孫 建 馬 瑞 呂中鋒 薛宗安 王慶魁 季 嶺 姚習(xí)志

(①中國石油大港油田分公司第三采油廠；②中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心；③中國石油大港油田分公司科技信息處)

0 引 言

大港油田孔南地區(qū)安山巖油藏，開發(fā)層位為中生界安山巖，埋深2 712～3 400 m，油藏具較強(qiáng)的底水能量，其驅(qū)動(dòng)能量主要為彈性水壓驅(qū)動(dòng)，屬低飽和的孔隙-裂縫型塊狀底水油藏。

該油藏于1988年1月利用直井投入開發(fā)，區(qū)塊初期日產(chǎn)油達(dá)到156 t，在1989年底降至82 t后，區(qū)塊整體含水上升產(chǎn)量下降，暴露了底水錐進(jìn)油藏含水上升速度較快的問題；至1995年6月日產(chǎn)油只有7 t，含水達(dá)95%；之后區(qū)塊進(jìn)入高含水低效開發(fā)，直至1996年6月停產(chǎn)，此時(shí)油藏含水98%，累計(jì)產(chǎn)油20.6×104t，采出程度6.2%。區(qū)塊剩余地質(zhì)儲(chǔ)量豐富，油藏潛力較大，挖潛成為亟待解決的難題。2015年底，該區(qū)塊一口早期高含水關(guān)停的油井恢復(fù)生產(chǎn)后日產(chǎn)油17 t，為此重新對(duì)該區(qū)進(jìn)行深入研究。通過對(duì)安山巖雙重介質(zhì)儲(chǔ)集層建立地質(zhì)模型，并在此基礎(chǔ)上模擬分析油藏滲流規(guī)律，結(jié)合油藏特點(diǎn)確定采油水平井開發(fā)的最優(yōu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)此類油藏的剩余油挖潛。

1 安山巖儲(chǔ)集空間特征

1.1 儲(chǔ)集空間特征

安山巖儲(chǔ)集空間包括宏觀、微觀兩大類，可歸納為十種類型，即：高角度裂縫、低角度裂縫、網(wǎng)狀微裂縫、爆破裂縫、晶間孔、氣孔、脹裂孔、塑流孔、晶內(nèi)孔和溶蝕孔。其中孔隙主要為氣孔和溶蝕孔，裂縫以構(gòu)造縫，特別是高角度裂縫發(fā)育，是儲(chǔ)集層滲流的主要通道，儲(chǔ)集層為典型的裂縫-孔洞型雙重介質(zhì)儲(chǔ)集層。該區(qū)裂縫以近南北和東西向發(fā)育的高角度正交縫為主，北西向裂縫次之。

高角度裂縫：縫寬多為1～2 mm，垂向上延伸可達(dá)數(shù)十厘米，縫內(nèi)大多較干凈，僅見微量方解石或石英呈半充填式。Z 59井傾角測(cè)井資料表明，安山巖內(nèi)高角度裂縫發(fā)育，裂縫方向有兩組，一組近南北，另一組近東西，明顯屬剪切作用的產(chǎn)物。此外，早期形成的成巖裂縫或風(fēng)化作用形成裂縫，雖大多已被充填，但由于后期構(gòu)造力的作用重新張裂開。

低角度裂縫：該類裂縫多見于安山巖體的中、下部(包括水平裂縫和V字型裂縫)。肉眼觀察縫寬0.1～1 mm，縱向上連通性相對(duì)較差，大多被方解石、石英或熔巖等充填，呈充填或半充填狀。其成因可能與巖漿邊流動(dòng)、邊冷卻收縮有關(guān)。

網(wǎng)狀微裂縫：此類裂縫系鏡下觀察的微細(xì)裂縫，發(fā)育很普遍，在15 mm2范圍內(nèi)可見微裂縫1～7條，一般縫寬0.02～0.03 mm，屬巖漿凝固的同時(shí)或其后的構(gòu)造斷裂的低序次裂縫，可以是網(wǎng)狀的，或者是雜亂的。微裂縫中普遍含油，是重要的儲(chǔ)集空間。

