性、儲層性質(zhì)以及注水開發(fā)對裂縫的影響，區(qū)內(nèi)優(yōu)勢裂縫在北東-南西向活躍；沉積微相帶的展布控制微裂縫的發(fā)育特征，即“相控”規(guī)律；已有的天然裂縫若平行于現(xiàn)今應(yīng)力場，則可能進(jìn)一步擴(kuò)張；與之垂直，隨著注水的進(jìn)行，應(yīng)力場“均一化”使其重新開啟，或新裂縫產(chǎn)生。所以建議在白155區(qū)已識別裂縫水淹帶進(jìn)行井網(wǎng)實(shí)驗(yàn)性調(diào)整，部署加密井10口，對水淹區(qū)域的剩余油進(jìn)行有效挖潛。

白155區(qū)塊、裂縫分布規(guī)律、加密調(diào)整

鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地同時也是重要的能源基地，具有油氣分布范圍廠、含油層段多、油層厚度大而穩(wěn)定等特點(diǎn)，其中，三疊系延長組是主要的低滲透含油層系，由于儲層砂體成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度低，同時物性差、啟動壓力梯度高，嚴(yán)重影響研究區(qū)的油氣開采。因?yàn)榻陙硎徒缣剿鞯臒狳c(diǎn)是如何有效開發(fā)鄂爾多斯盆地特低滲油藏[1]。在我國許多低滲透油田中，儲層裂縫都比較發(fā)育，構(gòu)成裂縫性低滲透油藏。由于裂縫的存在，使得這類油藏的開發(fā)難度較單純低滲透油藏大。注水開發(fā)中，注入水很容易沿裂縫大量竄進(jìn)，使沿裂縫方向上的油井遭到暴性水淹，是裂縫性低滲透油田注水開發(fā)的普遍特征[2-4]。研究區(qū)華慶地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部，該油田三疊系延長組油層裂縫發(fā)育，導(dǎo)致水驅(qū)控制程度減小、產(chǎn)能損失、儲量失控比例在逐年增加，如何提高已開發(fā)裂縫性油藏的開發(fā)效果，降低老區(qū)自然遞減，實(shí)現(xiàn)老油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)將是油田發(fā)展的重中之重。繼續(xù)搞好有效的注水開發(fā)和研究高效的治理措施，為油田搞好“穩(wěn)油控水”，提高采收率已經(jīng)成為西部油田開發(fā)的一個戰(zhàn)略性方向。

本文在區(qū)域構(gòu)造背景分析的基礎(chǔ)上，通過基礎(chǔ)地質(zhì)、測井以及生產(chǎn)動態(tài)資料，綜合分析華慶地區(qū)白豹油田白155區(qū)塊長 6 儲層裂縫發(fā)育規(guī)律，從而進(jìn)行井網(wǎng)實(shí)驗(yàn)性調(diào)整、對剩余油進(jìn)行有效挖潛。

1 裂縫分布規(guī)律研究

1.1 巖石力學(xué)平面非均質(zhì)性的影響

裂縫規(guī)律性分布應(yīng)與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用有關(guān)。裂縫的形成和演化受古構(gòu)造應(yīng)力場控制，古構(gòu)造應(yīng)力場的最大主應(yīng)力方向制約著裂縫的方向，裂縫分布密度與古應(yīng)力場不同級值的應(yīng)力集中區(qū)密切相關(guān)[5]。鄂爾多斯盆地的古構(gòu)造應(yīng)力演化前面已經(jīng)述及，在古構(gòu)造應(yīng)力場的作用下，研究區(qū)延長組地層發(fā)育較多裂縫，裂縫方向主要有燕山期形成的E-W向裂縫、S-N向裂縫及喜山期形成的NE向裂縫。剪性閉合縫在E-W向和S-N向裂縫占較大比重，而張性縫在NE向裂縫占較大比重。主應(yīng)力方向控制了延長組裂縫的走向以北東一南西向?yàn)橹鳌，F(xiàn)今鄂爾多斯盆地最大主應(yīng)力方向主要為北東向(62.50°～78.50°)，最小主應(yīng)力方向主要為北西向(332.50°～348.50°)[6]。

通常來說，裂縫在低滲透特征的砂巖儲層中易發(fā)育，但受現(xiàn)今應(yīng)力場的影響，一方面平行于現(xiàn)今鄂爾多斯盆地最大主應(yīng)力方向的NE向裂縫有較高的開啟程度，這種裂縫一般為主滲流裂縫，其特征有地下開度大，裂縫之間連通性好，有較高的滲透率，有很小的壓力即可開啟；另一方面，人工壓裂改造形成的裂縫按照NE向展布，同時有溝通之前的天然裂縫系統(tǒng)的作用，導(dǎo)致注入水在NE向裂縫中較為活躍[7]。另外，由于受區(qū)域現(xiàn)代應(yīng)力場、局部構(gòu)造應(yīng)力場及巖性、層厚等內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制下，裂縫具有多向性特征[8]。

