馬 棟,李 卓
(中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300452)
渤中19-6 大型凝析氣田是渤海灣盆地迄今發(fā)現的最大的天然氣田,儲量超千億立方米,渤中19-6 天然氣田新發(fā)現,揭示了渤海灣地區(qū)潛山天然氣領域巨大的勘探前景,為京津冀地區(qū)優(yōu)質清潔能源供應奠定了堅實基礎,對推動渤海灣盆地天然氣勘探具有里程碑意義[1,2]。
渤海地區(qū)中深層潛山油氣藏的開發(fā)引起了越來越多的關注。BZ 油田是渤海地區(qū)最早投入開發(fā)的中深層潛山油田之一,也是我國首批對外合作開發(fā)的油田。該油田屬于古生界碳酸巖潛山油田,裂縫發(fā)育,儲集空間為裂縫和基質雙重介質,為復雜類型的中深層油氣藏。自1989 年投入開發(fā)以來,經歷了三個開發(fā)階段,第一階段為以產油為主的階段,第二階段為油田停產,重新進行開發(fā)設計階段;第三階段為油氣同采、氣油并舉階段。本文對油田投產以來30 年開發(fā)歷程中開發(fā)策略及開發(fā)經驗進行系統(tǒng)的思考回顧,總結了指導油田高效開發(fā)的技術策略,力爭延緩油田衰竭,保持油田更長期穩(wěn)產,最大程度提高油田采收率,實現油田高效開發(fā)和經濟效益最大化,為其他海上類似中深層潛山復雜油氣藏的開發(fā)提供指導和借鑒。
BZ 油田位于渤海南部海域,距天津塘沽190 km。區(qū)域上位于渤南潛山帶中部,屬古潛山油田,潛山巖性主要為前震旦系變質花崗巖和下古生界碳酸鹽巖,上覆地層為古近系砂泥巖,主要儲層為下古生界碳酸鹽巖。根據油田的構造特征和油氣水分布特征,油田平面上分為北上塊、北下塊、東南塊、衛(wèi)星塊、西南塊五個斷塊,縱向上,依據下古生界碳酸鹽巖儲層特征,儲層分為上油組和下油組兩個油組,儲集空間以裂縫、溶蝕孔、晶間孔為主,與國內外其他類型的裂縫性儲層具有一定的相似性[3,4]。上油組儲集空間類型以孔隙-裂縫型為主,平均有效孔隙度2.9%,試井分析有效滲透率52.0 mD,油氣藏類型為帶氣頂和邊水的油藏;下油組儲集空間類型為裂縫-孔隙型,平均有效孔隙度3.5%,試井分析有效滲透率39.8 mD,油氣藏類型為帶邊水的油藏。
BZ 油田為正常溫度、壓力系統(tǒng),原油屬于輕質原油,具有低密度、低黏度、低含硫量、低膠質和瀝青質含量、高含蠟量的特點,氣頂氣為高含量凝析氣,原始凝析油含量409~444 cm3/m3。BZ 油田探明原油地質儲量1 411×104m3,探明天然氣儲量87×108m3,油田利用天然能量衰竭開發(fā),目前日產氣100×104m3,日產油300 m3,采氣速度4.1%,累產油294×104m3,累產氣45×108m3,原油采出程度20.8%,天然氣采出程度54.7%。
BZ 油田屬于中深層復雜類型油氣藏,開發(fā)過程中面臨諸多挑戰(zhàn)[5]:(1)儲層埋藏深,地震分辨率低,內幕斷層難以識別,儲層發(fā)育及優(yōu)勢儲層展布規(guī)律復雜,油田布井不確定性大;(2)油田為碳酸巖古潛山油田,裂縫發(fā)育,儲層非均質性強,裂縫對開發(fā)的影響大,易造成氣竄和水淹等復雜情況;(3)油田流體性質復雜,油氣水分布關系難以通過常規(guī)測井手段區(qū)分,氣頂能量和水體大小認識不清,影響開發(fā)方式選擇。
作為渤海地區(qū)首個投入開發(fā)的中深層潛山油田,缺乏成功的開發(fā)實踐,BZ 油田借鑒其他油田開發(fā)經驗[6-15],探索形成了高效開發(fā)的主要策略。