1.2 安山巖物性特征

據(jù)壓汞資料統(tǒng)計(jì)，該區(qū)喉道半徑中值為0.06～0.13 μm，表明孔隙喉道細(xì)微，雖然平均孔隙度可達(dá)10%，但空氣滲透率極低(0.02～0.81 mD)。油氣的儲(chǔ)集空間和向井滲流的通道主要是裂縫、沿裂縫擴(kuò)大的小溶洞、裂縫附近的小溶洞及各種形狀和尺寸的溶蝕孔洞，而巖石基質(zhì)具有較低的滲透性。該區(qū)塊在鉆井過程中，鉆井液漏失普遍，并伴有鉆具放空現(xiàn)象；巖心見大縫洞發(fā)育，不穩(wěn)定的試油，壓力恢復(fù)極快等，表明該雙重介質(zhì)儲(chǔ)集層具有較高的有效滲透率。

2 底水油藏滲流特征研究

底水活躍能為油藏開發(fā)提供充足能量，同時(shí)底水錐進(jìn)又給油藏開發(fā)造成一系列問題，如底水錐進(jìn)會(huì)使油井過早見水，當(dāng)水錐突破井底后，油井即產(chǎn)水，底水油藏與邊水油藏相比見水較早,無水采油期短，底水油藏油井見水后，含水率陡升，而產(chǎn)油量急速下降，導(dǎo)致底水油藏采收率較低。因此，掌握底水油藏的滲流特征，并利用滲流規(guī)律提高采收率是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.1 底水水侵規(guī)律

在底水油藏開發(fā)過程中，底水按照脊進(jìn)和錐進(jìn)兩種方式驅(qū)動(dòng)原油。安山巖區(qū)塊底水油藏能量充足，且儲(chǔ)集層高角度裂縫發(fā)育，在縱向形成了“滲流優(yōu)勢(shì)通道”，油水在裂縫中運(yùn)動(dòng)速度較快。利用直井開發(fā)時(shí)，隨著實(shí)際產(chǎn)量高于臨界產(chǎn)量(指能使水錐穩(wěn)定在最大高度而不至于使油井見水的最大產(chǎn)油量)，容易形成水錐現(xiàn)象，是由于油井的井筒周圍產(chǎn)生壓力降低及油藏物質(zhì)平衡關(guān)系，油水界面在井筒附近遠(yuǎn)高于距離油井較遠(yuǎn)區(qū)域，隨著距離油井變遠(yuǎn)，油水的滲流速度會(huì)逐漸降低，油水界面發(fā)生錐形上升，底水取代原油而降低產(chǎn)量。如果油井是直井，那么形成的是水錐，如果油井為水平井，那么形成的是水脊[1-2]。底水上升的位置為裂縫系統(tǒng)的動(dòng)油水界面(圖1)。動(dòng)油水界面以下受到不同程度水淹，此時(shí)油井附近開始形成水錐，含水快速上升[3-5]。因?yàn)閰^(qū)塊水錐嚴(yán)重，油井含水高達(dá)98%，最終導(dǎo)致油藏停產(chǎn)。

2.2 停產(chǎn)后油水重力分異

底水油藏開發(fā)時(shí)，存在三種作用控制水錐：一是油井生產(chǎn)時(shí)的壓力差；二是重力差異；三是毛管力。安山巖儲(chǔ)集層在裂縫發(fā)育的情況下,毛管力的作用較小, 一般可忽略不計(jì)，但應(yīng)該考慮重力的作用[6]。隨著油藏中上部原油的采出，底水發(fā)生錐進(jìn)，油水界面上升。在油藏停產(chǎn)后或以較低產(chǎn)液量生產(chǎn)時(shí)，由于生產(chǎn)壓差小于水錐的重力作用導(dǎo)致水錐下降，在水錐下降的過程中，由于油水密度的差異，油水重新分布，原油向高部位聚集，水向低部位運(yùn)動(dòng)，油水界面下降。具體過程可通過油藏?cái)?shù)值模擬方法實(shí)現(xiàn)。