1.2 儲層性質(zhì)對裂縫發(fā)育的影響

巖石成份、顆粒大小、均一度及孔隙度等都對儲層裂縫的發(fā)育有較大的影響。當(dāng)巖石具有較高脆性組份時，其裂縫的發(fā)育程度高，相反，含低脆性組份巖石裂縫發(fā)育程度低。巖石顆粒和孔隙度也影響著儲層裂縫的發(fā)育，當(dāng)巖石顆粒變小，孔隙體積減小，使巖石變得致密，因而其強(qiáng)度變大，更容易發(fā)生彈性變形，同時會表現(xiàn)出破裂變形，這樣的巖石更容易形成裂縫[9]。所以當(dāng)巖石中含有高脆性組份、較小顆粒、小孔隙體積及較多砂質(zhì)成份時更易發(fā)育裂縫。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，白155區(qū)儲層粉砂巖中裂縫分布頻率最高，泥質(zhì)粉砂巖次之(見圖1)。

通過裂縫與單巖層厚度(中間沒有夾層)關(guān)系統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，具有較好的線性關(guān)系，隨著單巖層厚度增大，裂縫間距增大，裂縫密度減小。從金鎖關(guān)剖面、平?jīng)銎拭鎸雍衽c裂縫間距關(guān)系圖可以看到，層厚越厚，裂縫間距就越大，層厚越薄，裂縫密度就越大。

圖1 巖性與裂縫分布關(guān)系圖

圖2 金鎖關(guān)剖面層厚與裂縫間距關(guān)系圖

圖3 平?jīng)銎拭鎸雍衽c裂縫間距關(guān)系圖

因此裂縫發(fā)育區(qū)多為層厚較薄粉砂巖區(qū)域。研究區(qū)長6油層組為三角洲前緣-深湖半深湖濁積扇沉積體系，白155區(qū)微裂縫主要分布在水下濁積扇扇中邊部，該區(qū)域粉砂巖較為發(fā)育，砂層厚度相對較薄?？梢娢⒘芽p的發(fā)育特征受沉積微相帶展布的控制，即“相控”規(guī)律。

1.3 注水開發(fā)對裂縫的影響

由于不同組系裂縫的滲流和壓力敏感性特征，在油田注水開發(fā)過程中，隨著注水開發(fā)的持續(xù)進(jìn)行，以注水井為中心的局部應(yīng)力場向“均一化”發(fā)展。而應(yīng)力場“均一化”會導(dǎo)致垂直于最大主應(yīng)力方向的儲層破裂或者原先存在的裂縫開啟，注入水將沿此裂縫竄進(jìn)，造成油井暴性水淹。

隨著注水時間與累注量增加，儲層高滲開啟延伸，含水上升加快。

關(guān)160-123井2007年8月、2008年6月、2009年5月進(jìn)行了三次測壓實(shí)驗(yàn)，從三年雙對數(shù)擬合曲線特征看到，近井區(qū)域受到高壓水流沖刷，地層微裂縫有開啟現(xiàn)象，裂縫半長從50 m延長至150 m，連續(xù)三年測試裂縫半長逐年增長(圖5)。

圖4 低滲透裂縫儲層注水開發(fā)中后期應(yīng)力均一化示意圖

圖5 關(guān)160-123井三年雙對數(shù)擬合曲線

1.4 裂縫分布規(guī)律

研究區(qū)優(yōu)勢裂縫方位受以北東-南西向現(xiàn)代應(yīng)力場控制作用明顯，使得該方向的巖石孔隙度和滲透率及連通性較好，裂縫在該方向活躍。同時，由于受區(qū)域現(xiàn)代應(yīng)力場、局部構(gòu)造應(yīng)力場及巖性、層厚等內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制下，裂縫具有多向性特征。

沉積微相帶的展布控制微裂縫的發(fā)育，即“相控”規(guī)律。白155區(qū)長6油層組為三角洲前緣-深湖半深湖濁積扇沉積體系，微裂縫主要分布在水下濁積扇扇中邊部，該區(qū)域粉砂巖較為發(fā)育，砂層厚度相對較薄。

已有的天然裂縫若平行于現(xiàn)今應(yīng)力場，則可能進(jìn)一步擴(kuò)張；與之垂直，則處于閉合狀態(tài)，隨著注水的進(jìn)行，應(yīng)力場“均一化”使其重新開啟，或新裂縫產(chǎn)生。動態(tài)表現(xiàn)為隨著注水壓力的不斷升高，油井生產(chǎn)較長一段時期后突然水淹。

