劉維霞，吳義志，李文靜，孫寧寧

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

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斷塊油藏氣頂-邊水雙向驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)

劉維霞，吳義志，李文靜，孫寧寧

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

為提高斷塊油藏采收率，提出氣頂-邊水雙向驅(qū)的開發(fā)方式，即利用注入N2挖潛閣樓油，利用邊緣注水挖潛低部位剩余油的雙向驅(qū)替方式，以此提高波及體積和采油速度。新方法提高采收率的主控因素有待明確，相應(yīng)的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。運(yùn)用數(shù)值模擬方法，建立了斷塊油藏雙向驅(qū)的理論模型，研究了不同因素對(duì)雙向驅(qū)開發(fā)效果的敏感性及相應(yīng)的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)。研究表明：對(duì)于含油條帶較窄(低于100 m)，氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進(jìn)行雙向驅(qū)；低滲透油藏采用雙向驅(qū)時(shí)應(yīng)降低注氣速度，保持注采平衡；在油層厚度不大于10 m，地層原油黏度小于75 mPa·s，沒有較厚夾層的條件下，雙向驅(qū)開發(fā)能取得較好的效果。采用該篩選標(biāo)準(zhǔn)選取實(shí)際區(qū)塊，預(yù)測(cè)雙向驅(qū)比水驅(qū)提高采收率14.21個(gè)百分點(diǎn)。研究成果對(duì)斷塊油藏高含水期剩余油有效動(dòng)用和高效波及有重要意義。

斷塊油藏；提高采收率；氣頂-邊水雙向驅(qū)；數(shù)值模擬；營47斜28區(qū)塊

0 引 言

勝利油田油藏大部分屬于背斜構(gòu)造和潛山構(gòu)造，此類油藏大多數(shù)是多層組油藏，具有埋藏深、閉合度高、油藏傾角大、油層厚等特點(diǎn)，有的還具有原生的氣頂和邊底水特征。該類油藏經(jīng)過衰竭開采和水驅(qū)開發(fā)后，常會(huì)在油藏頂部形成“閣樓油”，同時(shí)水驅(qū)過程中也容易造成低部油井水淹和層間干擾等問題。頂部注氣穩(wěn)定驅(qū)被認(rèn)為是該類油藏水驅(qū)之后有效提高采收率的接替技術(shù)，其采收率是所有非混相驅(qū)中最高的[1-4]，但是該種方式為維持較好開發(fā)效果，防止氣體過早突破，通常采油速度較低，且采油井見氣后需要在構(gòu)造更低部位打新的油井開采低部位剩余油，故油井利用率較低[5-10]。結(jié)合勝利油田斷塊油藏邊水特征及中低部位有剩余油分布的情況，提出了N2人工氣頂-邊水雙向驅(qū)替開發(fā)方式。

1 斷塊油藏雙向驅(qū)理論模型

1.1 斷塊油藏雙向驅(qū)提高采收率機(jī)理

氣驅(qū)本身具有較高的驅(qū)油效率，同時(shí)由于是近頂部注氣(圖1)，注入氣(N2)由于所受合力的影響傾向于向油層高部位運(yùn)移形成人工氣頂，氣頂?shù)男纬煽梢砸种茪飧Z，提高波及系數(shù)，從而提高采收率。人工邊水驅(qū)過程中，水相所受合力方向沿驅(qū)替力方向斜向下，能夠抑制水相的突進(jìn)，提高低部位波及系數(shù)。

圖1 雙向驅(qū)驅(qū)替相受力分析示意圖

1.2 雙向驅(qū)理論模型建立

采用Eclipse數(shù)值模擬軟件建立斷塊油藏雙向驅(qū)地質(zhì)模型(圖2)，網(wǎng)格平面尺寸為16 m×20 m，

圖2 雙向驅(qū)理論地質(zhì)模型

縱向上劃分10個(gè)網(wǎng)格，默認(rèn)氣井距構(gòu)造頂部1/3處，油井位于距構(gòu)造頂部2/3處且生產(chǎn)上部7個(gè)模擬層。

平均孔隙度為0.26，平均滲透率為500×10-3μm2。采用交錯(cuò)注采井網(wǎng)，采油井位于油帶中部，交錯(cuò)注采井網(wǎng)井?dāng)?shù)比為1∶2∶1，水井位于油水邊緣外，注采比為1∶1，氣水注入比為1∶1，生產(chǎn)井為直井穩(wěn)定采液，單井注采強(qiáng)度為5 m3/(d·m)，驅(qū)替方式為注氣井在構(gòu)造近頂部注氣，注水井在邊水位置注水雙向驅(qū)替。