圖1 底水錐進(jìn)示意

2.3 油水界面變化模擬

2.3.1 建立安山巖雙重介質(zhì)油藏模型

綜合運(yùn)用地震、測(cè)井、地質(zhì)等資料對(duì)裂縫進(jìn)行了描述，通過地震解釋及屬性分析，確定該區(qū)斷層及大尺度裂縫的走向?yàn)闁|西方向，小尺度裂縫發(fā)育受斷層及大尺度裂縫控制，統(tǒng)計(jì)了裂縫宏觀和微觀發(fā)育規(guī)模、密度、開度、方向等，輸入到建模軟件中，建立符合地質(zhì)體的裂縫模型[7-9](圖2)。圖2a中紅色代表構(gòu)造高部位，綠色代表構(gòu)造低部位，該區(qū)為被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造；圖2b為針對(duì)裂縫建立的滲透率模型，不同片狀代表不同裂縫，各裂縫中紅色代表滲透率高值區(qū)，綠色代表滲透率中等或較低值區(qū)。此外在地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，通過針對(duì)性調(diào)整關(guān)鍵字，利用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了等效油藏?cái)?shù)值模擬，表征油藏開發(fā)的全過程。

圖2 安山巖區(qū)塊地質(zhì)建模

2.3.2 油水界面變化規(guī)律

通過油藏?cái)?shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，在安山巖油藏的開發(fā)歷史上，油水界面變化可以分為三個(gè)階段。

(1)高液量生產(chǎn)階段(1986年8月-1994年8月)：原始油水界面3 060 m(圖3a)，水體能量充足，油井采用電泵井生產(chǎn)，產(chǎn)液量11×104m3/a，電泵大壓差產(chǎn)生的抽汲及底水水侵作用遠(yuǎn)大于重力作用，水錐效應(yīng)明顯，油水界面快速上升(圖3b)，8年間上升127 m，油水界面為2 933 m，上升速度為15.85 m/a。

(2)低液量生產(chǎn)階段(1994年8月-2012年10月)：水體能量有所減弱，由于油井整體高含水，在關(guān)停部分電泵井的同時(shí)，一部分電泵井轉(zhuǎn)為抽油機(jī)井生產(chǎn)，產(chǎn)液量為0.9×104m3/a，抽油機(jī)的小壓差產(chǎn)生的抽汲及底水水侵作用弱于重力作用，水錐緩慢下降，18年間油水界面下降6 m，油水界面為2 939 m，下降速度為0.33 m/a(圖3c)。

圖3 油藏油水界面數(shù)值模擬變化

(3)停產(chǎn)階段(2012年11月-2016年12月)：所有油井停產(chǎn)，水侵作用小于重力作用，水錐繼續(xù)下降，4年間下降了2 m，油水界面為2 941 m，下降速度為0.5 m/a(圖3d)。

綜上可見，安山巖油藏在長(zhǎng)期停產(chǎn)后，由于油水密度的差異性和重力分異作用,油水界面呈下降趨勢(shì)：第一個(gè)5年油水界面下降速度較快,平均為0.78 m/a；第二個(gè)5年起，下降速度減緩,約為0.38 m/a(圖4)。由于油水界面下降，剩余油重新聚集到儲(chǔ)集層高部位，油藏實(shí)現(xiàn)了從無潛力到有潛力的轉(zhuǎn)變，具備進(jìn)一步挖潛的空間。

圖4 油藏停產(chǎn)后油水界面下降速度

3 剩余油挖潛實(shí)施步驟及效果

底水油藏在采用直井和水平井開發(fā)時(shí)分別存在底水錐進(jìn)和底水脊進(jìn)現(xiàn)象。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)該油藏當(dāng)儲(chǔ)集層縱向滲透率(Kv)與水平滲透率(Kh)的比值小于0.5時(shí)，底水錐進(jìn)作用較弱，直井開發(fā)的采收率要高于水平井，宜采用直井開發(fā)；當(dāng)儲(chǔ)集層縱向滲透率Kv與水平滲透率Kh的比值大于0.5時(shí)，底水錐進(jìn)作用明顯，水平井采收率要明顯高于直井，適宜采用水平井開發(fā)(圖5)。

