惠州25-3油田薄層油藏自流注水開發試驗

黃映仕 余國達 羅東紅 鄒曉萍 昌建波 曾有良

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司 廣東深圳 518067）

黃映仕，余國達，羅東紅，等.惠州25-3油田薄層油藏自流注水開發試驗［J］.中國海上油氣，2015，27（6）：74-79.

珠江口盆地已發現的油氣藏多為基底隆起上繼承性發育的低幅度披覆背斜，儲層物性和原油物性普遍較好，已證實利用地層的天然能量可以實現對絕大部分塊狀主力油藏的開發［1-4］。近年來，隨著油田穩產高產、增儲挖潛工作的深入開展，薄層油藏、低滲油藏、巖性小油藏等非主力油藏的開發利用顯得越來越緊迫。然而，由于天然地層能量不足，這類非主力油藏的產量遞減快而難以維持高產穩產，最終采收率往往很低。例如，惠州25-3油田薄層油藏L30up在投產不久便因井下供液不足而無法正常生產，測壓結果證實該油藏需要注水補充能量開發，但開發設計時并未考慮注水方案，為節約開發成本平臺也沒有為后期可能的注水預留空間，因此如何經濟有效地在空間受限的海上平臺補充地層能量以提高采收率，成為該油藏開發中急需破解的一大難題。經初步分析，借鑒國外和我國海上個別油田的成功案例［5-10］，在珠江口盆地惠州25-3油田首次提出了自流注水的解決思路。鑒于L30up薄層實際生產動態與油藏模型預測相差甚遠，且因層薄而導致常規地震方法無法分辨，首先選用了高分辨率地質統計學反演并結合地質沉積微相技術開展地震、地質、油藏一體化研究，實現薄層油藏的精細描述，為注水井位和供水層優選提供可靠基礎；同時進行取樣并開展了包括配伍性在內的注水可行性實驗室分析研究以及完井方案設計，最終推薦了初期關停構造邊部低效生產井實施自流注水、后期再按需要做優化調整的解決方案。通過應用示蹤劑、試井、生產測井、隨鉆測壓等技術對該薄層油藏自流注水實現有效地動態監控，證實了該方案經濟可行，可提高最終采收率達20%以上，為我國海上類似的油氣藏開發開辟了一條新途徑。

1 自流注水方案的提出

L30up油藏是惠州25-3油田的主力油藏之一，含油面積約4 km2，儲層厚度2～3 m，孔隙度19%～23%，滲透率500～4 500 mD，為三角洲前緣河口壩及遠砂壩沉積。該油藏HZ25-3-8井于2010年3月投產，獲得初產318 m3／d；同年11月水平井HZ25-3-6井投產后這2口井產量開始快速遞減，于2011年2月開始因井下供液不足不得不采用間歇生產，并于2012年初開始出現無法正常開泵生產的情況，這時L30up油藏的采出程度只有10%。

為盡快查明生產異常的原因，先后對L30up油藏的生產井開展了生產測井、井下測壓等作業，在HZ25-3-8井和HZ25-3-10P井測得的油藏壓降超過7 MPa，證實該層需要注水補充能量開發。同時在HZ25-3-3井發現，不管是開井還是關井都存在其他產層向L30up層嚴重倒灌的現象（表1），關井時倒灌液量高達266 m3／d。受到這種倒灌現象的啟發，為經濟快速恢復L30油藏生產，提出了通過自流注水來實現地層能量補充的方案。

表1 HZ25-3-3井生產測井結果匯總Table 1 PLT results summary of Well HZ25-3-3 m3／d

2 自流注水方案設計

2.1 更新油藏地質模型

惠州25-3油田區內所有井鉆遇L30層厚度均為2 m多，但生產井動態分析表明該砂體的分布范圍有限，因此在注水方案設計之前必須對原有的大面積分布的L30up席狀砂體模型進行更新。由于L30up砂層薄，常規地震方法無法分辨，經多種方法嘗試，最后選用高分辨率地質統計學反演并結合地質沉積微相研究成果，實現了超薄巖性儲層L30up的精細描述，并將研究成果轉化成更精準的油藏模型作為后續研究的基礎。

