海陸過渡相塊狀砂巖油藏“內嵌”夾層對開發效果的影響及開發技術對策

鄒信波羅東紅劉永杰閆正和李彥平成楚傳

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司; 2.CACT作業者集團)

海陸過渡相塊狀砂巖油藏“內嵌”夾層對開發效果的影響及開發技術對策

鄒信波1羅東紅1劉永杰1閆正和1李彥平2成楚傳1

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司; 2.CACT作業者集團)

厚層砂巖“內嵌”夾層是海陸過渡相塊狀砂巖油藏的典型地質特征,并且是影響該類油藏油水運動規律的主要因素之一。將珠江口盆地LFY13-1油田Z25油藏砂體“內嵌”夾層歸納為4種模式,分析了不同“內嵌”夾層模式對油藏開發效果的影響,據此提出了充分利用砂體“內嵌”夾層分布特點的開發技術對策,并成功地指導了一批調整井的部署。

海陸過渡相 塊狀砂巖油藏 砂體“內嵌”夾層模式 開發技術對策

珠江口盆地屬陸架型盆地,沉積體系為“先陸后海”,主要成藏模式為“陸生海儲”。LFY13-1油田位于珠江口盆地陸豐凹陷北部,主力油藏Z25為海進過程中形成的海陸過渡相塊狀砂巖油藏。已完鉆開發井及已鉆領眼井測井資料表明,Z25塊狀砂巖油藏內部發育大量非連續分布的夾層,夾層巖性從泥質到灰質,物性從差到極差。由于儲層被這些隨機出現的泥巖和灰質泥巖夾層復雜化[1],無論是早期油井動態分析還是開發中后期加密井井位部署都遇到很大的困難。這些夾層不但厚度及分布范圍變化大,巖性變化也大,泥質、泥灰質夾層與砂巖“犬牙交錯”,與陸相沉積環境的夾層有較大差別,我們把這種地層形象地稱為砂體“內嵌”夾層。研究LFY13-1油田主力油藏Z25砂體“內嵌”夾層的沉積特征和滲流特性,有助于揭示該油藏油井動態差異的本質,剖析驅替過程中不同類型“內嵌”夾層附近地下油水運動規律,為井網調整提供依據,也為同類油藏有效開發提供參考。

1 砂體“內嵌”夾層模式

LFY13-1油田Z25主力油藏砂巖為新近系中新統珠江組下部的海陸過渡相砂巖[2],屬河流入海三角洲沉積體系,含油層系沉積相帶跨度較大,自上而下包含了前三角洲、三角洲前緣和三角洲平原各個亞相帶的沉積物,這從客觀上決定了塊狀砂巖“內嵌”夾層類型的多樣性及流動單元內砂泥巖、泥質砂巖或泥灰質砂巖組合的復雜性。參考油藏模型過井剖面圖和油藏模型單井動態擬合的情況,分析已鉆遇砂體“內嵌”夾層井點的地質資料,以砂泥巖組合關系為主線,可以把Z25油藏塊狀砂巖“內嵌”夾層歸納為以下4種模式(圖1):

模式1(Ⅰ類區):砂巖連續分布或砂體“內嵌”零星物性夾層(圖1a)

塊狀砂巖分布連續完整,砂巖純凈,僅在局部井點鉆遇灰質泥巖或泥質砂巖,鈣質或泥質含量很低,多為物性夾層,夾層厚度小于0.5m,且延伸范圍不到半個井距。

圖1 LFY13-1油田Z25油藏塊狀砂巖“內嵌”夾層模式示意圖

模式2(Ⅱ類區):砂體“內嵌”單個延伸分布的巖性夾層(圖1b)

塊狀砂巖“內嵌”單個夾層,夾層巖性單一,多為泥巖,個別為鈣質夾層,“內嵌”夾層分布連續,延伸范圍超過3個井距(大于1 000m),夾層厚度2～3 m,滲透率小于5mD,對地下流體具有明顯的遮擋作用,可視為有限范圍內的隔層。