2 裂縫對開發(fā)的影響

當(dāng)油氣井位于低滲透砂巖儲層上時，裂縫是決定生產(chǎn)能力的關(guān)鍵因素。在低滲透砂巖儲層中，由于成巖作用形成的次生粘土礦物和微孔隙對裂縫有束縛作用，降低了儲層的可動油飽和度。而裂縫發(fā)育程度影響著可動油飽和度，因?yàn)榱芽p在低滲透砂巖油氣儲層中的作用是溝通其滲流特征基質(zhì)孔隙，增加儲層滲透率，提高可動油飽和度，從而提升油氣井生產(chǎn)能力[10]。

從前人研究成果看，白豹地區(qū)長6油藏裂縫發(fā)育具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，對儲層壓裂改造時應(yīng)該注意裂縫發(fā)育程度、類型、走向，然而通過對白豹地區(qū)長6層段裂縫研究認(rèn)為：裂縫的發(fā)育位置對儲層產(chǎn)能有著更為重要的控制作用。如果在儲層中有未延伸到圍巖的裂縫，這些裂縫對儲層的滲透性貢獻(xiàn)很大，雖然是微裂縫，但是經(jīng)過壓裂改造，天然裂縫的張開度會明顯變大，裂縫延伸距離變大，從而對儲層產(chǎn)能具有積極作用。

3 裂縫區(qū)井網(wǎng)加密調(diào)整分析

3.1 井網(wǎng)適應(yīng)性分析

通過菱形反九點(diǎn)主側(cè)向壓力，水淹狀況等綜合分析，目前白155北區(qū)側(cè)向井初期日產(chǎn)液3.48 m3/d，日產(chǎn)油2.22 t/d，含水37.7%，目前日產(chǎn)液1.95 m3/d，日產(chǎn)油1.44 t/d，含水27.1%，主向井初期日產(chǎn)液3.58 m3/d，日產(chǎn)油2.42 t/d，含水30.0%，目前日產(chǎn)液1.62 m3/d，日產(chǎn)油1.31 t/d主向井，含水22.7%，，主側(cè)向井初期、目前生產(chǎn)基本相當(dāng)，壓力保持水平相當(dāng)側(cè)向井水淹井比例相對略高，但呈區(qū)域性，反映裂縫與井網(wǎng)基本適配，且總體含水率較低，可適當(dāng)加強(qiáng)注水(圖6～圖7)。

圖6 白155北區(qū)主側(cè)向水淹狀況對比圖(含已關(guān)井)

白155南區(qū)西部及東部裂縫較為發(fā)育，分別采用380×150 m、530×120 m五點(diǎn)法井網(wǎng)，東北部采用變菱形反九點(diǎn)法，從見效及壓力保持水平看，井網(wǎng)基本適配。但白155南區(qū)平均含水率、水淹井比例及壓力保持水平均較白155北區(qū)高，尤其是東部區(qū)域，建議執(zhí)行溫和的注水政策，并在水淹區(qū)進(jìn)行局部注采井網(wǎng)的調(diào)整。

3.2 加密調(diào)整分析

由于裂縫有著控制流體的滲流系統(tǒng)，所以它對油田開發(fā)井網(wǎng)部署有著較大的影響。通常來說，在古構(gòu)造應(yīng)力場的作用下，低滲透儲層發(fā)育多組裂縫，其發(fā)育程度，方向皆不同，它們經(jīng)后期應(yīng)力場(包括現(xiàn)今應(yīng)力場)的綜合改造，構(gòu)成儲層中各組裂縫滲透率各向異性和滲流網(wǎng)絡(luò)，稱為油氣的主要滲流通道，它們是油田合理井網(wǎng)部署的地質(zhì)依據(jù)。儲層裂縫的存在對低滲透油田的注水開發(fā)井網(wǎng)部署有很大的影響。一個布置合理的注采井網(wǎng)是使注水驅(qū)油時的面積掃描系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)的關(guān)鍵因素。因而，低滲透油田開發(fā)成敗的關(guān)鍵之一就是合理布置開發(fā)井網(wǎng)。

圖7 白155北區(qū)主側(cè)向見效程度對比圖( 含已關(guān)井)

華慶地區(qū)廣泛采用菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)進(jìn)行注水開發(fā)，該井網(wǎng)特點(diǎn)是：注水井和角井連線平行于裂縫走向，加大了裂縫方向上角井與注水井井距，可以加大壓裂規(guī)模的程度，同時減小角井見水的速度。但是隨著開發(fā)進(jìn)行，在局部裂縫貫通區(qū)，注水井排上的油井還是會發(fā)生暴性水淹，這時需要進(jìn)行局部井網(wǎng)的調(diào)整。將注水井排上的高含水油井轉(zhuǎn)注，形成線性注水以后，再在油水井對角線打加密井，轉(zhuǎn)為2排水井夾3排油井的行列注水井網(wǎng)，通過局部井網(wǎng)調(diào)整：可以調(diào)整壓力場變化，壓力場是通過注采系統(tǒng)調(diào)整改善開發(fā)效果的內(nèi)在作用；改變儲集層裂縫的液流方向，主向井轉(zhuǎn)注后提高水驅(qū)波及體積，水驅(qū)可采儲量提高；水驅(qū)方向增加，含水上升速度得到控制，采出程度提高；明顯改善注采系統(tǒng)調(diào)整區(qū)的開發(fā)效果。

