張 偉， 海 剛， 張 瑩

（中國(guó)石化西北油田分公司采油一廠，新疆輪臺(tái) 841600）

塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏與普通砂巖油藏不同，儲(chǔ)集空間類型多樣、形態(tài)差異較大，非均質(zhì)性極強(qiáng)[1]。該油田開(kāi)發(fā)初期主要依靠天然能量開(kāi)采，隨著開(kāi)發(fā)不斷進(jìn)行，天然能量出現(xiàn)不足，采出能力開(kāi)始下降，注水開(kāi)發(fā)是初期解決該問(wèn)題的最有效方法，但進(jìn)入注水開(kāi)發(fā)后期，儲(chǔ)層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間注水后，油水界面升高，驅(qū)油效果逐漸變差[2-6]。為此，進(jìn)行了碳酸鹽巖縫洞型油藏氣水復(fù)合驅(qū)技術(shù)研究。該技術(shù)是在長(zhǎng)時(shí)間注水后，改為注入氮?dú)猓⑷氲牡獨(dú)鈺?huì)聚集在儲(chǔ)集體高部位的閣樓體內(nèi)[5-8]，將閣樓體內(nèi)的剩余油油置換出來(lái)，但是由于缺乏橫向驅(qū)動(dòng)力，剩余油可能會(huì)大量富集在注采井網(wǎng)的井間；于是，在當(dāng)前注氣井網(wǎng)條件下，需再次注水增加橫向水驅(qū)動(dòng)力，提高井間剩余油的動(dòng)用程度，從而改善碳酸鹽巖縫洞型油藏的開(kāi)發(fā)效果。該技術(shù)在塔河油田 4 區(qū) 7 個(gè)注采井組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，并獲得良好的增產(chǎn)效果。

1 碳酸鹽巖縫洞型油藏特征

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏發(fā)育于新疆塔里木盆地沙雅隆起阿克庫(kù)勒凸起的西南部，油藏埋深5 400.00～7 600.00 m，儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔洞、大型洞穴和溶蝕裂縫，儲(chǔ)集體主要為裂縫-溶洞型和裂縫-孔洞型，部分區(qū)域奧陶系一間房組地層發(fā)育微裂縫[9]。其中洞穴和孔洞的儲(chǔ)集性能最好，裂縫既是儲(chǔ)集空間，又是流體流動(dòng)的主要通道，流體流動(dòng)以管流為主[10-11]。各類巖溶體儲(chǔ)層空間展布具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，油氣水運(yùn)移規(guī)律復(fù)雜。

2 氣水復(fù)合驅(qū)油開(kāi)發(fā)模式研究

2.1 氣水復(fù)合驅(qū)油機(jī)理

在利用多屬性地震資料描述儲(chǔ)集體形態(tài)特征的基礎(chǔ)上，通過(guò)刻蝕玻璃的方法建立了一套20 mm×30 mm 的縫洞儲(chǔ)集體物理模擬模型，該模型設(shè)計(jì)為裂縫-溶洞型儲(chǔ)集體，孔隙度為18%。利用該模型進(jìn)行氣水復(fù)合驅(qū)油物理模擬試驗(yàn)，先注入試驗(yàn)用油，待模型空腔充滿試驗(yàn)用油，再注水進(jìn)行水驅(qū)，待出口已經(jīng)完全出水后再注入氮?dú)?，注入一定量氮?dú)夂笤俅巫⑺?。試?yàn)過(guò)程中觀察不同階段模型內(nèi)流體的運(yùn)移情況，結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1 可以看出，該模型在充滿試驗(yàn)用油經(jīng)水驅(qū)后，頂部的7、8 號(hào)儲(chǔ)集體內(nèi)仍存在大量剩余油（見(jiàn)圖1（a））；對(duì)其進(jìn)行氣驅(qū)，7、8 號(hào)儲(chǔ)集體內(nèi)的剩余油被驅(qū)替到水驅(qū)通道上（見(jiàn)圖1（b）），再次進(jìn)行水驅(qū)，注入水將水驅(qū)通道上的剩余油從出口端驅(qū)替出（見(jiàn)圖1（c））。由此可知縫洞型油藏氣水復(fù)合驅(qū)油機(jī)理：氮?dú)庾鳛榭v向驅(qū)動(dòng)力，向下驅(qū)替縫洞體頂部剩余油，將剩余油驅(qū)替至水驅(qū)通道上，注入水作為橫向驅(qū)動(dòng)力，形成二次水驅(qū)。

圖 1 復(fù)雜縫洞模型氣水復(fù)合驅(qū)油流體運(yùn)移情況Fig.1 Fluids migration of gas-water composite flooding in a complex fracture-cave model

