潘有軍，徐　贏，吳美娥，張中勁，謝　軍，楊　震

(1.中國石油吐哈油田公司 勘探開發(fā)研究院，新疆　哈密　839009；2.中國石油吐哈油田公司 三塘湖采油廠，新疆　哈密　839009)

“三低”砂巖油藏改善開發(fā)效果技術(shù)研究與實(shí)踐

潘有軍1，徐贏1，吳美娥1，張中勁1，謝軍1，楊震2

(1.中國石油吐哈油田公司 勘探開發(fā)研究院，新疆哈密839009；2.中國石油吐哈油田公司 三塘湖采油廠，新疆哈密839009)

摘要：牛圈湖西山窯組油藏屬于特低滲、低壓、低流度的“三低”砂巖油藏，開發(fā)方案實(shí)施后，表現(xiàn)出非均質(zhì)性嚴(yán)重、注水效果差、單井產(chǎn)量低等現(xiàn)象。為了改善油藏開發(fā)效果，首先建立分區(qū)測井解釋模型及標(biāo)準(zhǔn)，對所有井重新測井解釋及儲(chǔ)量復(fù)算，并開展精細(xì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性描述及相控精細(xì)地質(zhì)建模。在深化油藏認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上通過實(shí)施超前溫和注水、開展井網(wǎng)加密調(diào)整、制定選井標(biāo)準(zhǔn)開展重復(fù)壓裂、實(shí)施層內(nèi)分注和雙液法調(diào)剖體系改善剖面矛盾等一系列技術(shù)措施，油藏注水狀況逐步好轉(zhuǎn)，采油速度不斷提高，開發(fā)效果明顯改善，為此類油藏改善開發(fā)效果提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：“三低”砂巖油藏；非均值；超前溫和注水；井網(wǎng)加密調(diào)整；重復(fù)壓裂選井；層內(nèi)分注；雙液法調(diào)剖

中圖分類號(hào)：TE35

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-9446(2015)05-0014-06

Abstract:The sandstone reservoir of Xishanyao Formation in Niuquanhu Oilfield is characterized by ultra-low permeability， low pressure and low mobility. After the implementation of the development plan, serious heterogeneity, poor water, low well production are common. In order to improve reservoir development, we first create partitions interpretation models and standard on all wells to re-log interpretation and reserves recalculation, and conduct described heterogeneity and phased fine reservoir geological modeling. After the implementation of leading moderate injection, infill adjustment, well selection criteria setting, repeated fracturing, injection within the layer, and double fluid dispensing systems to improve law cross-sectional profile, the water injection situation gradually improved, and the production rate continues to increase, which significantly improves development effectiveness. This paper provides valuable experience for similar reservoirs to improve development effect.

基金項(xiàng)目：中國石油天然氣股份有限公司項(xiàng)目(牛圈湖特低滲低流度復(fù)雜油藏有效開發(fā)配套技術(shù)研究與試驗(yàn))：2009D-1503-08

收稿日期：2015-05-27

作者簡介：潘有軍(1984-)，男，貴州黎平人，中國石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院工程師，從事油氣田開發(fā)研究。

Research and Practice of Improvement and Development Effectiveness in “Three Lows” Sandstone Reservoir

PAN You-jun1， XU Ying1， WU Mei-e1， ZHANG Zhong-jin1， XIE Jun1， YANG Zhen2

(1.Research Institute of Exploration and Development， PetroChina Tuha Oilfield Company，Hami 839009， Xinjiang， China;2.Santanghu Oil Production Plant, PetroChina Tuha Oilfield Company， Hami 839009， Xinjiang， China)

Key words:“three lows” sandstone reservoir; heterogeneity; mild injection advance; infill adjustment; refracturing selected wells; inner layer dispensed; two liquid method profile

牛圈湖西山窯組(J2x)油藏屬于特低滲、低壓、低流度的典型 “三低”砂巖油藏[1，2], 儲(chǔ)層物性為中低孔低滲，平均孔隙度13.7%，滲透率2.8 mD，儲(chǔ)層非均值性強(qiáng)，比同類型油藏油相流度低(長慶姬塬油田0.527，牛圈湖區(qū)塊0.04～0.35)，開發(fā)動(dòng)用難度大。在超前注水井組試驗(yàn)取得成功的基礎(chǔ)上編制了菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)超前注水開發(fā)的開發(fā)方案。在開發(fā)試驗(yàn)、方案編制和產(chǎn)能建設(shè)階段，認(rèn)為牛圈湖西山窯組油藏的主要矛盾是低壓，主要對策是超前注水。開發(fā)方案實(shí)施后，油井生產(chǎn)指標(biāo)與方案設(shè)計(jì)目標(biāo)差距大，表現(xiàn)出儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重、注水效果差、單井產(chǎn)量低等現(xiàn)象[1]，儲(chǔ)層及流體的非均質(zhì)性是主要矛盾。目前國內(nèi)外低滲透油藏改善開發(fā)效果技術(shù)對策主要有細(xì)分層系開發(fā)、精細(xì)注水、重復(fù)壓裂、油層解堵、調(diào)整井網(wǎng)與注采井距以及采用三次采油技術(shù)等[3-6]。為了改善牛圈湖區(qū)塊開發(fā)效果，首先建立了分區(qū)測井解釋模型及標(biāo)準(zhǔn)，對所有井重新測井解釋及儲(chǔ)量復(fù)算，在此基礎(chǔ)上精細(xì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性描述及相控地質(zhì)建模。