2.2 優選自流注水井位

由于惠州25-3油田的開發并沒有按注采井網來部署，自流注水井只能在現有的生產井中去篩選。注水井位的選擇原則為：一是遠離L30up層生產井，二是靠近砂體邊界，三是產量低、含水高，四是作業簡單、成本低。基于這一原則在油藏模型上進行優化，HZ25-3-3井因位置適中、產量低、潛力補孔層位少、轉注不需增加任何額外投入等條件而被選為第1口自流注水井（圖1），其他適合作為自流注水的井還有HZ25-3-6井、HZ25-3-8井和HZ25-3-9井。數模研究結果表明（表2），當HZ25-3-3井的注入水推進到HZ25-3-6井時，可把HZ25-3-8井改為注水井，HZ25-3-3井開井恢復生產其他油層，通過改變自流注入水流動方向能夠提高水驅油效率和采收率。

圖1 惠州25-3油田L30up層自流注水后含水飽和度圖Fig.1 Water saturation map of L30up after dump flooding in HZ25-3 oilfield

表2 惠州25-3油田自流注水井位敏感性分析Table 2 Sensitive cases on well locations for dump flooding in HZ25-3 oilfield

2.3 確認砂體連通性

盡管惠州25-3油田所有井都鉆遇了L30up油藏，但投產后地層衰竭快的原因可能是水體太小，也可能是砂體之間不連通造成的。如果是后一種情況，自流注水將無法獲得成功。為弄清L30up層砂體的連通性并解決HZ25-3-6井和HZ25-3-8井在測壓過程由于HZ25-3-3井源源不斷的倒灌造成這兩口井的壓力恢復試井不精確的問題，在油田東北部遠離生產井處鉆領眼井HZ25-3-10P時首次應用了隨鉆地層測壓工具。測試結果表明，L30up層地層壓力相對較低，只有16.7 MPa，比正常壓力低7 MPa，與生產井HZ25-3-6井和HZ25-3-8井測壓結果相符，證實L30up砂體有較大范圍分布且是連通的，可以通過注水方式補充L30地層能量。

2.4 優選水源層

自流注水的水源層必須符合3個條件：①物性好、水體大、能量足；②不出砂；③注入流體與注入層是配伍的。經地質研究，認為區域性廣泛分布、厚達40～50 m、平均滲透率為500 mD的塊狀砂M10和M16純水層是理想的水源層（圖2）。考慮到已被選為首口注水試驗井的HZ25-3-3井已射開M22和M27層能量相對充足、含水高，且生產測井已證實有嚴重倒灌（表1），為節約成本且避免萬一注水失敗后需要的額外堵水作業投入，最終確定M22和M27層為HZ25-3-3井自流注水的水源層。為確保M22和M27層的流體注入不對L30up層造成傷害，分析化驗了HZ25-3-3井的油水樣和L30up層巖樣，結果表明產自M27、M22油藏的油和水與L30up地層及流體配伍好，除產出液體中的懸浮固相外，不會對注入層造成明顯的傷害。

進一步分析了HZ25-3-3井產出液中的懸浮固相，其主要懸浮固體顆粒尺寸最小值為2.28μm，最大值為66.2μm，主要分布在20～50μm；液體中固相懸浮顆粒對地層存在不同程度的傷害，如15號巖心注入57μm懸浮顆粒時，隨著注入體積的不斷增加，注入壓力不斷升高，滲透率不斷下降，說明有懸浮顆粒進入了巖心并封堵了部分孔喉，但在注入體積達到20倍時注入壓力不再變化，此時的滲透率為62.3 mD（圖3），計算獲得的滲透率傷害值僅為16.13%。另外，自流注水過程封堵孔喉的懸浮顆粒也可通過定期的酸化來部分或完全移除。

圖2 惠州25-3油田地層對比圖Fig.2 Stratigraphic correlation map of HZ25-3 oilfield

圖3 HZ25-3-3井15號巖心注入57μm懸浮顆粒時的注入關系曲線Fig.3 Injection curve when suspended particles at grain size 57μm in core 15 of Well HZ25-3-3

3 自流注水動態監測

惠州25-3油田自流注水過程不僅需要對生產井地面生產情況進行緊密監控，還要對生產井和水源井井底的壓力和產量進行定期監測，其重點是注入層吸水能力的監測和油井產水來源的確認。其中，地層壓力監測可以通過綜合采用井下電潛泵吸入口壓力記錄和有計劃的地層壓力測試來實現，而油井產出水來源確認主要應用了示蹤劑［11］和試井技術。