在裂縫油藏菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)中，主向井與相鄰兩口側(cè)向井組成的三角形地帶是剩余油分布的優(yōu)勢位置，該位置也是下步調(diào)整的主要區(qū)域。研究表明，根據(jù)裂縫位置距離注水井排距離的不同，進(jìn)行變排距加密井網(wǎng)調(diào)整，相比等排距加密井網(wǎng)，區(qū)塊含水上升速度緩慢，最終采出程度高。

圖8 線狀注水含水與采出程度關(guān)系

由圖8及圖9可以看出，變排線狀注水的采收率比較高。

針對研究區(qū)裂縫發(fā)育對開發(fā)造成的影響，通過類似裂縫性油藏的1 md地層、不同縫長、不同轉(zhuǎn)注時間下的水淹時間規(guī)律：主向井轉(zhuǎn)注后井組低含水期變長，裂縫半長越長，轉(zhuǎn)注時間越早，井組低含水期越長，井組低含水期采出程度越高。分析對裂縫性水淹井進(jìn)行轉(zhuǎn)注的最佳時間，以達(dá)到較好的開發(fā)效果。

圖9 變排線狀注水含水與采出程度關(guān)系

圖10 白155北區(qū)建議加密調(diào)整圖

圖11 白155南區(qū)建議加密調(diào)整圖

由于油藏實(shí)際裂縫方向較為多樣，對于非主應(yīng)力方向裂縫，加密井網(wǎng)調(diào)整時建議注水井排平行于裂縫的延伸方向，向裂縫兩側(cè)驅(qū)油并適當(dāng)?shù)販p少注水量，或間歇脈沖注水。

白155區(qū)北區(qū)總體水淹程度較低，區(qū)塊西部及南部水淹相對嚴(yán)重，建議加強(qiáng)測井解釋油水識別，并加強(qiáng)裂縫監(jiān)測。建議在水淹帶進(jìn)行加密井網(wǎng)實(shí)驗(yàn)性調(diào)整，部署加密井2口，對水淹區(qū)域的剩余油進(jìn)行有效挖潛(圖10)。

對于白155南區(qū)采用五點(diǎn)法井網(wǎng)及變菱形井網(wǎng)加密調(diào)整同樣建議注水井排平行于裂縫的延伸方向，成線狀注水。白155區(qū)南區(qū)總體水淹程度較北區(qū)嚴(yán)重，總體含水率較高，區(qū)塊西南部水淹嚴(yán)重。建議在水淹帶進(jìn)行加密井網(wǎng)實(shí)驗(yàn)性調(diào)整，部署加密井8口，對水淹區(qū)域的剩余油進(jìn)行有效挖潛(圖11)。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)優(yōu)勢裂縫方位受以北東-南西向現(xiàn)代應(yīng)力場控制作用明顯，使得該方向的巖石孔隙度和滲透率及連通性較好，裂縫在該方向活躍。同時，由于受區(qū)域現(xiàn)代應(yīng)力場、局部構(gòu)造應(yīng)力場及巖性、層厚等內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制下，裂縫具有多向性特征。

(2)沉積微相帶的展布控制微裂縫的發(fā)育，即“相控”規(guī)律。白155區(qū)長6油層組為三角洲前緣深湖-半深湖濁積扇沉積體系，微裂縫主要分布在水下濁積扇扇中邊部，該區(qū)域粉砂巖較為發(fā)育，砂層厚度相對較薄。

(3)已有的天然裂縫若平行于現(xiàn)今應(yīng)力場，則可能進(jìn)一步擴(kuò)張；與之垂直，則處于閉合狀態(tài)，隨著注水的進(jìn)行，應(yīng)力場“均一化”使其重新開啟，或新裂縫產(chǎn)生。

(4)目前井網(wǎng)適應(yīng)性分析表明，各區(qū)塊裂縫與井網(wǎng)基本適配，建議對水淹區(qū)進(jìn)行局部井網(wǎng)調(diào)整，菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)通過變排距的加密井網(wǎng)調(diào)整，建議在白155區(qū)部署加密井10口，對水淹區(qū)域的剩余油進(jìn)行有效挖潛。

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TE122.2+3

B

1004-1184(2016)06-0192-04

2016-05-18

謝升洪(1984- )，男，重慶永川人，工程師，主要從事油田開發(fā)動態(tài)調(diào)整工作。