喻高明，劉保磊 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100)

許愛云 (中石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

唐燦 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100)

張藝鐘 (長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣中心，湖北 武漢430100)

張淑娟 (中石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

任丘霧迷山組裂縫性碳酸鹽巖油藏降壓開采改善開發(fā)效果研究

喻高明，劉保磊 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100)

許愛云 (中石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

唐燦 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100)

張藝鐘 (長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣中心，湖北 武漢430100)

張淑娟 (中石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

裂縫性碳酸鹽巖油氣藏開發(fā)過(guò)程中，油井一旦見水便迅速水淹，缺少立竿見影的控水穩(wěn)油方法和手段，這類油藏后期開采的難度極大。通過(guò)對(duì)霧迷山組裂縫性碳酸鹽巖油藏油水井生產(chǎn)特征、產(chǎn)量變化規(guī)律及采取的降壓開采方式生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)合該類油藏的雙重介質(zhì)特征及油水井的開發(fā)規(guī)律，利用統(tǒng)計(jì)分析方法及數(shù)值模擬技術(shù)，評(píng)價(jià)了該油藏的開發(fā)效果，并提出了后期開發(fā)進(jìn)一步深化挖潛的措施。研究認(rèn)為采用繼續(xù)注水同時(shí)適當(dāng)提液的方式進(jìn)行降壓開采，可更好地把中、小縫洞及巖石系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力進(jìn)一步提升，抑制含水上升和產(chǎn)量遞減，可進(jìn)一步挖掘基質(zhì)剩余油、提高原油最終水驅(qū)采收率。

裂縫性油藏；碳酸鹽巖油藏；降壓開采；數(shù)值模擬

任丘霧迷山組油藏位于冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷北部，由中元古界薊縣系霧迷山組碳酸鹽巖地層組成，是我國(guó)最大的裂縫性、底水、塊狀、低飽和潛山油藏。油藏整體為一西陡東緩、北高南低的半背斜，內(nèi)部被4條次一級(jí)斷裂橫切為呈雁行排列的4個(gè)山頭，由南至北依次為任9、任7、任6和任11井山頭；地層厚度2341m，自上而下共劃分為10個(gè)油組。初期具有統(tǒng)一的油水界面和壓力系統(tǒng)。裂縫性碳酸鹽巖油藏有別于常規(guī)的雙孔介質(zhì)，在其獨(dú)特的裂縫-基質(zhì)系統(tǒng)中，裂縫系統(tǒng)除了是主要的滲流通道，更是重要的儲(chǔ)油場(chǎng)所，但整體上呈現(xiàn)出裂縫低孔高滲、基質(zhì)高孔低滲的雙重介質(zhì)特征。具有獨(dú)特的生產(chǎn)開發(fā)特征：裂縫滲透率比基質(zhì)滲透率高幾個(gè)數(shù)量級(jí)；斷層多，裂縫發(fā)育，斷層封閉性差，儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)程度嚴(yán)重；注水開發(fā)難度大，穩(wěn)油控水難度大；投產(chǎn)初期，油井未見水時(shí)，表現(xiàn)為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，但見水后，油井迅速水淹；且堵水效果作用有限、酸化效果欠佳，缺乏進(jìn)一步增產(chǎn)的有效手段。因此，研究任丘潛山油藏開發(fā)特征及其規(guī)律，制定相應(yīng)對(duì)策，有利于該油藏的持續(xù)有效開發(fā)。

