斷塊油藏氣頂-邊水雙向驅油藏篩選標準

劉維霞，吳義志，李文靜，孫寧寧

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

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斷塊油藏氣頂-邊水雙向驅油藏篩選標準

劉維霞，吳義志，李文靜，孫寧寧

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

為提高斷塊油藏采收率，提出氣頂-邊水雙向驅的開發方式，即利用注入N2挖潛閣樓油，利用邊緣注水挖潛低部位剩余油的雙向驅替方式，以此提高波及體積和采油速度。新方法提高采收率的主控因素有待明確，相應的油藏篩選標準尚未建立。運用數值模擬方法，建立了斷塊油藏雙向驅的理論模型，研究了不同因素對雙向驅開發效果的敏感性及相應的油藏篩選標準。研究表明：對于含油條帶較窄(低于100 m)，氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進行雙向驅；低滲透油藏采用雙向驅時應降低注氣速度，保持注采平衡；在油層厚度不大于10 m，地層原油黏度小于75 mPa·s，沒有較厚夾層的條件下，雙向驅開發能取得較好的效果。采用該篩選標準選取實際區塊，預測雙向驅比水驅提高采收率14.21個百分點。研究成果對斷塊油藏高含水期剩余油有效動用和高效波及有重要意義。

斷塊油藏；提高采收率；氣頂-邊水雙向驅；數值模擬；營47斜28區塊

0 引 言

勝利油田油藏大部分屬于背斜構造和潛山構造，此類油藏大多數是多層組油藏，具有埋藏深、閉合度高、油藏傾角大、油層厚等特點，有的還具有原生的氣頂和邊底水特征。該類油藏經過衰竭開采和水驅開發后，常會在油藏頂部形成“閣樓油”，同時水驅過程中也容易造成低部油井水淹和層間干擾等問題。頂部注氣穩定驅被認為是該類油藏水驅之后有效提高采收率的接替技術，其采收率是所有非混相驅中最高的[1-4]，但是該種方式為維持較好開發效果，防止氣體過早突破，通常采油速度較低，且采油井見氣后需要在構造更低部位打新的油井開采低部位剩余油，故油井利用率較低[5-10]。結合勝利油田斷塊油藏邊水特征及中低部位有剩余油分布的情況，提出了N2人工氣頂-邊水雙向驅替開發方式。

1 斷塊油藏雙向驅理論模型

1.1 斷塊油藏雙向驅提高采收率機理

氣驅本身具有較高的驅油效率，同時由于是近頂部注氣(圖1)，注入氣(N2)由于所受合力的影響傾向于向油層高部位運移形成人工氣頂，氣頂的形成可以抑制氣竄，提高波及系數，從而提高采收率。人工邊水驅過程中，水相所受合力方向沿驅替力方向斜向下，能夠抑制水相的突進，提高低部位波及系數。

圖1 雙向驅驅替相受力分析示意圖

1.2 雙向驅理論模型建立

采用Eclipse數值模擬軟件建立斷塊油藏雙向驅地質模型(圖2)，網格平面尺寸為16 m×20 m，

圖2 雙向驅理論地質模型

縱向上劃分10個網格，默認氣井距構造頂部1/3處，油井位于距構造頂部2/3處且生產上部7個模擬層。

平均孔隙度為0.26，平均滲透率為500×10-3μm2。采用交錯注采井網，采油井位于油帶中部，交錯注采井網井數比為1∶2∶1，水井位于油水邊緣外，注采比為1∶1，氣水注入比為1∶1，生產井為直井穩定采液，單井注采強度為5 m3/(d·m)，驅替方式為注氣井在構造近頂部注氣，注水井在邊水位置注水雙向驅替。

影響雙向驅效果的因素主要分為3類，各因素參數水平設計如表1所示。

表1 理論模型參數設計

2 雙向驅不同因素敏感性分析

極限氣油比對應采出程度是評價雙向驅最直觀的指標，以各地質、流體和開發因素開發時極限氣油比對應最大采出程度、最小采出程度的差值為標準，分析各因素的敏感性，建立雙向驅開發效果敏感性評價指標體系(表2)。

統計數值模擬結果，計算評價指標，得到各因素敏感性評價結果(圖3)。

表2 敏感性評價指標體系

由圖3可知，地層傾角、含油條帶寬度、水平滲透率、地下油水密度差、地下原油黏度、垂向非均質性屬于極敏感因素；氣頂寬度、有效厚度、夾層發育水平、地下油水黏度比屬于敏感因素；油水毛管力和沉積韻律屬于次敏感因素；其余因素屬于不敏感因素。

