氣頂邊水油藏衰竭開發剩余油分布及挖潛研究

沈 暢，劉海濤，彭雪飛

（1.廣東南油服務有限公司，天津 300450；2.中海油田服務股份有限公司，天津 300450）

二維物理模擬是對油藏的特定剖面進行研究，通過研究剖面上油-氣-水三相流動規律反映油藏整體的流動規律[1-4]。二維物理模擬可以通過單面可視化的模型來實現，通過對流體進行染色，更加直觀地觀察流體的流動特征，目標區塊為氣頂邊水層狀油田，二維可視化模型可以觀測氣-油、水-油界面的移動規律以及開發過程中每個層位的剩余油分布情況，實驗結果可以為生產開發中的措施轉換提供直觀的證據[5-9]。本文主要通過二維物理模擬實驗探索氣頂邊水油藏開發中后期轉變開發方式的可行性，包括屏障注水、布調整井等。

1 實驗裝置及流程

1.1 實驗裝置

二維物理模擬實驗裝置主要由模型、注入泵、中間容器、氣瓶、產出分離計量及相機組成。低壓實驗的模型單側可視化，正面裝有一塊20 mm 厚鋼化玻璃，通過相機拍攝實驗過程中模型的圖像（圖1）。

圖1 實驗模型參數圖（水平井長度：400 m）

1.2 實驗步驟

（1）安裝模擬水平井（用雙重篩網做防砂處理），安裝模型玻璃蓋板，試壓。

（2）根據各層設計滲透率采用不同目數的玻璃微珠填砂。

（3）模型飽和水（無色），再從頂部飽和氣體，從模型底部飽和模擬地層水（甲基橙染色），從模擬井飽和油（蘇丹紅染色），滲透率由低到高逐層飽和。

（4）連接氣液分離計量裝置、模擬氣頂氣瓶和模擬邊水的中間容器，緩慢打開水平井開始生產。

（5）實驗過程中記錄氣體體積、產水體積和產油體積，用相機間隔一定時間拍照。

2 實驗結果及分析

2.1 衰竭開采

中間層位（1 000 mD）相對滲透率較高，飽和油階段照片顯示顏色明顯偏紅，天然能量開發結束后，顏色也在三個層系中為最淺，表明高滲層位原油驅替效果較好，剩余油主要分布在靠近氣頂高部位200 mD 和400 mD 兩個層。

2.2 衰竭開發后期轉屏障注水

H 油田的氣頂能量充足但邊水能量較弱，為研究這類油藏的開發特點及中后期轉屏障注水的可行性，開展了二維物理模擬實驗，結果見圖2、圖3。實驗進行30 min 后，出口端見少量氣體，見氣時間早于中等邊水，135 min 后見水，見水后產油量下降，屏障注水后產量回升后逐漸降低，后期注水有一定成效，后期水量增長較快，最終含水率高達90%以上。

圖2 實驗過程中產出特征曲線

圖3 實驗過程中采收率、含水率和氣油比變化

屏障注水后圖像顏色進一步變淺，由于天然能量開發階段采出油較多，因此，屏障注水后圖像上差異并不明顯，但是仍然可以看出邊水下部位與氣頂部位相比顏色較淺，剩余油主要分布在水平井上部區域。表明，屏障注水盡管取得了一定成效，但仍然不能彌補由于滲透率差異導致的剩余油分布特征。

2.3 衰竭開發后期轉分層開采

上述研究表明，H 油田天然能量開發后剩余油同樣主要分布在水平井上部區域，為了研究布調整井分層開采H 油田剩余油的可行性，開展了相應的二維物理模擬實驗，調整井為定向井布在氣油界面附近的油層內。調整井開采模擬分為小層合采和小層單獨開采。實驗結果見圖4、圖5。

圖4 實驗過程中產出特征曲線

圖5 實驗過程中采收率、含水率和氣油比變化

天然能量開發階段無水采收期為135 min，含水率為60%時（實驗開始225 min）關閉水平井，開始分層開采，含水率為90%時（340 min）采用分層單采，首先開采最下層（400 mD），495 min 開采最上層（200 mD），600 min 開采中間層（1 000 mD）。

可以看出，通過逐層單采增油效果明顯，含水率90%以上時分層單采低滲層（200 mD 和400 mD）效果更為明顯，含水率有明顯下降，天然能量開發采出程度為45.16%，分層單采提高10.85%。分層單采作用明顯，這也說明了滲透率級差對采出程度以及剩余油分布影響較大。

2.4 衰竭開發后期剩余油挖潛方式對比

對于氣頂邊水油藏來說，整體上若對比增油指標，后期屏障注水效果好于分層開采，若對比油氣當量指標，則布調整井開采效果更好，見表1。

表1 二維物理模擬實驗不同開發方式對比

綜上實驗研究結果表明：可以采用屏障注水和布調整井兩種方式進行開發方式轉換，但是考慮到H 油田氣頂邊水窄油環的特殊性，布新井仍然面臨成本高以及氣竄和水竄的風險。對比方案實施可行性與增油效果，在氣頂邊水窄油環油藏開采中后期，對于一些低產低效井，應該考慮轉屏障注水開發。

3 現場應用

以氣竄嚴重、縱向驅替不均衡、剩余油富集、增產效果顯著為優選原則，最終選擇兩井組實施屏障注水。該井組受氣竄影響，日產液由初期的平均185 m3降至當前的59 m3，單井最低日產油12 m3，開發效果有待優化。屏障注水井實施后，累增油4.8×104m3，井組提高采收率4.9%。

4 結論與認識

（1）剩余油主要分布在氣頂高部位滲透率相對較低的層位。

（2）對比各方案實施可行性與增油效果，在氣頂邊水油藏開采中后期，屏障注水和布調整井兩種方式均可以提高油藏采收率。

（3）礦場的成功試驗驗證屏障注水對氣頂邊水窄油環油藏的適用性，為整體注水方案的實施夯實基礎。