1 開發(fā)概況

任丘霧迷山組油藏自1975年9月任4井投產(chǎn)以來(lái)至今已有40年的生產(chǎn)歷史。截至2015年5月，歷史上共投產(chǎn)油井301口。其中因不出油不出液關(guān)井7口，高含水關(guān)井7口，低效關(guān)井5口，轉(zhuǎn)注水井18口，轉(zhuǎn)觀察井11口，計(jì)劃關(guān)井37口，油井間開9口，因其他原因關(guān)停井29口[1]。油藏自正式投產(chǎn)以來(lái)，產(chǎn)油量在1978年達(dá)到巔峰；經(jīng)過(guò)2年高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)后產(chǎn)量快速下降，進(jìn)入產(chǎn)量快速遞減階段。在1986年進(jìn)行了以裂縫堵水為主的油井措施，生產(chǎn)壓差增大，開采方式由自噴逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿橛蜑橹鳎?988年由于含水率急劇上升，整體進(jìn)入產(chǎn)油緩慢遞減階段。綜合考慮產(chǎn)油量(或采油速度)和含水變化，將其開發(fā)過(guò)程劃分為產(chǎn)量上升(投產(chǎn))、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、產(chǎn)量迅速下降和低速緩慢遞減4個(gè)階段，自1986年左右，油藏含水率快速上升，原油產(chǎn)量急劇下降，目前處于低產(chǎn)緩慢遞減的開發(fā)后期(圖1)[2～7]。

圖1 任丘霧迷山組油藏開發(fā)概況

2 油井生產(chǎn)特征分析

2.1 油井初期生產(chǎn)特征

根據(jù)301口油井投產(chǎn)初期的生產(chǎn)情況對(duì)該區(qū)油井的初期產(chǎn)量進(jìn)行分析，初期平均日產(chǎn)油285.91t，平均日產(chǎn)液311.06t，平均含水率25.18%。

初期產(chǎn)量在15～50t/d的油井有47口，占油井總數(shù)的15.61%，平均單井日產(chǎn)油29.47t，平均單井日產(chǎn)液61.89t，平均含水率41.72%；初期產(chǎn)量在50～100t/d的油井有48口，占油井總數(shù)的15.95%，平均單井日產(chǎn)油71.38t，平均單井日產(chǎn)液112.66t，平均含水率27.47%；初期產(chǎn)量在500～1000t/d的油井有13口，占油井總數(shù)的4.32%，平均單井日產(chǎn)油629.53t，平均單井日產(chǎn)液634.30t，平均含水率0.54%；初期產(chǎn)量1000～3500t/d的油井有21口，占油井總數(shù)的6%，平均單井日產(chǎn)油2046.26t，平均單井日產(chǎn)液2050.15t，平均含水率0.18%。大部分油井的初期產(chǎn)量在100～500t/d，共有油井123口，占總數(shù)的40.86%，平均單井日產(chǎn)油242.02t，平均單井日產(chǎn)液253.93t，平均含水率5.33%；初期產(chǎn)量小于15t/d的油井有49口，占油井總數(shù)的16.28%，平均單井日產(chǎn)油6.58t，平均單井日產(chǎn)液56.74t，平均含水率74.16%[8～11]。

可見，油田開發(fā)初期，油井產(chǎn)量與產(chǎn)液正相關(guān)，與含水率負(fù)相關(guān)，由此推測(cè)，較低的產(chǎn)液量與較高的初期含水率均是導(dǎo)致油井前期產(chǎn)量較低的直接原因。

按照油井投產(chǎn)初期產(chǎn)能的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以看出不同生產(chǎn)階段不同產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)的油井?dāng)?shù)變化很大，在油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)階段之前，高產(chǎn)井(日產(chǎn)油100t左右)數(shù)量多、產(chǎn)量大；高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)階段后高產(chǎn)井?dāng)?shù)急劇減少(表1)。

