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1、油气钻探与开囝塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏注水替油提高采收率实践刘学利荣元帅马旭杰吴涛李峰中石化西北分公司勘探开发研究院新疆鸟鲁木齐摘要塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩储层非均质性极强溶洞是主要的储集体类型其连续性特征尺度大不存在毛管力的作用。与其他地区的碳酸盐岩油藏不同该类缝洞型油藏的流动特征属于管流流动所以其提高呆收率技术也不能采用常规的技术方法。塔河油田自投入开发以来油藏的开发效果较差能量不足是造成定容储集体产量递减的主要原因。年在认识缝洞型碳酸盐岩特征的基础上提出在定容储集体进行注水替油开发利用油水重力分异和弹性膨胀开采剩余油取得了良好的效果有效地提高了油藏采收率。同时对注水替油的选井原则、
2、注水时机及注采参数进行了深入分析总结初步完善了塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率技术体系为高效开发塔河油田缝洞型油藏提供了理论依据和技术支撑。关键词塔河油田缝洞型油藏注水替油提高采收率前言塔河油田奥陶系油藏属于岩溶缝洞型碳酸盐岩油藏 基质基本不具有储油能力裂缝和溶洞相当发育为主要储集空间和渗流通道 。以塔河油田四区为例在已完钻的口井中钻遇溶洞的井口能识别的溶洞储层的厚度为 平均溶洞高度为 。在缝洞较为发育的层段岩心容易破碎无法获取合格的岩石样品。能够获取合格岩心样品的井段都是缝洞欠发育的井段。根据储层连续性特征尺度理论塔河油田缝洞型储层的连续性特征尺度一般在几米至数十米之间甚至上百米。小尺度
3、定义的孔隙度不能表征缝洞型碳酸盐岩储层的储集特征因此提出了缝洞体积比的参数来描述缝洞型储层的储集特征。另外在塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层中由于不存在毛细管力不存在束缚水饱和度及残余油饱和度的概念油水平衡只受重力的影响而且溶洞中的含油饱和度也无法通过常规测井手段来获得 。与其他地区的碳酸盐岩油藏相比塔河缝洞型碳酸盐岩储层具有特殊性其溶洞储层连续性特征尺度大不存在孔隙度、渗透率和含油饱和度的概念因此该类缝洞型油藏的流动特征也不同于常规的碳酸盐岩油藏所以其提高采收率技术也不能采用常规的方法技术。自年投入开发以来油藏的开发效果较差年自然递减率在。能量不足是造成定容储集体产量递减的主要原因年递减率达到。为
4、此年塔河譬中国石油学会第五届青年学 术年会 论文集址油田开发技术人员在总结前期地质特征和油田实际生产情况的基础上创造性地在能量弱的定容性单井储集体进行注水替油开采。截至年月底塔河油田已实施单井注水替油口累计注水累计增油 注水替油已成 为塔河油田增油和提高采收率的主要措施之一。本文根据现场实践分析了单井注水替油机理对注水替油选井、注水时机、注采参数以及提高采收率情况都进行了深入的分析研究完善 塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏开发技术理论对后期高效合理开发油田提供了理论依据和技术支撑。 碳酸盐岩缝洞型油藏流动特征钻井、测井、地震解释以及动态分析研究表明裂缝和溶洞既是塔河油田缝洞型油藏的主要储油空间也是主
5、要的流动通道。溶洞分为溶孑 、微小溶洞也包括较大的溶洞。缝洞组合关系复杂缝与洞之间的流量交换具有方向性。根据文献报道嗍不应采用双重介质或三重介质模型来模拟流体在油藏中的运动规律。按照特征尺度理论油水在微小缝洞及溶孔、被充填的大溶洞内的流动一般服从渗流规律渗流的运动方程符合达西定律。而对于未充填的大溶洞由于内部不存在多孔介质因此流体的流动不属于渗流。根据流体力学其流动规律属于自由流动流体流动符合方程 。因此塔河 缝洞型油藏的流 动模型应属于渗流和自由流动的耦合模型即 模型。利用流体力学理论建立了缝洞型油藏两相流 数学模型。渗流区数学模型掣一 【女 其中一一 岸 。卵一 下标志一。 自由流动区数学