影響雙向驅(qū)效果的因素主要分為3類，各因素參數(shù)水平設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 理論模型參數(shù)設(shè)計(jì)

2 雙向驅(qū)不同因素敏感性分析

極限氣油比對(duì)應(yīng)采出程度是評(píng)價(jià)雙向驅(qū)最直觀的指標(biāo)，以各地質(zhì)、流體和開發(fā)因素開發(fā)時(shí)極限氣油比對(duì)應(yīng)最大采出程度、最小采出程度的差值為標(biāo)準(zhǔn)，分析各因素的敏感性，建立雙向驅(qū)開發(fā)效果敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表2)。

統(tǒng)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到各因素敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果(圖3)。

表2 敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由圖3可知，地層傾角、含油條帶寬度、水平滲透率、地下油水密度差、地下原油黏度、垂向非均質(zhì)性屬于極敏感因素；氣頂寬度、有效厚度、夾層發(fā)育水平、地下油水黏度比屬于敏感因素；油水毛管力和沉積韻律屬于次敏感因素；其余因素屬于不敏感因素。

在雙向驅(qū)油藏篩選過程中應(yīng)考慮各因素的敏感性，根據(jù)敏感性對(duì)各因素進(jìn)行分級(jí)，考慮級(jí)別分為4級(jí)：1級(jí)為最高級(jí)，4級(jí)為最低級(jí)。1級(jí)對(duì)應(yīng)極敏感因素，在油藏篩選過程中要優(yōu)先考慮；4級(jí)對(duì)應(yīng)不敏感因素，在篩選過程中可以適當(dāng)考慮。

圖3 不同因素敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

3 雙向驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)建立

篩選標(biāo)準(zhǔn)的建立是與水驅(qū)基礎(chǔ)方案進(jìn)行對(duì)比，通過對(duì)比各因素不同水平采收率值與基礎(chǔ)方案采收率值，計(jì)算雙向驅(qū)開發(fā)提高采收率幅度，判斷有利因素和不利因素，并對(duì)其中關(guān)鍵因素進(jìn)行量化。水驅(qū)基礎(chǔ)方案設(shè)置為將頂部注氣井改為采油井，與中部采油井一起采油，基礎(chǔ)方案3口采油井采液量與雙向驅(qū)部2口采油井采液量相等；將注氣井的注氣量等量換算到低位注水井的注水量上。即基礎(chǔ)方案將雙向驅(qū)1口注氣井、2口采油井、1口注水井改為3口采油井和1口注水井，且地下總注入速度相等，總采液速度相等。

3.1 地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度

對(duì)于地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度3種因素采用的是窮舉法分析，共判斷64種組合方式(表1)下雙向驅(qū)開發(fā)效果相對(duì)于水驅(qū)開發(fā)提高的采收率幅度。圖4分別是氣頂寬度為0 m和200 m，地層傾角和含油條帶寬度因素影響下雙向驅(qū)開發(fā)提高的采收率幅度統(tǒng)計(jì)。

由圖4可知：①相對(duì)于無氣頂?shù)挠筒?，有氣頂?shù)那闆r下，雙向驅(qū)開發(fā)效果提高采收率幅度較大。這是由于有氣頂?shù)那闆r下，注入氣更易進(jìn)入氣頂中，達(dá)到極限氣油比時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的采出程度高，提高采收率幅度大；②地層傾角越大，雙向驅(qū)開發(fā)優(yōu)勢(shì)越大，提高采收率幅度越高，這是由于地層傾角小，氣竄、水竄嚴(yán)重，導(dǎo)致雙向驅(qū)開發(fā)效果變差，傾角增大，重力分異作用能抑制氣和水突進(jìn)，有利于雙向驅(qū)開發(fā)；③含油條帶寬度小，雙向驅(qū)開發(fā)效果變差，這是由于含油條帶越窄越易發(fā)生氣竄，不利于雙向驅(qū)開發(fā)。

圖4 不同地層傾角和含油條帶寬度雙向驅(qū)提高采收率幅度

分析對(duì)比64種情況下雙向驅(qū)提高采收率幅度，同時(shí)考慮各因素的敏感性，得到地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度這3個(gè)因素的篩選標(biāo)準(zhǔn)及考慮級(jí)別(表3)。