模式3(Ⅲ類區):砂體“內嵌”多個薄夾層(圖1c)

塊狀砂巖內發育多套泥質粉砂巖或灰質泥巖夾層,但夾層非連續分布且延伸范圍有限(2～3個井距),厚度1～2m,滲透率10～50mD,多為巖性夾層,少量為物性夾層,這種多個夾層疊迭的“網毯”狀多孔介質系統可以成為極好的滲流屏障,是抑制底水錐進的天然屏障。

模式4(Ⅳ類區):砂體“內嵌”單個厚夾層(視為準隔層,圖1d)

塊狀砂巖“內嵌”厚度超過3m且分布連續的穩定物性夾層,多為泥質砂巖,延伸范圍超過Ⅱ類區,“內嵌”厚夾層滲透率小于50mD,對上覆油砂體而言,夾層“封堵”了底水驅替補充能量的通道;對下伏油砂體而言,在低含水階段,夾層可視為一定區域內的隔層。

2 砂體“內嵌”夾層對開發效果的影響

對LFY13-1油田單井歷史動態全面統計分析后發現,井點區域砂體“內嵌”夾層產狀(厚度及延伸范圍)和特性(滲透性、巖性)與油井動態之間存在極強的相關性,砂體“內嵌”夾層對底水油藏開發的影響是兩方面的,厚度太大會因沒有來自底水驅動能量的補充而造成局部區域產能很低,從而使得井網加密可能不經濟;而厚度太小或尖滅又會使油層失去天然屏障,底水會以最快的速度錐進,造成油層過早水淹,大大降低水驅波及體積。通過長期的剩余油分布研究及油藏動態分析,構建了LFY13-1油田水驅前緣成果圖,并以Z25油藏典型的非滲透性內嵌夾層 SL-6為例建立了夾層模式及其與油井動態之間的聯系(圖2),基本反映了井點區域砂體“內嵌”夾層分布與底水驅替路徑之間的對應關系。

圖2 Z25油藏典型砂體“內嵌”夾層SL-6分布及夾層厚度與井點底水錐進快慢的對應關系

據圖2反映的對應關系,塊狀砂體“內嵌”夾層對油井開發效果的影響也可分為4種情況(圖3)。

圖3 砂體“內嵌”夾層對油井油水運動規律的影響示意圖

(1)在連續砂巖分布、泥質或鈣質夾層尖滅的區域內(圖1a),若無足夠的避水高度(射孔層段底界到油水界面的距離),油井表現為高含水低產油和底水快速錐進,代表井為27H井(圖2);

(2)在厚度為2～3m且有一定延伸范圍的單層泥質或鈣質夾層區域內(圖1b),砂體“內嵌”夾層對底水錐進抑制作用有限,但在“內嵌”夾層“屋檐”下會形成旁通型剩余油(已被28井SL-16和SL-19層“屋檐”型剩余油證實),代表井為12井(圖2);

(3)在厚度為1～2m非連續分布延伸范圍有限但發育多套泥質或鈣質夾層區域內(圖1c),油井產能不高,但含水上升極為緩慢,砂體“內嵌”夾層成為抑制底水錐進的天然屏障,可以取得較長的低水采油期,代表井為22井(圖2);

(4)在夾層厚度超過3m且距油水界面的高度超過5m的油砂體區域內(圖1d),由于基本得不到底水的驅動能量補充,液體呈間歇式滲流特征,油井根本不能維持連續生產,代表井為23H井(圖2)。

