程 奇，文佳濤，孟智強(qiáng),李廣龍，朱志強(qiáng)

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

渤海JS油田氣頂邊水油藏氣竄水淹規(guī)律探索

程 奇，文佳濤，孟智強(qiáng),李廣龍，朱志強(qiáng)

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

JS油田沙河街組發(fā)育氣頂邊水窄油環(huán)的層狀構(gòu)造油氣藏，采用水平井分層系開發(fā)模式，初期開發(fā)效果較好，后期面臨氣竄、水淹生產(chǎn)問題，產(chǎn)量遞減率較大。在小層精細(xì)劃分與對比、沉積微相研究的基礎(chǔ)上，對油田主力砂體組合模式進(jìn)行分類，建立對應(yīng)機(jī)理模型；采用數(shù)模法研究氣、油、水三相流體運(yùn)移規(guī)律，總結(jié)了各種砂體組合模式下的氣竄、水淹特征；研究成果成功指導(dǎo)油田多口井的卡氣、堵水作業(yè)，增油效果顯著。

渤海JS油田；沙二段；砂體組合模式；氣竄水淹

JS油田位于渤海遼東灣海域遼西低凸起中北段，油田主力層系沙河街組發(fā)育斷裂半背斜構(gòu)造，近北東走向[1](圖1)。沙河街組二段發(fā)育氣頂邊水窄油環(huán)層狀構(gòu)造油氣藏，該油氣藏采用水平井分層系采油的開發(fā)模式。隨著油田高效開發(fā)，沙河街組目前面臨的頂氣氣竄、邊水水淹問題突出。本文從油田基礎(chǔ)地質(zhì)研究入手，結(jié)合油藏?cái)?shù)值模擬方法，尋找氣竄、水淹的優(yōu)勢通道，為油田后期治理和調(diào)整提供重要依據(jù)。

圖1 JS油田構(gòu)造位置圖

1 建立層序地層格架

JS油田沙二段沉積時(shí)期，盆地迅速擴(kuò)張，湖盆范圍明顯變大，隨著三角洲進(jìn)積，水系彼此匯合連片，逐漸形成多物源、多水系的復(fù)合三角洲。綜合利用巖性組合樣式、測井曲線特征，結(jié)合地震相，根據(jù)層序地層學(xué)原理，將JS油田沙二段自下而上劃分為低位體系域(LST)、海侵體系域(TST)和高位體系域(HST)[2-5]，3個(gè)體系域分別對應(yīng)E3s2Ⅲ，E3s2Ⅱ和E3s2Ⅰ3個(gè)油組。其中，E3s2Ⅰ，E3s2Ⅱ油組屬于典型的反旋回，內(nèi)部可分別劃分出4個(gè)短期旋回，這些短期旋回向湖盆方向以進(jìn)積的疊加樣式形成中期旋回[6](圖2)。

圖2 JS油田層序地層格架

2 精細(xì)沉積微相研究及砂體組合模式

不同沉積成因的砂體儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，內(nèi)部流體運(yùn)移規(guī)律也不同，開發(fā)效果存在明顯差異。首先要確定不同沉積環(huán)境的微相標(biāo)志，在確定沉積微相類型后，對油田的各種砂體組合模式開展研究。

2.1 沉積微相類型及其識別標(biāo)志

JS油田沙二段發(fā)育辮狀河三角洲沉積，主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相。通過巖石學(xué)特征、巖心相標(biāo)志和測井相標(biāo)志分析，確定研究區(qū)共發(fā)育水下分流河道、河口壩、水下溢岸、水下分流間灣、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂、前三角洲、淺湖泥等8種微相類型(表1)。

表1 JS油田測井相識別標(biāo)志

2.2 同成因砂體組合模式

在沉積微相標(biāo)志研究基礎(chǔ)上，對研究區(qū)主力微相——水下分流河道和河口壩內(nèi)部物性、結(jié)構(gòu)、組合模式進(jìn)行解剖，建立多種組合模式，為后期研究流體運(yùn)移規(guī)律建立機(jī)理模型奠定基礎(chǔ)[7-8]。