在雙向驅油藏篩選過程中應考慮各因素的敏感性，根據敏感性對各因素進行分級，考慮級別分為4級：1級為最高級，4級為最低級。1級對應極敏感因素，在油藏篩選過程中要優先考慮；4級對應不敏感因素，在篩選過程中可以適當考慮。

圖3 不同因素敏感性評價結果

3 雙向驅油藏篩選標準建立

篩選標準的建立是與水驅基礎方案進行對比，通過對比各因素不同水平采收率值與基礎方案采收率值，計算雙向驅開發提高采收率幅度，判斷有利因素和不利因素，并對其中關鍵因素進行量化。水驅基礎方案設置為將頂部注氣井改為采油井，與中部采油井一起采油，基礎方案3口采油井采液量與雙向驅部2口采油井采液量相等；將注氣井的注氣量等量換算到低位注水井的注水量上。即基礎方案將雙向驅1口注氣井、2口采油井、1口注水井改為3口采油井和1口注水井，且地下總注入速度相等，總采液速度相等。

3.1 地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度

對于地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度3種因素采用的是窮舉法分析，共判斷64種組合方式(表1)下雙向驅開發效果相對于水驅開發提高的采收率幅度。圖4分別是氣頂寬度為0 m和200 m，地層傾角和含油條帶寬度因素影響下雙向驅開發提高的采收率幅度統計。

由圖4可知：①相對于無氣頂的油藏，有氣頂的情況下，雙向驅開發效果提高采收率幅度較大。這是由于有氣頂的情況下，注入氣更易進入氣頂中，達到極限氣油比時間長，對應的采出程度高，提高采收率幅度大；②地層傾角越大，雙向驅開發優勢越大，提高采收率幅度越高，這是由于地層傾角小，氣竄、水竄嚴重，導致雙向驅開發效果變差，傾角增大，重力分異作用能抑制氣和水突進，有利于雙向驅開發；③含油條帶寬度小，雙向驅開發效果變差，這是由于含油條帶越窄越易發生氣竄，不利于雙向驅開發。

圖4 不同地層傾角和含油條帶寬度雙向驅提高采收率幅度

分析對比64種情況下雙向驅提高采收率幅度，同時考慮各因素的敏感性，得到地層傾角、氣頂寬度及含油條帶寬度這3個因素的篩選標準及考慮級別(表3)。

表3 雙向驅油藏氣頂寬度、含油條帶寬度、地層傾角的篩選標準

由表3可知，對于含油條帶較窄(低于100 m)且氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進行雙向驅。對于其他情形，只要地層傾角達到要求，均可進行雙向驅開發。

3.2 水平滲透率

對滲透率因素采用單因素分析法，其他參數設置為默認值。結果顯示：滲透率越高，雙向驅開發優勢越明顯，當滲透率為1 000×10-3μm2時，雙向驅開發相對水驅開發提高采收率3.69個百分點；滲透率為500×10-3μm2時，相對水驅提高1.20個百分點；當滲透率小于500×10-3μm2時，雙向驅開發相對水驅開發幾乎沒有優勢，這是由于低滲儲層地層壓力大，高壓下氣體壓縮，因重力分異作用弱，不易形成氣頂，故氣竄程度弱；高滲儲層，重力分異作用強，易形成氣頂，故氣竄程度強。然而綜合分析發現，低滲儲層更易于氣竄，其采用雙向驅開發時，為保證開發效果，應降低注氣速度，同時應保持注采平衡。

3.3 有效厚度及夾層發育水平

對有效厚度采用單因素分析方法。結果表明：有效厚度越小，雙向驅開發優勢越明顯。有效厚度為1 m時，雙向驅提高采收率為6.9個百分點；有效厚度為10 m時，提高采收率1.2個百分點；厚度大于10 m，雙向驅開發效果比水驅開發效果差。這是由于地下滲流過程中，垂向非均質性控制著氣相和水相的滲流過程，地層有效厚度小，垂向非均質性相對弱，雙向驅開發效果好；厚度大，更易發生氣竄和水竄，會降低驅替相的波及系數，雙向驅開發效果變差。對夾層發育情況分析發現：夾層較發育時(垂向滲透率與水平滲透率之比為0.000 1)，雙向驅開發效果比水驅開發效果差，這是由于夾層的存在，抑制了氣體和水在垂向上的滲流，重力分異作用弱，不易形成氣頂，易發生氣竄和水相的指進，不利于雙向驅開發。夾層相對不發育(垂向滲透率與水平滲透率之比不小于0.05)，雙向驅開發提高采收率幅度為2%左右。