2.2 氣水復(fù)合驅(qū)開(kāi)發(fā)方式

在認(rèn)識(shí)氣水復(fù)合驅(qū)油機(jī)理的基礎(chǔ)上，利用地震資料刻畫井洞關(guān)系，根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)識(shí)別注采井之間的連通通道，明確剩余油分布，針對(duì)不同剩余油分布特征構(gòu)建了4 種井組模式（見(jiàn)圖2）：對(duì)于水驅(qū)通道在含油高度內(nèi)的“閣樓油”，構(gòu)建了注入井先注氣、后注水的常規(guī)協(xié)同模式，為單方向一注一采的模式；對(duì)于水驅(qū)失效的多井區(qū)域的“閣樓油”，構(gòu)建了注入井注氣、周邊鄰井注水的柵狀協(xié)同模式；對(duì)于出現(xiàn)氣竄的井組，構(gòu)建了換向協(xié)同模式；對(duì)于失效或未見(jiàn)效并且水驅(qū)通道在含油高度外的“閣樓油”，構(gòu)建了注入井注氣后先調(diào)流封堵水通道、再注水的調(diào)剖協(xié)同模式。

2.3 氣水復(fù)合驅(qū)井網(wǎng)設(shè)計(jì)

主要依托巖溶背景及儲(chǔ)層展布特征，根據(jù)基礎(chǔ)井組模式有針對(duì)性地構(gòu)建氣水復(fù)合立體井網(wǎng)，如圖3所示。對(duì)于風(fēng)化殼巖溶，其展布面積廣，多向連通條件好，構(gòu)建面狀注采井網(wǎng)；對(duì)于斷溶體、古河道儲(chǔ)層展布方向性強(qiáng)，連通特征表現(xiàn)為帶狀連通或線性連通，分別建立帶狀井網(wǎng)和線狀井網(wǎng)[5]。

縱向上，根據(jù)井間通道路徑長(zhǎng)短、構(gòu)造高低、規(guī)模大小等因素配置井網(wǎng)。對(duì)于有利驅(qū)替路徑為陡構(gòu)造、短路徑、規(guī)模較小的山梁、斷溶體或暗河等，如果采用低注高采井網(wǎng)很容易發(fā)生氣竄，而采用高注低采井網(wǎng)則可以發(fā)揮作用集中、見(jiàn)效快和控制氣竄的優(yōu)勢(shì)；有利驅(qū)替路徑為緩構(gòu)造、長(zhǎng)路徑，閣樓儲(chǔ)集體靠近注入井，可以采用低注高采井網(wǎng)以提高驅(qū)替效率。

總體而言，需要根據(jù)通道的規(guī)模確定采用高注低采井網(wǎng)還是低注高采井網(wǎng)：短路徑、小通道采用高注低采井網(wǎng)，以氣驅(qū)為主，水驅(qū)為輔，以預(yù)防水竄；長(zhǎng)路徑、大通道采用低注高采井網(wǎng)，以水驅(qū)為主，氣驅(qū)為輔，以提高氣驅(qū)效率。實(shí)踐中，2 種縱向井網(wǎng)模式對(duì)不同規(guī)模的通道均有其優(yōu)勢(shì)。

圖 2 氣水復(fù)合驅(qū)模式分類Fig.2 Classification of gas-water composite flooding modes

圖 3 氣水復(fù)合平面井網(wǎng)構(gòu)建示意Fig.3 Schematic on the construction of the gas-water composite planar well pattern

2.4 氣水復(fù)合驅(qū)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)歷史注水水驅(qū)效果確定水驅(qū)可動(dòng)用空間，對(duì)比累計(jì)注氣體積與水驅(qū)可動(dòng)用空間判斷通道內(nèi)剩余油的再次充滿程度，根據(jù)充滿程度確定水驅(qū)歷史等效階段，用等效階段的歷史注水強(qiáng)度指導(dǎo)氣水復(fù)合驅(qū)參數(shù)設(shè)計(jì)。

氣水復(fù)合驅(qū)的作用過(guò)程分為2 部分：1）垂向上，注入氣將“閣樓油”驅(qū)至水驅(qū)可動(dòng)用空間；2）橫向上，注入水進(jìn)入水驅(qū)可動(dòng)用空間將油驅(qū)至受效井。注入氣不斷垂向驅(qū)油，關(guān)鍵是如何形成有效的橫向水驅(qū)。根據(jù)歷史注水水驅(qū)效果確定水驅(qū)可動(dòng)用空間，通過(guò)對(duì)比累計(jì)注氣體積與水驅(qū)可動(dòng)用空間判斷通道內(nèi)剩余油的再次充滿程度，根據(jù)剩余油充滿程度確定水驅(qū)歷史等效階段，再根據(jù)等效階段歷史注水強(qiáng)度設(shè)計(jì)氣水復(fù)合驅(qū)參數(shù)。理想驅(qū)替模型中，注采比應(yīng)為1∶1，注入水前緣突破前的注水量等于增油量，注水過(guò)程中縱向上大量分水，少部分水形成了有效橫向驅(qū)替。水驅(qū)結(jié)束時(shí)生產(chǎn)井總增油量即為有效橫向水量，即水驅(qū)可驅(qū)掃空間總量。具體計(jì)算步驟（見(jiàn)圖4）如下：

1）確定水驅(qū)可動(dòng)用空間體積。對(duì)于具有完整的水驅(qū)見(jiàn)效至失效階段的注采井組，認(rèn)為井間水驅(qū)可動(dòng)用空間體積即水驅(qū)采油量的地下體積。

