陽(yáng)曉燕

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引 言

墾利A油田位于渤海南部海域，主要目的層為沙河街組，沙河街組沙三段以辮狀河三角洲沉積為主。其中，沙三上以薄互層沉積為主[1]，窄河道沉積特征，儲(chǔ)層橫向變化較快；沙三中Ⅰ油層組儲(chǔ)層相對(duì)較厚，分流河道發(fā)育，儲(chǔ)層橫向分布較穩(wěn)定；沙三中Ⅱ油層組為進(jìn)積體沉積，儲(chǔ)層平面分布范圍小，橫向變化快。砂地比為20%～40%，油層累計(jì)厚度為20.0～40.0 m，油層平均厚度以1.5～2.7 m為主。沙河街組平均孔隙度為21.3%，平均滲透率為181.8 mD，是典型的中孔、中滲油田。沙河街組地層原油為中—輕質(zhì)常規(guī)原油，具有飽和壓力低、溶解氣油比中等、原油黏度低等特點(diǎn)，儲(chǔ)層薄，縱向跨度大，目前采用大段合采定向井開發(fā)，縱向?qū)娱g和層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重[2-5]。動(dòng)態(tài)資料顯示，沙三上與沙三中層間干擾較大，注水井多數(shù)層達(dá)不到配注，現(xiàn)有井網(wǎng)大套合采難以實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替[6-8]，為進(jìn)一步了解層間非均質(zhì)性對(duì)水驅(qū)開發(fā)效果的影響[9-12]，進(jìn)一步改善油田開發(fā)效果，開展了室內(nèi)三維非均質(zhì)模型水驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究[13-16]。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及材料

實(shí)驗(yàn)裝置由恒溫箱、ISCO-260D高精度驅(qū)替泵、層間三維模型及相應(yīng)的水釜、油釜、計(jì)量器、油藏飽和度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。其中，油藏飽和度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由自動(dòng)元件分析儀(電阻儀)、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換板、電阻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)組成。層間非均質(zhì)模型的主體構(gòu)成根據(jù)墾利A油田的實(shí)際韻律特征，由石英砂與環(huán)氧樹脂膠結(jié)而成，模型單層規(guī)格為30.0 cm×30.0 cm×3.5 cm，自上而下分別為低滲層(45.0 mD)、中滲層(200.0 mD)和高滲層(900.0 mD)，變異系數(shù)為0.75，模擬正韻律沉積地層。實(shí)驗(yàn)用油取自墾利A油田地面脫氣原油，實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行脫水及過(guò)濾處理，地層溫度下黏度為2.75 mPa·s，實(shí)驗(yàn)用模擬地層水根據(jù)油田地層水進(jìn)行配制，礦化度為6 300 mg/L，黏度為0.40 mPa·s。

2 方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)步驟

根據(jù)地層水電阻率與原油電阻率的差異性[17]，提出依靠電阻率技術(shù)測(cè)量三維模型飽和度，通過(guò)監(jiān)測(cè)不同時(shí)間不同位置的電阻率值獲取飽和度值，從而獲得飽和度分布及波及規(guī)律[18-20]，同時(shí)結(jié)合采出程度判斷層間非均質(zhì)性對(duì)開發(fā)效果的影響。共設(shè)計(jì)5組實(shí)驗(yàn)：前3組實(shí)驗(yàn)為3個(gè)小層同時(shí)驅(qū)替，驅(qū)替壓差分別為0.5、1.0、2.0 MPa；第4組實(shí)驗(yàn)驅(qū)替壓差為1.0 MPa，3個(gè)小層初期同采，待高滲層不產(chǎn)油時(shí)關(guān)閉高滲層繼續(xù)開采中、低滲層，根據(jù)中、低滲層含水情況，逐步關(guān)閉高含水層；第5組實(shí)驗(yàn)驅(qū)替壓差為1.0 MPa，3個(gè)小層分采。