(1)水下分流河道組合模式。水下分流河道是辮狀河三角洲前緣亞相中的分流河道入湖后在水下的延伸部分。油田水下分流河道砂體常見發(fā)育模式包括單一水下分流河道砂體和復(fù)合水下分流河道砂體。單一水下分流河道砂體縱向上表現(xiàn)出簡單的正韻律；而復(fù)合水下分流河道砂體由多個(gè)單一水下分流河道疊置整體形成。同樣，可根據(jù)泥巖夾層發(fā)育情況，分兩種模式。

(2)河口壩組合模式。河口壩常見發(fā)育模式主要分為兩類，包括單一河口壩砂體和復(fù)合河口壩砂體。單一河口壩砂體整體上表現(xiàn)為一個(gè)下細(xì)上粗的反旋回漏斗型特征，縱向上為簡單的反韻律；復(fù)合河口壩砂體屬于多個(gè)單一河口壩砂體疊加形成。復(fù)合河口壩砂體組合又可為分發(fā)育泥巖夾層模式和無泥巖夾層模式。

2.3 相變砂體組合模式

(1)縱向組合模式。砂體縱向相變模式包括河上壩和壩上河兩種模式，其中，河上壩模式下部為水下分流河道砂體，上部為河口壩砂體；有時(shí)水下分流河道上面的細(xì)粒沉積物和河口壩下面的細(xì)粒沉積物都被剝蝕帶走,僅保留粗粒沉積物，在縱向上形成均勻韻律，容易形成高滲通道。壩上河模式由下部河口壩、上部水下分流河道組成的壩上河復(fù)合砂體，整體上表現(xiàn)為頂?shù)撞績淤|(zhì)量差、中部儲層質(zhì)量好的特征，縱向上表現(xiàn)為反、正復(fù)合韻律。

(2)平面組合模式。結(jié)合油田砂體發(fā)育特征，油田在橫向上可劃分5種相變模式，分別為：高部位河口壩砂體與低部位水下分流河道砂體對接；高部位河道砂體與低部位河口壩砂體對接；河口壩與河口壩砂體通過席狀砂連接；河口壩砂體與水下分流河道砂體通過席狀砂連接；水下分流河道砂體與水下分流河道砂體通過水下溢岸砂體連接。

3 建立機(jī)理模型研究三相流體運(yùn)移規(guī)律

以JS油田氣頂邊水油藏為原型，建立不同砂體組合模式機(jī)理模型，油柱高度33 m，地層傾角8°，地層壓力16.3 MPa，油藏物性參數(shù)見表2。

表2 油藏物性參數(shù)

綜合考慮儲層和原油的性質(zhì)，選擇采用斯倫貝謝公司產(chǎn)品Eclipse軟件黑油模型對不同砂體組合模式三相流體運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行模擬。

同成因單一砂體沉積類型，模型大小為1 475 m×25 m×20 m，采用笛卡爾直角坐標(biāo)塊中心網(wǎng)格系統(tǒng)，橫向59個(gè)網(wǎng)格，縱向1個(gè)網(wǎng)格，垂向劃分為20層，網(wǎng)格數(shù)量為59×1×20=1 180個(gè)，模型設(shè)計(jì)采用天然能量1口水平井開發(fā)。同成因復(fù)合砂體沉積機(jī)理模型為單一砂體沉積的疊加，相變砂體沉積機(jī)理模型通過改變凈毛比參數(shù)實(shí)現(xiàn)砂體橫向相變。

對應(yīng)13種不同沉積類型砂體建立機(jī)理模型，通過數(shù)值模擬的方法，對各種砂體模式的氣竄、水淹規(guī)律進(jìn)行探討[9-10]。

3.1 同成因砂體流體運(yùn)移規(guī)律

對于水下分流河道砂體，數(shù)值模擬表明，由于氣體比較輕，在重力分異作用下，它會向上運(yùn)移，不會沿著水下分流河道底部物性最好的高滲層氣竄。但水下分流河道砂體頂部物性較差，氣體容易沿著中部氣竄；而水體則在重力作用下，容易沿河道底部的大孔道優(yōu)先突進(jìn)。