3 針對砂體“內嵌”夾層的開發技術對策

通過分析砂體“內嵌”夾層分布特征及其與油井動態特征的對應關系,制定出相應的開發技術對策,并成功指導了LFY13-1油田開發中后期加密井的部署。

3.1 高含水期的加密調整井盡量避開Ⅰ類區,主要向Ⅲ類區挖潛

2004年12月25日完鉆的27H井位于砂體“內嵌”夾層模式的Ⅰ類區,油井投產后不到一周含水即上升到95%,日產油不足50m3,經濟效益差。

研究表明,水驅后的殘余油分為吸附在巖石表面的油膜、流動通道盲端中的殘余油、毛管力作用下滯留在孔喉的油珠(滴)和水驅后圈閉在微觀孔隙中的油珠或油滴,砂體“內嵌”夾層模式Ⅲ類區中的剩余油即屬于其中最后一種。在LFY13-1油田,這類油砂體的典型特征表現為底水經過多個夾層疊迭的“網毯”狀多孔介質系統[3-4]時多形成繞流,驅替過程形成發散的流線且水前緣移動速度明顯減緩。因此,利用底水經過“網毯”狀多個薄夾層組合的Ⅲ類區這一漫長的自然驅替過程,可以得到一個較長的采油期,從而取得好的開采效果。

“網毯”狀多個薄夾層組合的Ⅲ類區對底水的滲流屏障效應會在局部區域形成剩余油富集帶, LFY13-1油田這類可供挖掘的有利區帶主要分布在Z25油藏的SL-5層,在22井東北和26H井東南分別有2處富集帶,儲量規模分別在10×104t和15 ×104t以上。2006年完鉆的29H井即為部署于這類有利區帶的典型井,該井投產后初期日產油96.8t,含水64.52%,其中含水63%～69%的采油期長達1年之久,甚至有3個月其含水均穩定在67%不變。

3.2 注重對特殊產狀如“屋檐”型剩余油的挖潛

通過砂體“內嵌”夾層對油井開發效果影響的分析可知,砂體“內嵌”夾層模式Ⅱ類區會在一定分布范圍的單層泥巖“屋檐”下形成局部剩余油富集區[5-6],這類特殊產狀的剩余油我們稱其為”屋檐”型剩余油。2006年領眼井28井首次證實了Z25油藏SL-13/16層和SL-19小層“屋檐”型剩余油的存在(儲量規模總計在40×104t以上)。利用老井側鉆開采此“屋檐”型剩余油,側鉆井8H井投產后產油量從側鉆前的48.0t/d增加到128.0t/d,含水率從側鉆前的96%下降到84%,調整井取得很好的開發效果。2009年12月在對老井通過碳/氧比測井進行油層動用狀況調查時發現,盡管Z25油藏的開發井6井和12井的SL-4和SL-5層已水淹,但由于厚度大于2m的內嵌夾層SL-6層的遮擋效應,其下伏油砂層SL-7依然處于未動用狀態(圖4)。SL-7層“屋檐”型剩余油有一定的規模,是未來挖潛的重要對象。

圖4 Z25油藏在特高含水后期通過C/O測井發現的”屋檐”型剩余油分布

3.3 堅持反韻律底水油藏“完井貼頂”

LFY13-1油田Z37油藏為一反韻律塊狀底水油藏,在油砂體底部多發育粉砂質泥巖,這套致密層隔板[7-9]也會起到類似“內嵌”夾層模式Ⅲ類區中多套薄夾層對底水的遮擋效應。若再加上足夠的避水高度,即水平井段“貼頂”完井,油井將會取得更長的低水采油期,從而大大延長油井的生命期。

2006年在實施加密調整井30H井的水平段完井時,考慮到井點剩余油柱高度只有5.0m,若在純凈的砂層部位完井,就不能保證5.0m的安全避水高度。為減緩底水錐進,在該井水平段鉆進時制定了“完井貼頂”的原則,過程控制中即使鉆頭進入泥質砂巖也要保證完井軌跡盡量貼砂層頂部“走”。30H井投產初期含水在88%左右,但上升趨勢異常緩慢(圖5),油井動態表現良好,說明堅持反韻律底水油藏“完井貼頂”的技術對策是有效的。