6、模型质量守恒方程。引入流体积比的概念则自由流动区物质守恒方程与渗流区非常相似。掣一下标 动量方程。素日女 女仉 ?一 俨一一 一了? 以 女 其中 。一 。下标 一 应用实例表明用 模型为基础的数值试井所解释的地质参数比用常规试井解释结果更接近地震和录井资料。缝洞型油藏注水替油机理在开发实践中能量不足是造成定容储集体产量递减的主要原因通过注水可以补充地油气钻探与开囝层能量另外更重要的是缝洞型油藏中毛管力的作用可以忽略溶洞型油藏中流体的流动应属于自由流动在注水过程中油水能够实现快速平衡可利用油水重力分异作用通过不断产生次生底水活塞式向上驱油达到提高原油采收率目的这就是注水替油的主要机理。注水替油
7、分为如下几个过程向生产井中注人采出的地层污水一方面在一定程度上弥补了地层亏空另一方面注入水压缩流体和岩石提高了储集体弹性能恢复了地层能量。关井后注入水进人缝洞中由于油水存在密度差而产生重力分异注入水在重力的作用下沉至储集体下部形成次生底水原油依靠密度差向上移动并聚集油水界面抬升原油汇聚在缝洞上部及井筒。待油水分异完成后开井上部原油在流体、岩石等的弹性膨胀下自喷或机抽采出待能量不足或高含水后进人下一轮的注水。依次进行注采循环经过多轮次的注水替油逐步提高油藏采收率。注水替油井的选择在注水替油实践中通过对储集体类型、生产层段的高低、底水能量、含水 级别、原油物性等进行分析认为影响注水替油效果的主要因
8、素应是储集体类型和底水能量尤其以井眼直接钻遇溶洞、生产中表现明显定容特征的井注水替油效果好因此注水替油的选井应遵循如下原则选择产量递减快、生产后期表现能量不足的油井。塔河油田一部分井在生产过程中表现为前期产量和油压快速递减的定容特征且后期供液不足大部分井只有间开等恢复液面再生产。因此通过注水补充能量依靠增加的弹性能和油水界面的抬升提高油井的产能。一般选择此类能量不足、生产表现为定容性储集体的油井进行注水替油。选择钻遇溶洞型储集体的油井。如图所示除了 井是裂缝型储集体外其他井都为溶洞型储集体。实践表明溶洞型储集体的井注水替油明显好于裂缝型储集体。因此钻遇溶洞型储集体的油井适于注水替油。装赵驰 钭
9、 担璐盎累计注入孔隙体积倍数 图累计注入孑 隙体积倍数与累计提高采出程度关系曲线钻弘如巧加” 辩国石油学会第五届青年学术年会论文集心选择生产层段位于储集体高部位的油井。 井和 井地质模型见图显示 井生产层段位于储集体顶部依靠重力作用油水置换比 的效果更好因此应选择生产层段位于储集体高部位的油井进行注水替油。裁“ 哺 产嘉蓉蓊瑟聚 、警嬲 。矗蒜 露 一 馨 畚 井地质模型注水时机选择 井地质模型图 井和 井地质模型对比模拟了自喷后不转抽就进行注水替油和机抽后就进行注水替油采油效果结果见图表明机抽生产后期注水有利于提高采收率降低风险。图不同生产方式后注水替油效果的对比注采参数注水替油效果的影响影
10、响注水替油效果的主要注采参数包括周期注入量、注入速度、注入压力、 焖井时间、开井日产液、累计注入量等。周期注人量 对 注水替油效果的影响周期注入量是影响注水替油效果的最主要的因素。每口井的合理注入量的大小各不相同主要受储集体的体积大小及前期亏空体积的影响所以通过分析周期注采比来确定周期注入量的大小。油气钻探与开囝在注水替油的第一个周期周期注采比为 时注水替油效果好。如图示口井中有口井第一周期的注采比在之间注水替油效果较好。注水替油前期的亏空量主要有岩石和流体的弹性膨胀体积。其中由流体弹性膨胀导致的亏空体积可以由注入水在短时问内弥补而由岩石弹性膨胀导致的亏空体积则由于注入压力的限制不能够由注入水