2.2 油井目前生產(chǎn)特征

根據(jù)任丘潛山油藏2015年5月的產(chǎn)量分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，目前生產(chǎn)的176口油井中，產(chǎn)量大于15t/d的只有2口，占總井?dāng)?shù)的1.15%，平均單井日產(chǎn)油16.29t，平均單井日產(chǎn)液225.6t，平均含水率92.60%；產(chǎn)量為10～15t/d的油井5口，占總井?dāng)?shù)的2.87%，平均單井日產(chǎn)油11.58t，平均單井日產(chǎn)液198.09t，平均含水率93.31%；產(chǎn)量為5～10t/d的油井22口，占總井?dāng)?shù)的12.64%，平均單井日產(chǎn)油6.79t，平均單井日產(chǎn)液137.63t，平均含水率93.0%；產(chǎn)量小于5t/d的低產(chǎn)井井?dāng)?shù)比例最高，有147口，占總井?dāng)?shù)的84.84%，平均單井日產(chǎn)油1.98t，平均單井日產(chǎn)液79.58t，平均含水率96.21%。與初期相比，平均單井日產(chǎn)量急劇下降，平均含水率急劇上升，油田已呈現(xiàn)水淹特征。

表1 任丘潛山油藏不同生產(chǎn)階段油井初期產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)表

3 注水開發(fā)特征分析

該油藏日注水量大于2500m3的井占8.33%，平均單井日注2996.09m3，平均日注強(qiáng)度較高；日注水量小于2000m3的井占41.67%，平均單井日注1154.46m3。日注水量處于2000～2500m3之間的井占50%，平均日注2225.61m3，但平均日注強(qiáng)度較低。截至2015年5月，目標(biāo)區(qū)塊平均單井日注水量為1843.51m3(表2、表3)。

表2 注水井日注能力分析表

表3 注水井注水強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

油藏主要采取了早期注水、保壓開采的方式。于1975年投產(chǎn)，1976年開始注水，初期地層壓力保持良好。1986年采取大面積油井裂縫堵水措施，油井生產(chǎn)壓差變大，由自噴逐漸轉(zhuǎn)為機(jī)械抽油，與此同時(shí)，區(qū)塊平均油井動(dòng)液面自1977年的293m下降到441m左右；1994年4月，油藏全部停注，開始了全面降壓開采。至1999年恢復(fù)注水時(shí)，油井地層壓力下降到25.28MPa，與原始地層壓力(32.56MPa)相比，壓降高達(dá)7.28MPa，而該時(shí)動(dòng)液面深度為755m左右(圖2)。

圖2 任丘霧迷山組油藏歷年注水情況

1977年以前主要依靠天然能量開采，沒有及時(shí)注水補(bǔ)充能量，地層壓力下降快，故累計(jì)虧空逐漸增大。1977年之后開始注水，補(bǔ)充地層能量，地層壓力逐漸恢復(fù)，1981年至1992年出現(xiàn)負(fù)虧空。累計(jì)注入量是始終小于累計(jì)產(chǎn)液量的，而且1986年以前，油井地層壓力與原始地層壓力基本相近，說(shuō)明初期油藏能量充足，壓力恢復(fù)迅速。隨著油藏壓力下降采油速度也迅速下降。油井地層壓力在1975年剛開始投入開發(fā)時(shí)下降速度快，在1975年12月注水后開始回升，地層壓力恢復(fù)快。地層壓力恢復(fù)后，1980年至1985年采油速度下降的趨勢(shì)因各類綜合調(diào)整措施的實(shí)施而有所改善，1986年以后，油井產(chǎn)油量迅速下降，含水率上升(圖1)，油井地層壓力開始下降(圖3)。

圖3 油藏平均地層壓力與累計(jì)虧空關(guān)系圖

綜合分析認(rèn)為，投產(chǎn)階段油藏能量充足(主要是油藏的彈性能量及邊底水能量)，單井產(chǎn)能高，初期產(chǎn)量遞增快，但時(shí)間短，采出程度低；1986年起，油層壓力下降，裂縫寬度變小，滲透率下降，油井產(chǎn)能隨油藏壓力、裂縫滲透率的減少而減小，產(chǎn)量遞減快，生產(chǎn)壓差增大。對(duì)裂縫性碳酸鹽巖底水油藏而言，隨著不斷開采，底水由于生產(chǎn)壓差的作用不斷向上錐進(jìn)，直至突破井底，此時(shí)生產(chǎn)壓差已經(jīng)增大到一定程度，使得油井附近水錐嚴(yán)重，最終影響產(chǎn)油量與采收率。1994年至1999年，油田停止注水實(shí)施降壓開采的增產(chǎn)措施，產(chǎn)液量有所上升，含水率有所下降，說(shuō)明降壓開采是有效果的(圖4)。針對(duì)該油藏優(yōu)選降壓開采方案，并確定合理的降壓速度和降壓界限是下一步油藏開發(fā)的關(guān)鍵[12]。