實(shí)驗(yàn)步驟：①實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：模型稱干重，并測(cè)定死體積，對(duì)模型進(jìn)行抽真空至1×10-3MPa后，再連續(xù)抽真空5 h。②飽和水：以3 mL/min恒速飽和模擬地層水，充分飽和且穩(wěn)定后，測(cè)水相滲透率，其后稱濕重，并計(jì)算孔隙體積及孔隙度。③飽和油造束縛水：以3 mL/min恒速飽和模擬地層油，并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)飽和油過(guò)程中49對(duì)電極電阻率值的變化，待出口端完全出油且49對(duì)電阻率值完全保持穩(wěn)定后，停止飽和油。④恒壓法水驅(qū)油：以第4組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明，以恒定壓力1.0 MPa進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，每隔10 min測(cè)定電極電阻率值，當(dāng)高滲透層出口端不產(chǎn)油時(shí)，關(guān)閉高滲層注入、產(chǎn)出閥門，對(duì)中、低滲透層繼續(xù)進(jìn)行水驅(qū)。當(dāng)中滲透層出口端不產(chǎn)油時(shí)，關(guān)閉中滲透層注入、產(chǎn)出閥門，單獨(dú)開采低滲透層，驅(qū)替至最終不產(chǎn)油，停止實(shí)驗(yàn)。⑤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：通過(guò)測(cè)定某一時(shí)間下，網(wǎng)格內(nèi)電極的電阻率值，根據(jù)巖心飽和度與電阻率值擬合公式求取飽和度值。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用飽和度分布圖來(lái)觀察每個(gè)網(wǎng)格的波及情況，如果某網(wǎng)格已見水且連續(xù)2次測(cè)定的飽和度變化不大，則認(rèn)為該網(wǎng)格己被完全波及；如果某網(wǎng)格已見水但連續(xù)2次測(cè)定的飽和度變化較大，則認(rèn)為該網(wǎng)格被半波及。記錄各小層累計(jì)采油量，求取采出程度。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 不同驅(qū)替壓差下水驅(qū)效果分析

圖1為不同儲(chǔ)層物性下驅(qū)替壓差對(duì)采出程度的影響。由圖1可知：層間非均質(zhì)模型3層合采時(shí)，在較低生產(chǎn)壓差下，低滲層采出程度遠(yuǎn)低于中、高滲層。隨著驅(qū)替壓差增加，高、中、低滲層各層的采出程度逐漸提高；低滲層采出程度上升幅度最大，表明驅(qū)替壓差的升高有利于低滲層的動(dòng)用，主要是因?yàn)轵?qū)替壓差的提高有利于啟動(dòng)小孔隙原油；高滲層的采出程度提高幅度不明顯，主要是因?yàn)楦邼B層本身流動(dòng)阻力小，注入水沿著高滲層流速大，波及快，波及效果好，驅(qū)替壓差過(guò)高，注入水更易沿著高滲層竄進(jìn)，形成水竄優(yōu)勢(shì)通道，因此，高滲層驅(qū)替壓差不宜過(guò)高。

圖1 不同儲(chǔ)層物性下驅(qū)替壓差對(duì)采出程度的影響

圖2為注入1.2倍孔隙體積時(shí)不同驅(qū)替壓差對(duì)各層含水飽和度的影響，其中，藍(lán)色井位是注水井，紅色井位是生產(chǎn)井。由圖2可知：高滲層基本完全波及，在儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性嚴(yán)重時(shí)，高滲層成為油氣運(yùn)移充注的首選場(chǎng)所；中滲層主流線兩側(cè)及采出井附近的低滲透帶為剩余油富集區(qū)域；低滲層除注水井附近受到注入水的波及外，大部分區(qū)域都未能波及，低滲層動(dòng)用程度低，剩余油大片富集，是改善水驅(qū)后期油藏開發(fā)效果的主力區(qū)。隨著驅(qū)替壓差的增加，中、低滲層水驅(qū)波及效果越來(lái)越明顯，高滲層變化不大，提高驅(qū)替壓差對(duì)改善中、低滲層開發(fā)效果明顯。

圖2 注入1.2倍孔隙體積時(shí)不同驅(qū)替壓差對(duì)各層含水飽和度分布影響

3.2 不同驅(qū)替方式下水驅(qū)效果分析

為進(jìn)一步研究不同驅(qū)替方式下水驅(qū)效果，設(shè)計(jì)3組方案：方案1是3個(gè)小層同時(shí)驅(qū)替，驅(qū)替壓差為1.0 MPa；方案2是驅(qū)替壓差為1.0 MPa，3個(gè)小層初期同采，待高滲層不產(chǎn)油時(shí)，關(guān)閉高滲層，繼續(xù)開采中、低滲層，根據(jù)中、低滲層含水情況，逐步關(guān)閉高含水層；方案3是驅(qū)替壓差為1.0 MPa，3個(gè)小層分采。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3、4。由圖3可知：3層同采時(shí)，初期主力產(chǎn)層為高滲層，中、低滲層采出油量相對(duì)較低；隨著含水的增加，高滲層逐漸形成水驅(qū)優(yōu)勢(shì)通道，高滲層高含水后，中、低滲層貢獻(xiàn)仍較小，階段累計(jì)產(chǎn)油量逐漸減小。由圖4可知：當(dāng)高滲層高含水時(shí)，關(guān)閉高滲層，層間干擾明顯降低，能顯著提高中、低滲層的階段采油量，中、低滲層的產(chǎn)能能進(jìn)一步釋放；當(dāng)3個(gè)小層進(jìn)行分采時(shí)，小層之間沒(méi)有層間干擾，各小層驅(qū)替均勻，總采出程度最高。研究結(jié)果表明，由于縱向各層之間滲透率的差異，給油藏的注水開發(fā)帶來(lái)較大影響。高滲層的優(yōu)勢(shì)通道給中、低滲層的開發(fā)帶來(lái)困難，有必要采取分層開采等措施來(lái)提高中、低滲層水驅(qū)開發(fā)效果。