3.1 自流注水過程注水量監測及吸水能力遞減原因分析

自流注水量可以利用油藏工程方法計算［12］，但在HZ25-3-3井自流注水過程觀測到L30up層的吸水能力不斷下降，自流注水18個月后吸水指數由原來的49 m3／（d·MPa）下降到20 m3／（d·MPa），而且注水初期下降尤為明顯（圖4）；2013年11月當自流注入量降至140 m3／d時，已無法維持HZ25-3-6井和HZ25-3-8井同時生產的需要，HZ25-3-8井因產量太低而再次關停。經實驗室分析，認為該井吸水指數下降主要是由于來自供水層的懸浮固體顆粒堵塞注入層孔喉造成的。

圖4 HZ25-3-3井L30up層吸水指數變化圖Fig.4 Water absorptivity decrease trend of L30up in Well HZ25-3-3

3.2 自流注入水源的確認及判別

1）利用示蹤劑測試判別。2013年11月底向HZ25-3-3井中投加適合的示蹤劑，2014年5月在距該井326 m外的HZ25-3-6井檢測到來自該井的示蹤劑（圖5），證實了產出水來自自流注入水。通過對示蹤劑出現的時間、峰值持續時間等分析，可以研究自流注入水在地層中的運動狀況，從而了解水驅油的效率。

圖5 HZ25-3-6井產出示蹤劑BHSZ-02的含量曲線Fig.5 Content curre of tracer BHSZ-02 in Well HZ25-3-6

2）利用壓力恢復試井驗證。由于來自HZ25-3-3井的自流注水源源不斷地對L30up地層能量的補充，直接影響了HZ25-3-6井和HZ25-3-8井的壓力恢復測試結果，主要表現在井儲效應大、徑向流段不太明顯等，但過了徑向流段以后基本上還是能觀察到地層壓力并探測到明顯的恒壓邊界（圖6），該邊界大約與HZ25-3-8井相距800 m，正好是HZ25-3-8井與水源井HZ25-3-3井的距離，可以認為恒壓邊界源于HZ25-3-3井的自流注水。

圖6 HZ25-3-8井壓力及壓力導數雙對數曲線Fig.6 Double logarithmic curve of pressure and pressure derivative for Well HZ25-3-8

4 自流注水實施效果分析

依照綜合研究結果，首口自流注水井HZ25-3-3井于2012年5月31日正式關井，使特高含水的M22和M27層液體自動地流到L30up油藏中，實現了自流注水，不到2d就在L30up層的生產井觀察到了泵吸入口壓力逐步上升，1周內便成功地恢復了HZ25-3-6井和HZ25-3-8井的正常生產（圖7、8），在沒有任何新增作業費用投入的情況下，全油田共初增產油約159 m3／d，自流注水試驗獲得了成功。

圖7 HZ25-3-6井自流注水后的生產曲線Fig.7 Production curve of Well HZ25-3-6 after dump flooding

圖8 HZ25-3-8井自流注水后的生產曲線Fig.8 Production curve of Well HZ25-3-8 after dump flooding

隨著生產井HZ25-3-6井的見水和含水的不斷上升，在通過示蹤劑技術確認產出水來自HZ25-3-3井自流注入水后，依據數模優化研究成果，2014年10月HZ25-3-8井補開厚水層M16層后改為自流注水井，改變水驅油方向，增產效果明顯。觀測到HZ25-3-6井的泵吸入口壓力由改注前的9 MPa逐步提高到13 MPa，含水率由67%下降到最低的38%，日產油由50 m3增加到160 m3（圖9）。同時HZ25-3-3井也于2015年5月射開K40層后合采，日產油達到了80 m3。

圖9 HZ25-3-8井改注前后HZ25-3-6井的生產曲線Fig.9 Production curve of Well HZ25-3-6 after dump flooding in Well HZ25-3-8

截至2015年8月，自流注水已為惠州25-3油田累積增產油約15.8萬m3，獲得凈收益超4億元人民幣。數模預測結果表明，自流注水可使該油田增油29萬m3，最終采收率可提高23%，最終凈收益將達到8億元人民幣，經濟效益十分可觀。

5 結束語

通過精細地質油藏研究，在充分利用惠州25-3油田現有低效生產井的基礎上提出了自流注水開發技術，并詳細設計了該油田自流注水方案。自流注水技術在惠州25-3油田弱水驅薄層油藏L30up取得了成功試驗，已獲得凈收益超4億元人民幣，為海上類似油藏開發開辟了一條新的途徑。

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