圖4 油藏平均地層壓力、采油速度變化圖

4 降壓開采效果評(píng)價(jià)

4.1 降壓開采

利用巖石及流體的彈性能量采出部分剩余原油、提高采收率是降壓開采的核心思想。“水淹區(qū)塊中的油在巖石壓縮和液體膨脹的共同作用下自巖塊進(jìn)入裂縫，然后在重力作用下向油藏頂部聚集而被采出”這個(gè)過(guò)程中同時(shí)不斷進(jìn)行著人工驅(qū)動(dòng)向天然驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化、巖塊自吸排油、彈性排油的動(dòng)態(tài)過(guò)程。任丘霧迷山組油藏壓力水平較高，進(jìn)行降壓開采試驗(yàn)前，油藏總壓降為2.78MPa，壓力水平為91.6%，地層能量較為充足，任丘霧迷山組油藏為范圍較大、能滿足低速開采要求的有限的邊底水體所包圍，降壓開采過(guò)程中邊底水可入侵，補(bǔ)充油藏能量；巖塊中含有較多的剩余油，根據(jù)取心觀察、巖心分析試驗(yàn)、開發(fā)動(dòng)態(tài)分析和剩余油分布研究結(jié)果，在巖塊系統(tǒng)以及裂縫系統(tǒng)的部分中小縫洞里含有較多的剩余油，這是進(jìn)行降壓開采試驗(yàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.2 降壓開采現(xiàn)場(chǎng)效果評(píng)價(jià)

油藏總壓降由2.78MPa到7.72MPa，階段壓降4.94MPa，較大幅度地控制了注水量和注采比，地層壓力明顯下降，改變了裂縫系統(tǒng)內(nèi)驅(qū)油狀況，提高了波及程度和驅(qū)油效率，使油藏開發(fā)效果得到改善，油藏自然產(chǎn)量遞減速度明顯減緩，分別由降壓前的2.74%減緩至1%左右：①自然產(chǎn)量遞減速度明顯減緩，降壓前產(chǎn)量月遞減2.74%，降壓后是1%，少遞減96.8×104t；②含水上升速度明顯減緩，自然產(chǎn)水量降壓前是0.32%，降壓后是0.01%，少產(chǎn)水136.3×104m3；③天然驅(qū)動(dòng)與人工驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)化配合，使底水入侵量增加5207×104m3，注水量減少3059×104m3；④有效減緩油水界面上升速度，開采前月上升速度是0.71m，降壓開采后穩(wěn)定；⑤提高水驅(qū)波及程度，增加水驅(qū)可采儲(chǔ)量117×104t，水驅(qū)采收率提高0.3l%。

4.3 降壓開采產(chǎn)量預(yù)測(cè)

建立目標(biāo)油藏?cái)?shù)值模型，并進(jìn)行歷史擬合，在歷史擬合的基礎(chǔ)上以油藏實(shí)際采用降壓開采的時(shí)刻為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)注水，適當(dāng)提高液量，對(duì)比不同降壓速度(分別提液1.5倍，1.8倍，2.0倍，2.3倍，2.5倍)下的開發(fā)效果，結(jié)果見表4。

表4 預(yù)測(cè)10年后的開發(fā)指標(biāo)