1油藏地質(zhì)特征

牛圈湖西山窯組油藏構(gòu)造簡單，為一不規(guī)則的背斜構(gòu)造，構(gòu)造形態(tài)為近東西向展布的寬緩背斜，南北兩側(cè)受背沖逆斷裂夾持，高點(diǎn)埋深1 519 m，海拔-781 m，斷層局部發(fā)育，天然裂縫不發(fā)育[1，7，8]。儲(chǔ)層單一，為辮狀河或扇三角洲前緣沉積的大型砂巖巖性體，砂體厚度15～30 m，儲(chǔ)層物性差且非均質(zhì)性強(qiáng)，砂體內(nèi)不同儲(chǔ)層間互分布，滲透率變異系數(shù)大于0.7，突進(jìn)系數(shù)大于3.0，縱向非均質(zhì)性嚴(yán)重。根據(jù)沉積相及斷層人為劃分為南區(qū)、東區(qū)和北區(qū)3個(gè)區(qū)塊(見圖3)[1，2，7]，其中南區(qū)物性和含油性最好，平均有效厚度8 m，孔隙度15.3%，滲透率4.83 mD，含油飽和度57%，東區(qū)次之，平均有效厚度11.3 m，孔隙度13.7%，滲透率3.38 mD，含油飽和度52%，北區(qū)儲(chǔ)層條件差，平均有效厚度6.8 m，孔隙度12.1%，滲透率1.12 mD，含油飽和度49%。原始地層壓力系數(shù)低，油藏平均壓力10.58～11.38 MPa，壓力系數(shù)0.75～0.865，儲(chǔ)量豐度低，為76.1×104t/km2。粘土礦物以高嶺石為主，平均含量64.7%，速敏中等偏強(qiáng)。油藏類型屬于“特低滲、低壓、低流度”復(fù)合圈閉砂巖油藏，油井基本無自然產(chǎn)能。

2開發(fā)歷程

為解決低壓油藏有效開發(fā)的難題，2004年至2006年在牛圈湖區(qū)塊建立了三個(gè)超前注水試驗(yàn)區(qū)：第一個(gè)試驗(yàn)區(qū)為2004年建立的直井先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，主要為試驗(yàn)超前注水開發(fā)的可行性。設(shè)計(jì)采用正方形五點(diǎn)井網(wǎng)，井距200 m，地層壓力提高為17 MPa，超前注水時(shí)間4個(gè)月。第二個(gè)試驗(yàn)區(qū)為2005年建立的水平井試驗(yàn)區(qū)，主要試驗(yàn)合理的井型。設(shè)計(jì)采用水平井+直井混合注采形式。第三個(gè)試驗(yàn)區(qū)為2006年建立的菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)試驗(yàn)區(qū)，主要試驗(yàn)合理井網(wǎng)形式。設(shè)計(jì)排距150 m，井排比1 ∶3。以上試驗(yàn)區(qū)中直井試驗(yàn)區(qū)獲得成功，水平井井網(wǎng)試驗(yàn)無效。

以上試驗(yàn)區(qū)共完鉆開發(fā)井53口，經(jīng)過近3年的開發(fā)試驗(yàn)，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，確定超前注水開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)牛圈湖區(qū)塊的經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。隨后編制開發(fā)方案，方案要點(diǎn)為：1)開發(fā)方式采用超前注水開發(fā)，主要技術(shù)政策界限：超前注水時(shí)間：8個(gè)月；超前注水量：0.5%PV；地層壓力提高至壓力系數(shù)1.0后油井壓裂投產(chǎn)。2)設(shè)計(jì)單井產(chǎn)能6 t/d。3)采用菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)，排距150 m，井距450 m，井排方向平行最大主應(yīng)力方向。產(chǎn)能建設(shè)分步實(shí)施，2006年利用試驗(yàn)區(qū)建產(chǎn)能5×104t，2007年Ⅰ期新建產(chǎn)能25×104t，2008年Ⅱ期新建產(chǎn)能34.3×104t。