圖5 依據“完井貼頂”策略完成的水平井30H井生產動態

3.4 在特高含水期利用“海恩斯跳躍”機理挖掘低含水期難動用的Ⅳ類區

23H井位于砂體“內嵌”夾層模式Ⅳ類區,其早期試采未成功的原因是生產壓差難以傳遞到 Z25油藏頂部的低滲透部位。特高含水期之前,水驅前緣距低滲透部位(即生產壓差難遞進區)的垂向距離超過5m,難以建立驅替能量的“接力”通道,低滲部位不能形成持續滲流壓力場[10],但進入特高含水期后,這類生產壓差難遞進區已成為為數不多的剩余油富集區。據估算,僅在LFY13-1油田Z25油藏Ⅳ類區的剩余油儲量規模就有470×104m3。

分析認為,利用“海恩斯跳躍”[11]可以在特高含水期將低含水期難動用的Ⅳ類區變“廢”為“寶”,因此,選擇在Z25油藏SL-1層的“甜點”區域(砂層相對發育部位)部署了調整井13H井(圖6),并為確保產能最終完成水平段長650m。該井投產后日產油從側鉆前的31.8m3增加到220.85m3,含水從98%降為15%,成為對低含水期難動用的Ⅳ類區(生產壓差難遞進區)剩余油挖潛的一個成功案例。

圖6 利用老井側鉆完成生產壓差難遞進區剩余油開采的效果(13H井)

4 結論

LFY13-1油田海陸過渡相油藏塊狀砂巖“內嵌”夾層存在4種模式:無夾層、單層穩定分布夾層、多套延伸范圍有限與砂層互相疊迭的“網毯”式多孔介質系統、單個厚夾層。從井點砂體“內嵌”夾層對油井生產動態的影響來看,油井生產動態的好壞與“內嵌”夾層的產狀,尤其是厚度和延伸范圍關系很大。通過分析砂體“內嵌”夾層對油井開發效果的正面影響,提出堅持反韻律底水油藏“完井貼頂”及高含水期調整井盡量避開Ⅰ類區、多向Ⅲ類區挖潛的技術對策;通過分析準隔層類砂體“內嵌”夾層對油井開發效果的負面影響的機理,巧妙利用“海恩斯跳躍”效應,解決生產壓差難遞進區驅替能量的“接力”通道問題,成功地動用了準隔層之上的剩余油;通過對單層穩定分布夾層“屋檐”下旁通型剩余油的挖潛,可以進一步提高資源動用程度。

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(編輯:楊 濱)

Abstract:The“embedded”beds are geologically typical within a massive sandstone oil reservoir of continental-oceanic transitional facies,and they are one of the major factors to influence oil and water movements within such reservoirs.Four patterns of“embedded”beds have been recognized within Z25sandstone reservoir in LFY13-1oilfield,Pearl River Mouth basin,and their impacts on development effects of the reservoir are analyzed.According to the resulted knowledge,the technical countermeasures to fully employ the“embedded”beds have been presented for developing this reservoir, and locating a batch of adjustment wells has been successfully guided in the oilfield.

Key words:continental-oceanic transitional facies; massive sandstone oil reservoir;pattern of“embedded”bed;technical countermeasure of development

Impacts of“embedded”beds within a massive sandstone oil reservoir of continental-oceanic transitional facies on its development effect and related countermeasures

Zou Xinbo1Luo Donghong1Liu Yongjie1Yan Zhenghe1Li Yanping2Cheng Chuchuan1
(1.Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangdong,518067;
2.CA CT Operators Group,Guangdong,518067)

2009-12-28

鄒信波,男,高級工程師,現主要從事井下增產措施評價和方案實施、海上油氣田開發、油藏數值模擬及油氣田開發中后期方案調整研究工作。地址:廣東省深圳市蛇口工業2路1號海洋石油大廈B座11樓(郵編:518067)。