圖33層同采時(shí)各小層采油量隨驅(qū)替倍數(shù)的變化

圖4 不同開采方式下采油量、采出程度變化

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析

4.1 指導(dǎo)層系調(diào)整

目前墾利A油田3井區(qū)沙三段采用一套層系開發(fā)，縱向上分為8個(gè)油層組、24個(gè)小層，生產(chǎn)層位縱向跨度為110～340 m，沙三上、沙三中滲透率級(jí)差高達(dá)9.8，其中，沙三上滲透率級(jí)差為6.3，沙三中滲透率級(jí)差為2.2；沙三上局部井網(wǎng)不完善，生產(chǎn)過(guò)程中層間干擾現(xiàn)象嚴(yán)重，沙三上、沙三中驅(qū)替不均衡。生產(chǎn)過(guò)程中取得多口井產(chǎn)液剖面測(cè)試資料，其中3口井資料顯示，受層間干擾的影響，沙三上、沙三中的產(chǎn)能沒(méi)有全部釋放，且部分物性差的產(chǎn)層完全不產(chǎn)液。注水井層段多(3～5段)，吸水不均，在已投注的16口注水井中7口井的注入壓力達(dá)到或超過(guò)開發(fā)方案設(shè)計(jì)最大注入壓力(15.0 MPa)，且有3口井實(shí)際注水量未達(dá)到油藏配注要求，日欠注明顯。

由于縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，層間干擾明顯，部分井注不進(jìn)、采不出。為進(jìn)一步改善油田開發(fā)效果，結(jié)合物理模擬實(shí)驗(yàn)、測(cè)試資料以及考慮細(xì)分層系的儲(chǔ)層條件(滲透率級(jí)差大于5.0)和儲(chǔ)量基礎(chǔ)，提出對(duì)沙三上、沙三中細(xì)分層系開發(fā)。針對(duì)沙三上砂體疊合較好區(qū)域增加新井，老井的沙三上油層關(guān)閉，形成新的注采井網(wǎng)，沙三中調(diào)整原則一致。整體方案增加10口調(diào)整井，分層系方案與合采方案相比，產(chǎn)能提高420 m3/d，累計(jì)增油為63.0×104m3，其中，沙三上累計(jì)增油為25.2×104m3，沙三中累計(jì)增油為37.8×104m3，分采后采收率為31.2%，采收率較原井網(wǎng)合采時(shí)提高4.7個(gè)百分點(diǎn)。

4.2 指導(dǎo)單井措施

2018年年初，墾利A油田4井區(qū)3口油井含水快速上升，3口油井產(chǎn)液能力明顯下降，同時(shí)也暴露出平面含水不均的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，提出對(duì)重點(diǎn)井開展產(chǎn)液剖面測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，含水快速上升的3口井，層間干擾明顯，中、低滲層幾乎無(wú)產(chǎn)出，高滲層形成優(yōu)勢(shì)通道。產(chǎn)液能力下降的3口井同樣表現(xiàn)出縱向?qū)娱g干擾明顯的情況，2/3的油層無(wú)產(chǎn)出，油井產(chǎn)能未充分釋放。結(jié)合測(cè)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將含水快速上升的3口井的高含水層進(jìn)行卡層作業(yè)，同時(shí)為了進(jìn)一步釋放中、低含水層產(chǎn)能，提出將壓差放大1.5倍生產(chǎn)。針對(duì)產(chǎn)液能力下降的3口井，由于縱向跨度大，層數(shù)多，縱向滲透率級(jí)差明顯，及時(shí)對(duì)級(jí)差大的層實(shí)施關(guān)滑套作業(yè)。方案實(shí)施后，6口井降水增油效果明顯，措施后日增油達(dá)200 m3/d。

5 結(jié) 論

(1) 三維層間非均質(zhì)水驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)表明，隨著驅(qū)替壓差的增加，中、低滲層水驅(qū)波及效果明顯，高滲層變化不大，驅(qū)替壓差的升高有利于低滲層的動(dòng)用，提高驅(qū)替壓差對(duì)改善中、低滲層開發(fā)效果明顯。

(2) 3層同采時(shí)，主力產(chǎn)層為高滲層，中、低滲層采出程度相對(duì)較低，由于層間干擾影響，高滲層會(huì)隨著含水的增加逐漸形成水驅(qū)優(yōu)勢(shì)通道，各層均不能高效開發(fā)，3層分采開發(fā)效果最好。

(3) 三維層間非均質(zhì)水驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)油田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義，對(duì)縱向?qū)娱g非均質(zhì)性嚴(yán)重的油田，可通過(guò)層系重組以及單井提液措施，改善油田開發(fā)效果。