2）確定水驅(qū)可動(dòng)用空間的充滿程度。首先根據(jù)累計(jì)注入氣量的地下體積與氣驅(qū)采油量的地下體積的差，求出水驅(qū)通道中剩余油的體積；然后計(jì)算水驅(qū)可動(dòng)空間的充滿程度，即水驅(qū)通道剩余油體積與水驅(qū)可動(dòng)用空間體積之比。

3）對(duì)應(yīng)注水水驅(qū)等效階段。利用等效原理，把任意氣驅(qū)階段對(duì)應(yīng)的充滿程度在水驅(qū)階段找到對(duì)應(yīng)相等充滿程度的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

4）類比當(dāng)時(shí)注水強(qiáng)度。通道充滿程度相同時(shí)，注水受效日注水量為Qt。

5）確定目前的注水強(qiáng)度。設(shè)計(jì)目前的注水量QM≥Qt，即氣水復(fù)合階段要提供足夠的橫向驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)注入氣頂替至水驅(qū)可動(dòng)用空間內(nèi)的剩余油，此時(shí)不需要考慮注水強(qiáng)度過(guò)大再次發(fā)生水竄的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)閱卧怆A段不同于注水水驅(qū)階段，“閣樓油”可反復(fù)進(jìn)入水驅(qū)通道。

圖 4 氣水復(fù)合驅(qū)參數(shù)設(shè)計(jì)流程Fig.4 Flow chart of gas-water composite flooding parameters design

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

氣水復(fù)合驅(qū)技術(shù)在塔河油田4 區(qū)7 個(gè)注采井組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，均獲得良好的增產(chǎn)效果，井組產(chǎn)油量平均提高86.0 t，累計(jì)增產(chǎn)油量1.3×104t，且增油效果不斷改善。下面以TK428CH-TK408 井組為例，介紹氣水復(fù)合驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用情況。

3.1 TK428CH-TK408 井組概況

TK428CH 井是注水兼注氣井，TK408 井是采油井，井組平面特征是沿山梁發(fā)育的風(fēng)化殼巖溶，縱向特征為平緩山梁，注氣路徑長(zhǎng)，“閣樓油”靠近注入井，采用低注高采井網(wǎng)（如圖5 所示）。

3.2 注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)

圖 5 TK428CH-TK408 井組地震屬性資料與儲(chǔ)集體刻畫Fig.5 Seismic attribute data and reservoir bodies characterization of the TK428CH-TK408 well group

1）確定水驅(qū)可動(dòng)用空間。水驅(qū)可動(dòng)用空間等于前期受效增油量，該井組經(jīng)歷了完整的水驅(qū)階段，水驅(qū)通道內(nèi)的原油被驅(qū)替得較為徹底，因此該井組水驅(qū)增油量的地下體積等于水驅(qū)可動(dòng)用空間的體積，通過(guò)計(jì)算該井組水驅(qū)可動(dòng)用空間體積為5.47×104m3。

2）判斷水驅(qū)通道剩余油富集程度。該井累計(jì)注氣5.70×104m3，累計(jì)增油3.81×104m3，通道內(nèi)剩余油1.89×104m3，水驅(qū)可動(dòng)用空間充滿程度為34.0%。

3）類比相同充滿程度的水驅(qū)強(qiáng)度。當(dāng)水驅(qū)階段通道內(nèi)剩余油充滿程度為34.0%時(shí)，水驅(qū)處于效果變差階段，此階段注水量為300 m3/d，因此目前該井組合理注水量至少需要達(dá)到300 m3/d，連續(xù)注水。

4）現(xiàn)場(chǎng)注采調(diào)整及效果。調(diào)整前TK428CH 井累計(jì)注氣2.8×104m3見(jiàn)效，后期效果出現(xiàn)變差趨勢(shì)，計(jì)算水驅(qū)通道剩余油充滿程度34.0%，水驅(qū)通道內(nèi)仍富集大量剩余油，需要加強(qiáng)水驅(qū)動(dòng)用水驅(qū)通道內(nèi)的剩余油，于是TK428CH 井恢復(fù)注水，并且將注水量提高至300 m3/d，TK408 井生產(chǎn)效果改善，日增油量穩(wěn)定在30 t。

4 結(jié)論與建議

1）針對(duì)水驅(qū)和氣驅(qū)無(wú)法有效動(dòng)用塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏高部位剩余油的問(wèn)題，根據(jù)其儲(chǔ)層特征及剩余油分布特征，研究形成了氣驅(qū)替油、水驅(qū)提供橫向驅(qū)動(dòng)力的氣水復(fù)合驅(qū)技術(shù)。

2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，氣水復(fù)合驅(qū)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏高部位剩余油的有效動(dòng)用，改善開(kāi)發(fā)效果。

3）目前氣水復(fù)合驅(qū)參數(shù)的設(shè)計(jì)是基于歷史水驅(qū)效果進(jìn)行的，還處于半定量階段，建議進(jìn)一步研究，通過(guò)地質(zhì)建模和數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算。