1989-1994 年為油田開發(fā)第一階段,這個階段以采油為主,利用氣頂和油藏的彈性能采油。油田儲層埋藏深,平均埋深3 200 m,單井鉆完井成本高,開發(fā)投資大。油田投產初期,貫徹少井高產的理念,充分利用裂縫性儲層連通性好、單井產能高的優(yōu)勢,選取儲層有利部位采用不規(guī)則井網布井,上油組北上塊、東南塊和下油組北下塊各部署2 口井,共部署6 口開發(fā)井,平均單井井控儲量235×104m3,射孔層位全部位于油層,射孔厚度12~20 m,避氣厚度20~92 m,避水厚度36~86 m,初期產能較高,單井初期產能在110~446 m3/d,平均產能297 m3/d(見圖1)。因對氣頂規(guī)模和水體能量認識不清,儲層裂縫發(fā)育程度高,初期生產壓差過大等原因,投產半年后,部分油井便發(fā)生了嚴重氣竄和水錐,油田產油量快速下降,部分開發(fā)井快速水淹,產氣量急劇上升,大量天然氣進火炬燃燒,既浪費天然氣資源,又影響浮式儲油裝置以及人身安全,1994 年10 月油田關停。
1994-2004 年,油田在關停期間進行了地震資料重采集重處理、流體相態(tài)分析、儲量復算、動態(tài)儲量計算、油藏數值模擬等研究工作,對油田的儲層展布范圍、優(yōu)勢儲層發(fā)育規(guī)律、裂縫發(fā)育情況及油氣水分布做了深入分析,于2003 年8 月完成重啟動方案,2004 年7 月油田重啟動投產。
根據油田的動靜態(tài)認識,重啟動后,油田改變開發(fā)思路,確立了以BZ28-1 油氣田為中心,對渤南油氣田群進行聯(lián)合開發(fā)的總體路線,具體的開發(fā)原則為:(1)以氣為主、氣油并舉;(2)在滿足供氣的前提下,采取最佳供氣策略,盡可能多采油,以提高綜合經濟效益;(3)合理調節(jié)供氣指標,盡可能使渤西南油氣田群保持較長的穩(wěn)定供氣時間。在這一原則的指導下,油田通過補打新井和老井上返補孔等方式,形成了6 口生產井采氣、6 口生產井采油的生產格局。自重啟動以來,保持了18 年的穩(wěn)產,年供氣量在2×108m3以上,充分發(fā)揮了油田潛力,圓滿實現了渤西南聯(lián)網長期平穩(wěn)供氣的目標。
BZ 油田屬于碳酸巖潛山,裂縫發(fā)育,特別是上油組,裂縫縱橫交錯,以高角度構造裂縫為主,裂縫開啟程度高,儲層中的滲流受裂縫影響大。相關研究表明:碳酸巖潛山儲層中的滲流分為三個階段:(1)裂縫滲流階段,這一階段的特征是產能高,但持續(xù)時間短、產量遞減快;(2)裂縫滲透轉為基質滲透的過渡階段,這一階段的特征是裂縫與基質同時供液,產能大小和持續(xù)時間長短與裂縫和基質的竄流系數與彈性儲能比相關;(3)基質滲流階段,這一階段的特征是產量低,但持續(xù)時間長,是主要生產階段。BZ 油田開發(fā)初期由于裂縫研究手段有限,對裂縫發(fā)育及展布情況認識并不清楚,油田初期采用大壓差生產,雖然初期產能高,但部分井投產后三個月即見水,儲層底部的水沿著裂縫竄入生產井,導致生產井含水快速上升,大量基質中的油被鎖在其中,形成剩余油,在這種情況下,井控儲量的平均采收率僅6.5%。