結(jié)果表明，繼續(xù)注水生產(chǎn)，通過(guò)提高液量的方式實(shí)現(xiàn)降壓開采的目的，仍可發(fā)揮巖石和流體的彈性作用，但產(chǎn)水量明顯增加。隨著提液幅度的增加，壓力下降速度變快，含水率相對(duì)增長(zhǎng)較快，階段產(chǎn)油量逐漸遞增，當(dāng)提液量提至原產(chǎn)液量的2.3倍時(shí)，增幅達(dá)到最大，繼續(xù)提液，增油量減少，不利于生產(chǎn)開發(fā)。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)采用降壓開采的方式，利用天然驅(qū)動(dòng)和人工驅(qū)動(dòng)方式的交替配合，打破目前高含水率下地下油水分布狀態(tài)，使得裂縫產(chǎn)生差異性閉合，降低裂縫導(dǎo)流能力，抑制和干擾裂縫系統(tǒng)出油的同時(shí)盡力發(fā)揮巖塊系統(tǒng)的產(chǎn)油能力，以達(dá)到提高最終采收率的目標(biāo)。

2)采用繼續(xù)注水同時(shí)適當(dāng)提液的方式進(jìn)行降壓開采。適當(dāng)進(jìn)行人工注水，以補(bǔ)充天然能量的不足，將地層壓力保持在一個(gè)較低的水平，既能保證油井不會(huì)因?yàn)榈貙訅毫^(guò)低而生產(chǎn)異常，也能發(fā)揮巖石和流體的彈性作用，發(fā)揮了中、小縫洞及巖塊系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力，達(dá)到改善開發(fā)效果的作用。

[1]廉培慶,程林松,劉麗芳. 裂縫性碳酸鹽巖油藏相對(duì)滲透率曲線[J]. 石油學(xué)報(bào),2011,32(6):1026～1030.

[2]李康. 堵驅(qū)技術(shù)在任丘油田高含水開發(fā)后期的應(yīng)用研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東),2011.

[3]李靜. 任丘潛山型碳酸鹽巖儲(chǔ)層微觀分析及裂縫預(yù)測(cè)研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東),2011.

[4]張淑娟,劉大聽,楊玉祥. 任丘潛山油藏剩余油分布模式及挖潛方向[J]. 石油地質(zhì)與工程,2007,21(5):50～54.

[5]劉大聽,張淑娟. 任丘碳酸鹽巖潛山油藏剩余油分布研究[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2003,10(2):46～47.

[6]劉大聽,張淑娟,童亨茂. 任丘潛山油藏裂縫預(yù)測(cè)及剩余油分布研究[J]. 石油學(xué)報(bào),2001,22(4):49～54.

[7]張淑娟,羅永勝,張亞娟,等. 任丘潛山油藏剩余油分布及潛力分析[J]. 油氣采收率技術(shù),2000,7(1):42～46，69.

[8]田平,許愛云,張旭,等. 任丘油田開發(fā)后期不穩(wěn)定注水開采效果評(píng)價(jià)[J]. 石油學(xué)報(bào),1999,20(1):46～50.

[9]張學(xué)臣,袁建國(guó),于俊吉. 任丘霧迷山組油藏降壓開采試驗(yàn)[J]. 石油勘探與開發(fā),1998,25(3):96～98.

[10] 張學(xué)臣.任丘潛山油藏高含水期的堵水實(shí)踐與認(rèn)識(shí)[J]. 油氣采收率技術(shù),1997,4(2):41～46.

[11] 張善成,黃瑛,季平. 對(duì)任丘潛山剩余油分布的新認(rèn)識(shí)[J]. 油氣采收率技術(shù),1997,4(1):52～55，78.

[12] 尹定,孫月明. 任丘碳酸鹽巖油藏的合理采油速度和井網(wǎng)密度研究[J]. 石油學(xué)報(bào),1981,2(3):55～62.

2017-02-10

喻高明(1965-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)的教學(xué)與科研工作，ygm1210@vip.sina.com。

[引著格式]喻高明，劉保磊，許愛云，等.任丘霧迷山組裂縫性碳酸鹽巖油藏降壓開采改善開發(fā)效果研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(23):70～75.

TE344

A

1673-1409(2017)23-0070-06

[編輯] 黃鸝