3.4 沉積韻律及垂向非均質性

對不同沉積韻律情況進行分析發現：正韻律地層采用雙向驅提高采收率為11.85個百分點，復合韻律為6.71個百分點，均質地層為1.20個百分點，反韻律地層雙向驅開發比水驅開發采收率低4.39個百分點。對于正韻律地層，考慮垂向非均質性對雙向驅開發效果的影響，非均質性越強(洛倫茲系數越大)，對應雙向驅開發提高采收率幅度越大。均質地層雙向驅提高采收率1.20個百分點；洛倫茲系數為0.1時，雙向驅提高采收率2.79個百分點；洛倫茲系數為0.8時，雙向驅可以提高采收率23.65個百分點。這是由于反韻律地層氣體超覆作用強，氣竄嚴重，不利于雙向驅開發；正韻律地層能夠抑制氣竄，有利于雙向驅開發，且非均質性越強，抑制氣竄效果越明顯，提高采收率幅度越高。

3.5 地下原油黏度及油水密度差

地下原油黏度越大，雙向驅開發效果越差。地下原油黏度大于75.0 mPa·s時，由于不利的流度比，易發生水竄，含水上升加快，同時易發生氣竄，不利于氣頂形成，雙向驅開發效果比水驅開發差；原油黏度小于75.0 mPa·s時，雙向驅開發具有一定優勢；原油黏度為0.5 mPa·s時，雙向驅開發可以提高采收率62.21個百分點。油水密度差屬于雙向驅開發的有利因素，不同密度差雙向驅相對于水驅開發均有優勢，平均提高采收率6.89個百分點。

4 現場應用

根據上述篩選標準，選取營47斜28井區為雙向驅先導試驗區塊。該井區由3條斷層夾持，為構造相對簡單的反向屋脊斷塊油藏，存在較強的邊水。地層傾角為9°，原始含油條帶為600～850 m，含油高度為90～125 m，無氣頂，有效厚度為4 m。儲層孔隙度為24%～28%，儲層滲透率為1.02×10-3～734.00×10-3μm2，平均為138.00×10-3μm2，非均質性較弱，夾層相對不發育，地下原油黏度為2.8 mPa·s，地下原油密度為0.78 g/cm3，石油地質儲量為11.32×104t。

該區塊只有2口生產井，分別位于構造高部位和中部位，靠邊底水能量生產20 a，目前采出程度為12.82%，產液量為1.5 t/d，能量補充困難。考慮選取構造高部位井轉注N2，邊水區域內一口廢棄油井轉注水，強化邊水驅替，構造中部油井生產。采用數值模擬方法對生產歷史數據擬合后，對雙向驅替開發效果進行預測評價。模擬結果表明，雙向驅比水驅提高采收率14.21個百分點，模擬到極限含水(98%)或極限氣油比(3 000 m3/m3)時，采收率可達67.13%。

5 結 論

(1) 雙向驅是一種適合斷塊油藏的開發方式，斷塊油藏的地層傾角、含油條帶寬度、水平滲透率、地下油水密度差、地下原油黏度、垂向非均質性屬于影響雙向驅開發效果的極敏感因素。

(2) 建立雙向驅開發油藏篩選標準，在選取適合雙向驅的油藏時，含油條帶較窄(低于100 m)，且氣頂寬度低于50 m的油藏不推薦進行雙向驅；反韻律地層不推薦雙向驅。低滲透斷塊油藏開展雙向驅時應降低注氣速度，平衡注采關系。地層原油黏度低于75 mPa·s，有效厚度不大于10 m，夾層不發育的情況下，采用雙驅開發能取得較好的效果。

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編輯 張耀星

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.023

20150604；改回日期：20151123

國家科技重大專項“斷塊油田特高含水期提高水驅采收率技術”(2011ZX05011-003)

劉維霞(1973-)，女，高級工程師，1995畢業于石油大學(華東)油藏工程專業，現從事油氣田開發方面工作。

TE347

A

1006-6535(2016)01-0104-05