11、在短时间内弥补这也是第一周期的注采比选择在萄之问并控制在以下的原因。 散 注采比 图口井第一周期的注采比与吨油牦水天系在注水替油初期溶洞型储集体累计注采比达到时注水替油效果较好。从图可以看出在注水替油初期阶段前个周期累计注采比小于此时注水替油更多的是弥补地层亏空体积因而前期提高的采出程度相对较低当累计注采比达到 时注水替油效果变好并且随着注水替油周期的增加提高的采出程度呈直线上升。因此可以认为在注水替油初期应适当加大注采比以尽快弥补前期的亏空体积。摹世驰弓了眯妲辎走氍图岽计采注比与提高采出程度的关系如图示溶洞型储集体在周期注采比为时注水替油效果较好在注水替油后期加大周期注采比注水替油效果较好以
12、裂缝性储集体为主的单井在周期注采比接近时注水替油效果好。注入速度对注水替油效果的影响一般注水速度不应使注入压力超过井口的承压能力和地层破裂压力。在注入条件允许的情况下注入速度对注水替油效果有两个方面的影响对于溶洞型储集体前期提高注速度可以提高增油效率。表为口井在相似注入量的条件下注水速度与周期采油和方水换油关系表。从表中 骥曩訾钙加弘如巧加 国石油学会第五届青年学术年会论文集憾曩 址 睐 量匪 言 粪暴阿滓水固镧注永周期 井周期采油与周期注采比关系 井周期采油与周期注采比关系图 井和 井注水替油井周期采油量与周期注采比关系图数据可以看出整体上前期提高注速度可以提高油水置换效率。由于注入速度快注
13、入压力相对较高油水置换率提高同时提高注水速度缩短了注水周期提高了生产时效。、表各井注入速度与增油效率情况对比表井名周期数周期注水量 注入速度? 周期产油 方水换油 对于裂缝型储集体注入速度不宜过高。如表所示裂缝型储集体油井 井随着注入速度的增加周期产油量和方水换油率减小因此裂缝型储集体注水的注人速度高会减小增油效率。对于裂缝型储集体的油井主要靠较发育的裂缝作为置换通道重力分异和驱替作用同时发生较大的注速容易产生较大的驱替作用将原油驱向远井地带而使置换作用减小使得注水替油效果变差。分析认为注入速度不宜超过 。表 井注入速度与增油效率情况对比表周期数周期注水量注人速度? 周期产油 方水换油 注入压
14、力对注水替油效果的影响注入压力不但受周期注入量的影响还与注入速度有关。现场数据分析表明注入压力对周期注水替油的影响较小没有一个合理的范围可视井口承压能力及地层破裂压力允许范围而定。一般设计井口压力不超过 而实际的停注压力一般在 之间。焖井时间对注水替油效果的影响注完水后关井焖井一段时间可以使注入水充分与远井或下部油进行相互置换。如果焖井时间过短油水置换没有完成就开井生产会降低油水置换效果造成注人水循环浪费的油气钻探与开囝如果关井时间过长就会延长周期时间使油井置换后能量浪费同时也减小了周期生产时效。因此合理的焖井时间不仅保证了周期内的油水的置换效果而且优化了周期生产时效。合理的焖井时间应为油水分
15、异结束时间跋煊退 忠炜炻 囊蛩亟隙喟 謇嘈秃凸婺！退 芏炔睢骶 暗亏空程度、各周期的注水量等。若需现场判断油水置换是否分异结束的时间则定性地认为关井后压力平稳或者先下降后平稳至上升平稳的时间即为分异结束时间。统计见图表明溶洞型储集体初期焖井时间为 裂缝 型储集体初期焖进时间为 。在注水替油的后期焖井时间应延长溶洞型储集体为 而裂缝型储集体一般要大于 。注水周期 注水周期 厘采要 井各周期焖井时间与周期采油关系井各周期焖井时间与周期采油关系图注水替油井焖井时间与周期采油量关系图开井日产液对注水替油效果的影响从图所示的注水替油井开井日产液与 产油、周期产油关系中可以看出在注水替油的前个周期日产油能力随着开井日产液的增大而增大注水替油初期、中期阶段日产液水平基本在 以上如图 所示的 井。在焖井后开井生产的过程中适当提高开井日产液能充分发挥注入水的弹性膨胀能量达到最好的注水替油效果。 二 是丰 匝。跫藿钆。开井日产液? 开井日产液?