表3 雙向驅(qū)油藏氣頂寬度、含油條帶寬度、地層傾角的篩選標(biāo)準(zhǔn)

由表3可知，對(duì)于含油條帶較窄(低于100 m)且氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進(jìn)行雙向驅(qū)。對(duì)于其他情形，只要地層傾角達(dá)到要求，均可進(jìn)行雙向驅(qū)開發(fā)。

3.2 水平滲透率

對(duì)滲透率因素采用單因素分析法，其他參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。結(jié)果顯示：滲透率越高，雙向驅(qū)開發(fā)優(yōu)勢(shì)越明顯，當(dāng)滲透率為1 000×10-3μm2時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)相對(duì)水驅(qū)開發(fā)提高采收率3.69個(gè)百分點(diǎn)；滲透率為500×10-3μm2時(shí)，相對(duì)水驅(qū)提高1.20個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)滲透率小于500×10-3μm2時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)相對(duì)水驅(qū)開發(fā)幾乎沒有優(yōu)勢(shì)，這是由于低滲儲(chǔ)層地層壓力大，高壓下氣體壓縮，因重力分異作用弱，不易形成氣頂，故氣竄程度弱；高滲儲(chǔ)層，重力分異作用強(qiáng)，易形成氣頂，故氣竄程度強(qiáng)。然而綜合分析發(fā)現(xiàn)，低滲儲(chǔ)層更易于氣竄，其采用雙向驅(qū)開發(fā)時(shí)，為保證開發(fā)效果，應(yīng)降低注氣速度，同時(shí)應(yīng)保持注采平衡。

3.3 有效厚度及夾層發(fā)育水平

對(duì)有效厚度采用單因素分析方法。結(jié)果表明：有效厚度越小，雙向驅(qū)開發(fā)優(yōu)勢(shì)越明顯。有效厚度為1 m時(shí)，雙向驅(qū)提高采收率為6.9個(gè)百分點(diǎn)；有效厚度為10 m時(shí)，提高采收率1.2個(gè)百分點(diǎn)；厚度大于10 m，雙向驅(qū)開發(fā)效果比水驅(qū)開發(fā)效果差。這是由于地下滲流過程中，垂向非均質(zhì)性控制著氣相和水相的滲流過程，地層有效厚度小，垂向非均質(zhì)性相對(duì)弱，雙向驅(qū)開發(fā)效果好；厚度大，更易發(fā)生氣竄和水竄，會(huì)降低驅(qū)替相的波及系數(shù)，雙向驅(qū)開發(fā)效果變差。對(duì)夾層發(fā)育情況分析發(fā)現(xiàn)：夾層較發(fā)育時(shí)(垂向滲透率與水平滲透率之比為0.000 1)，雙向驅(qū)開發(fā)效果比水驅(qū)開發(fā)效果差，這是由于夾層的存在，抑制了氣體和水在垂向上的滲流，重力分異作用弱，不易形成氣頂，易發(fā)生氣竄和水相的指進(jìn)，不利于雙向驅(qū)開發(fā)。夾層相對(duì)不發(fā)育(垂向滲透率與水平滲透率之比不小于0.05)，雙向驅(qū)開發(fā)提高采收率幅度為2%左右。

3.4 沉積韻律及垂向非均質(zhì)性

對(duì)不同沉積韻律情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：正韻律地層采用雙向驅(qū)提高采收率為11.85個(gè)百分點(diǎn)，復(fù)合韻律為6.71個(gè)百分點(diǎn)，均質(zhì)地層為1.20個(gè)百分點(diǎn)，反韻律地層雙向驅(qū)開發(fā)比水驅(qū)開發(fā)采收率低4.39個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)于正韻律地層，考慮垂向非均質(zhì)性對(duì)雙向驅(qū)開發(fā)效果的影響，非均質(zhì)性越強(qiáng)(洛倫茲系數(shù)越大)，對(duì)應(yīng)雙向驅(qū)開發(fā)提高采收率幅度越大。均質(zhì)地層雙向驅(qū)提高采收率1.20個(gè)百分點(diǎn)；洛倫茲系數(shù)為0.1時(shí)，雙向驅(qū)提高采收率2.79個(gè)百分點(diǎn)；洛倫茲系數(shù)為0.8時(shí)，雙向驅(qū)可以提高采收率23.65個(gè)百分點(diǎn)。這是由于反韻律地層氣體超覆作用強(qiáng)，氣竄嚴(yán)重，不利于雙向驅(qū)開發(fā)；正韻律地層能夠抑制氣竄，有利于雙向驅(qū)開發(fā)，且非均質(zhì)性越強(qiáng)，抑制氣竄效果越明顯，提高采收率幅度越高。