對于河口壩反韻律砂體，儲層頂部物性好，氣體更容易沿河口壩頂部高滲層氣竄；而水體則在重力作用下，容易沿河口壩中部較好儲層水淹。

3.2 復(fù)合砂體流體運(yùn)移規(guī)律

(1)縱向組合模式流體運(yùn)移規(guī)律。壩上河組合砂體屬于反正復(fù)合韻律砂體，中部物性最好，所以氣體容易沿中部氣竄，即河道的底部和河口壩的上部。因該組合砂體下部儲層物性較差。該模式下水體的突進(jìn)現(xiàn)象不明顯。

河上壩組合砂體屬于下正上反的復(fù)合韻律，氣體從上部河口壩的頂部氣竄的概率更大，氣體容易沿上部河口壩頂部優(yōu)質(zhì)儲層氣竄；而水體則容易從下部水下分流河道砂體底部突進(jìn)。

(2)橫向組合模式流體運(yùn)移規(guī)律。對于高部位河口壩砂體與低部位水下分流河道砂體對接的砂體模式，氣體容易沿中上部氣竄，水體容易沿中下部突進(jìn)；對于高部位河道砂體與低部位河口壩砂體對接的砂體模式，氣體容易沿中部氣竄，水體突進(jìn)現(xiàn)象不明顯；對于水下分流河道砂體與河口壩砂體之間通過差儲層連接的模式，因?yàn)椴顑拥淖钃酰瑲飧Z和水淹現(xiàn)象均不明顯。

4 應(yīng)用效果

分別對JS油田兩口典型問題井B2，B5井采用卡氣和堵水作業(yè)，以驗(yàn)證上述結(jié)論的合理性。

4.1 利用氣竄模式指導(dǎo)卡氣成功實(shí)例

B2井投產(chǎn)1年后氣竄現(xiàn)象突出，分析B2井Ⅱ油組第1小層發(fā)育復(fù)合河口壩砂體，第3小層發(fā)育河上壩復(fù)合砂體模式，兩種模式下的河口壩頂部屬于氣竄優(yōu)勢通道。第1小層頂部的河口壩橫向連續(xù)性好，分布范圍廣，而第3小層頂部的河口壩橫向上與水下分流河道和水下溢岸相連，橫向上的連通性變差。判斷氣體沿第1小層河口壩上部氣竄，因此對B2井第1小層進(jìn)行卡氣處理。施工后該井氣油比由2 800 m3/m3降至30 m3/m3，日產(chǎn)油從34 m3上升至120 m3，達(dá)到了控氣穩(wěn)油的目的。

4.2 利用水淹模式指導(dǎo)堵水成功實(shí)例

B5井投產(chǎn)一年多后高含水，分析Ⅱ油組第2小層和第3小層發(fā)育復(fù)合水下分流河道砂體。第3小層頂部的水下分流河道砂體橫向連續(xù)性好，分布范圍廣；而第2小層頂水下分流河道和水下溢岸相連，橫向上的連通性變差。判斷水體沿第3小層水下分流河道底部突進(jìn)，于是對該段進(jìn)行了堵水作業(yè)。堵水后該井含水比由70%降至12%，日產(chǎn)油從40 m3上升至70 m3，控水效果顯著(圖3)。

圖3 B2、B5井水淹層位分析

5 結(jié)論與認(rèn)識

(1)JS油田沙二段發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相，主力沉積類型包括水下分流河道和河口壩。

(2)統(tǒng)計(jì)JS油田砂體發(fā)育模式，建立6種同成因砂體模式和7種相變砂體組合模式，其中相變砂體組合模式分別包括2種縱向相變模式和5種橫向相變模式。

(3)針對13種砂體組合模式，建立13種機(jī)理模型，采用數(shù)值模擬的方法研究氣、油、水三相流體的運(yùn)移規(guī)律。對于單成因砂體，氣體容易沿著河口壩頂部和水下分流河道砂體中部發(fā)生氣竄，而水體容易在水下分流河道的底部及河口壩的中部突進(jìn)。對于復(fù)合成因砂體，氣竄和水淹規(guī)律則更為復(fù)雜。

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編輯：王金旗

1673-8217(2017)03-0084-04

2016-12-29

程奇，工程師，碩士，1986年生，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。

中國海洋石油總公司“十一五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2007CNBO0415)。

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