圖5 不同Kv/Kh情況下直井與水平井開發(fā)采收率對(duì)比

3.1 井型選擇

安山巖油藏油層集中、厚度大，平均有效厚度39 m，天然能量充足，高角度縫或垂直縫發(fā)育，縱向滲流能力強(qiáng)，常規(guī)井在開發(fā)過程中易發(fā)生底水錐進(jìn)，導(dǎo)致含水快速上升。水平井開發(fā)時(shí)可將錐進(jìn)變脊進(jìn)，減緩含水上升速度，提高最終采收率。

通過建立底水概念模型，分別部署直井和水平井開發(fā)，對(duì)比開發(fā)效果表明(圖6)，直井方案單井控制儲(chǔ)量少，累產(chǎn)油多，采收率高，但因?yàn)橹本當(dāng)?shù)多，投入產(chǎn)出比低，因此適合選擇水平井開發(fā)。

圖6 直井與水平井開發(fā)效果對(duì)比

3.2 水平井參數(shù)確定

3.2.1 縱向位置確定

通過數(shù)值模擬，對(duì)不同位置的水平井累產(chǎn)油量進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示在安山巖頂部水平井累產(chǎn)油最高，效果最好。同時(shí)孔南地區(qū)安山巖頂部發(fā)育10 m左右風(fēng)化殼，縫洞發(fā)育較差，故水平井位置優(yōu)選確定為入層15 m。

3.2.2 水平段長(zhǎng)度確定

通過對(duì)不同長(zhǎng)度水平井的產(chǎn)能情況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，水平井的產(chǎn)能在300 m內(nèi)增長(zhǎng)幅度大，超過300 m后產(chǎn)能增長(zhǎng)幅度減小，因此水平井長(zhǎng)度優(yōu)選在150～300 m范圍內(nèi)。

3.2.3 水平段方向確定

由于安山巖裂縫發(fā)育，底水活躍，在設(shè)計(jì)水平段方向時(shí)，既要考慮水平段與裂縫的配置關(guān)系，也要考慮水平段與構(gòu)造的關(guān)系?？啄系貐^(qū)安山巖油藏主要發(fā)育近南北和東西向分布的高角度正交縫，因此水平段方向設(shè)計(jì)為北東向45°，在盡可能溝通較多裂縫的基礎(chǔ)上，又能盡量與構(gòu)造線平行，充分發(fā)揮水平井的抑制水錐作用，確保較高的采收率。

3.3 實(shí)施效果分析

通過綜合分析，對(duì)孔南地區(qū)安山巖油藏實(shí)施2口水平井挖潛剩余油，其水平段長(zhǎng)度分別為220 m、305 m，并制定了相應(yīng)的關(guān)井壓錐或注水壓錐等措施來抑制含水上升速度[10-13]。兩口井初期產(chǎn)油90 t/d，一年后產(chǎn)油53 t/d，累產(chǎn)油2.7×104t，取得了較好的效果。其中X 1井投產(chǎn)后穩(wěn)產(chǎn)40 t以上達(dá)400 d，是該區(qū)直井產(chǎn)量的3倍，實(shí)現(xiàn)了高效開發(fā)、長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)，超出了預(yù)期的效果。

4 結(jié) 論

(1)安山巖油藏具有裂縫及孔隙雙重介質(zhì)特征，裂縫以近南北和東西向分布的高角度正交縫為主，是油藏的主要滲流通道。

(2)建立雙重介質(zhì)油藏模型分析滲流特征，闡明了油水界面變化規(guī)律，在重力作用下油水存在著二次分異的特性。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的停采后，可重新在高部位挖掘剩余油潛力。

(3)底水油藏開發(fā)調(diào)整過程中，選取合理水平井參數(shù)是油藏穩(wěn)產(chǎn)及提高最終采收率的有效保障。