BZ 油田探索了兩項策略來控制含水上升:(1)控制生產壓差,在裂縫發(fā)育區(qū)域,油井的生產壓差控制在1 MPa 以內,保持油井緩慢穩(wěn)定生產,實現基質供液與裂縫供液平穩(wěn)轉換,防止邊底水過快推進??刂粕a壓差后,平均單井產量控制在50 m3/d,為初期產能的1/8~1/3,無水采油期60 個月,平均單井累產油30×104m3。(2)采用水平井開發(fā),利用水平井泄油面積大的優(yōu)勢,有效控制底水錐進,上油組北上塊的油井在開發(fā)初期由于未能控制生產壓差,導致含水上升過快,大量剩余油富集,在此區(qū)域,部署一口水平井,水平段長度260 m,采用小壓差生產,連續(xù)8 年低含水生產,直到第9 年底水才脊進突破,累產油40×104m3。
BZ 油田經歷了兩次調整,第一次是2004 年重啟動時,油田實施了全面綜合調整,在西南塊和衛(wèi)星塊新鉆開發(fā)井3 口,第二次是在2019 年,油田實施了二次調整,部署了1 口開發(fā)評價井和5 口調整井。
通過滾動開發(fā)調整,油田保持了合理的開發(fā)制度,通過2004 年的綜合調整,油田改變了開發(fā)策略,由采油為主轉變?yōu)橛蜌獠⑴e,在油田氣頂指數不大的情況下,油氣同采是最有效的開發(fā)方式,通過油氣同采,控制合理的生產制度,維持氣油界面穩(wěn)定,有效避免了氣頂氣侵入油層,提高了油層的采收率,同時氣頂氣直接通過部署在氣頂的氣井開發(fā),避免了氣油兩相的相互影響,流動效率更高。本次調整新增3 口開發(fā)井,增加天然氣動用儲量62×108m3。2019 年油田實施二次調整,是在對油田開發(fā)動態(tài)深入分析的基礎上開展的,本次調整部署6 口井,其中4 口井為擴邊區(qū)塊,2 口井為老井水淹后側鉆。根據動態(tài)儲量的計算結果,油田南部的動態(tài)儲量較大,剩余潛力較大,調整方案部署2 口井,首先在油田南部相鄰的未開發(fā)斷塊部署1 口開發(fā)評價井先行先試,作為后續(xù)調整井決策依據,通過開發(fā)評價,認為油田南部儲層發(fā)生變化,碳酸巖儲層被剝蝕,不具備開發(fā)潛力,及時進行方案調整,取消了后續(xù)的3 口調整井,有效降低了開發(fā)風險。2 口側鉆井鉆遇氣層20 m,增加天然氣儲量7.9×108m3,油田天然氣穩(wěn)產年限延長3 年。保證了油田更長階段穩(wěn)定供氣,實現油田合理高效開發(fā)。
受裂縫影響,油田的油井經過多年的開發(fā),基本全部水淹。對于水淹井,油田探索了上返補孔的治理措施。對于上返的層位可以分為兩類:一類是上返上部油層,一類是上返氣頂采氣。兩種方式效果差異很大,上返油層后,油井只產水不產油,即使是水淹井關停幾年后再上返,情況也基本如此。對于上返氣頂氣的油井,上返后,氣水同采,由于裂縫發(fā)育,氣藏無阻流量大,攜液能力強,生產狀態(tài)較好。同時,水淹后的油井上返后,增加了產氣井點,增加了氣藏的動用程度,有效緩解了油田的供氣壓力,同時油田的調峰能力大大增強,有利于油田實現產氣平穩(wěn)供氣。
(1)合理確定開發(fā)原則是氣頂油藏合理開發(fā)的基礎,對于大氣頂油藏,可以利用氣頂彈性能量,先采油再采氣,對于氣頂規(guī)模不大的油藏,建議油氣同采,協(xié)調采油、采氣速度,保持油氣界面穩(wěn)定,防止氣竄、油侵。
(2)對于裂縫性油藏,不能一味追求初期高采油速度,控制生產壓差,保持穩(wěn)定生產可以獲得更高的采收率,對于厚儲層,可以采用定向井生產,對于薄儲層,建議采用水平井生產。
(3)中深層油氣藏地震分辨率低,儲層展布及內幕斷層難以認識清楚,充分利用動態(tài)資料,動靜態(tài)資料結合是研究的有效手段。