3.5 地下原油黏度及油水密度差

地下原油黏度越大，雙向驅(qū)開發(fā)效果越差。地下原油黏度大于75.0 mPa·s時(shí)，由于不利的流度比，易發(fā)生水竄，含水上升加快，同時(shí)易發(fā)生氣竄，不利于氣頂形成，雙向驅(qū)開發(fā)效果比水驅(qū)開發(fā)差；原油黏度小于75.0 mPa·s時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)具有一定優(yōu)勢(shì)；原油黏度為0.5 mPa·s時(shí)，雙向驅(qū)開發(fā)可以提高采收率62.21個(gè)百分點(diǎn)。油水密度差屬于雙向驅(qū)開發(fā)的有利因素，不同密度差雙向驅(qū)相對(duì)于水驅(qū)開發(fā)均有優(yōu)勢(shì)，平均提高采收率6.89個(gè)百分點(diǎn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)上述篩選標(biāo)準(zhǔn)，選取營47斜28井區(qū)為雙向驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)塊。該井區(qū)由3條斷層夾持，為構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單的反向屋脊斷塊油藏，存在較強(qiáng)的邊水。地層傾角為9°，原始含油條帶為600～850 m，含油高度為90～125 m，無氣頂，有效厚度為4 m。儲(chǔ)層孔隙度為24%～28%，儲(chǔ)層滲透率為1.02×10-3～734.00×10-3μm2，平均為138.00×10-3μm2，非均質(zhì)性較弱，夾層相對(duì)不發(fā)育，地下原油黏度為2.8 mPa·s，地下原油密度為0.78 g/cm3，石油地質(zhì)儲(chǔ)量為11.32×104t。

該區(qū)塊只有2口生產(chǎn)井，分別位于構(gòu)造高部位和中部位，靠邊底水能量生產(chǎn)20 a，目前采出程度為12.82%，產(chǎn)液量為1.5 t/d，能量補(bǔ)充困難。考慮選取構(gòu)造高部位井轉(zhuǎn)注N2，邊水區(qū)域內(nèi)一口廢棄油井轉(zhuǎn)注水，強(qiáng)化邊水驅(qū)替，構(gòu)造中部油井生產(chǎn)。采用數(shù)值模擬方法對(duì)生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)擬合后，對(duì)雙向驅(qū)替開發(fā)效果進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。模擬結(jié)果表明，雙向驅(qū)比水驅(qū)提高采收率14.21個(gè)百分點(diǎn)，模擬到極限含水(98%)或極限氣油比(3 000 m3/m3)時(shí)，采收率可達(dá)67.13%。

5 結(jié) 論

(1) 雙向驅(qū)是一種適合斷塊油藏的開發(fā)方式，斷塊油藏的地層傾角、含油條帶寬度、水平滲透率、地下油水密度差、地下原油黏度、垂向非均質(zhì)性屬于影響雙向驅(qū)開發(fā)效果的極敏感因素。

(2) 建立雙向驅(qū)開發(fā)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)，在選取適合雙向驅(qū)的油藏時(shí)，含油條帶較窄(低于100 m)，且氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進(jìn)行雙向驅(qū)；反韻律地層不推薦雙向驅(qū)。低滲透斷塊油藏開展雙向驅(qū)時(shí)應(yīng)降低注氣速度，平衡注采關(guān)系。地層原油黏度低于75 mPa·s，有效厚度不大于10 m，夾層不發(fā)育的情況下，采用雙驅(qū)開發(fā)能取得較好的效果。

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編輯 張耀星

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.023

20150604；改回日期：20151123

國家科技重大專項(xiàng)“斷塊油田特高含水期提高水驅(qū)采收率技術(shù)”(2011ZX05011-003)

劉維霞(1973-)，女，高級(jí)工程師，1995畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)油藏工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面工作。

TE347

A

1006-6535(2016)01-0104-05