但產(chǎn)能建設(shè)未達(dá)方案設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)單井產(chǎn)能為6 t/d，實(shí)際僅2.7 t/d，2008年以后放緩鉆井節(jié)奏，建產(chǎn)區(qū)塊轉(zhuǎn)向地質(zhì)條件好的東區(qū)。

3生產(chǎn)特征分析

開發(fā)方案實(shí)施后，油井生產(chǎn)指標(biāo)與方案設(shè)計(jì)目標(biāo)差距大，表現(xiàn)出儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重、注水效果差、單井產(chǎn)量低等現(xiàn)象[1]，暴露出分區(qū)開采差異大，儲(chǔ)層及流體的非均質(zhì)性是主要矛盾。

具體表現(xiàn)在：1)分區(qū)開采差異大，低產(chǎn)液、高含水井比例高。北區(qū)低產(chǎn)井比例高，開發(fā)效果最差，小于1 t/d的井占83.3%，主要表現(xiàn)為低產(chǎn)液(小于3 m3/d占39%)、高含水(大于90%占43.9%)；2)壓力恢復(fù)、見效見水方向不均衡，河道沉積方向是控制油水運(yùn)動(dòng)的主要因素。主向井以高產(chǎn)液高含水為主，側(cè)向井以低產(chǎn)液中含水為主；3)油干層(局部含油，具有一定滲透性的吸水層)是注水滲流主要通道，油層動(dòng)用程度低，縱向油水運(yùn)動(dòng)特征有別于常規(guī)油藏。水洗檢查井取心表明，隨著物性變好，含油性也好，在油干層發(fā)育層段見水洗。通過吸水剖面監(jiān)測得出東區(qū)、南區(qū)、北區(qū)的油干層吸水比分別為38.2%、48.1%、65.5%；4)水線推進(jìn)速度快，見水后含水上升快。通過示蹤劑監(jiān)測得出平均有效水線推進(jìn)速度為47 m/d，其中北東(河道向)優(yōu)勢方向明顯，比其它方向快2～3倍。

根據(jù)上述開采特征研究分析認(rèn)為：1)儲(chǔ)層條件差，油層不發(fā)育，是導(dǎo)致北區(qū)開發(fā)效果差的根本原因；2)油水井排與砂體展布方向、人工裂縫方向一致，加之初期采取超破壓高強(qiáng)度注水，加劇了平、剖面矛盾；3)油相流度低，儲(chǔ)層滲流機(jī)理復(fù)雜，注水波及厚度小，導(dǎo)致水線推進(jìn)速度快；4)油干層吸水，無效吸水比例大，油層動(dòng)用程度低，油水關(guān)系復(fù)雜。

4改善開發(fā)效果技術(shù)對策

4.1　建立分區(qū)測井解釋模型

牛圈湖西山窯組油藏各區(qū)塊油藏特征有所差別，南區(qū)、東區(qū)儲(chǔ)層物性較好，北區(qū)較差，原油物性也有所差異，南區(qū)和東區(qū)儲(chǔ)層原油物性較好，氣油比高，北區(qū)原油物性較差，氣油比很低。經(jīng)分析這些差異會(huì)對測井有影響，常規(guī)的把全區(qū)作為一個(gè)整體建立測井解釋模型進(jìn)行測井解釋，勢必造成測井解釋符合率低，而且以前對水淹層的測井響應(yīng)特征認(rèn)識(shí)不夠，部分水淹層電阻率較高，很難把油層和水淹層分開，通過應(yīng)用測井、巖心、試油和試采等資料，通過分區(qū)分巖性建立測井解釋模型及標(biāo)準(zhǔn)，研究出適合牛圈湖區(qū)塊的測井解釋方法，提高了牛圈湖區(qū)塊測井解釋的精度，而且通過綜合研究分析水淹層的各種測井響應(yīng)特征[9]， 能夠把水淹層判別出來，提高了措施的成功率。

在儲(chǔ)層四性關(guān)系研究基礎(chǔ)上，重新建立的分區(qū)測井解釋模型(見圖1)，符合率提高到90%以上。與原標(biāo)準(zhǔn)對比，儲(chǔ)層物性及電性下限標(biāo)準(zhǔn)有所提高，重新界定了分區(qū)儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)，核實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量減少了40.5%。

4.2　開展儲(chǔ)層非均值性描述

為深化油藏認(rèn)識(shí)與開發(fā)調(diào)整，開展了以非均質(zhì)性描述為重點(diǎn)的油藏認(rèn)識(shí)：1)開展牛圈湖不同儲(chǔ)層及夾層展布特征研究，為井網(wǎng)調(diào)整及注水調(diào)控提供了地質(zhì)依據(jù)。牛圈湖油層展布形態(tài)以條帶狀為主，油干層以窄條帶狀、豆莢狀為主，致密層以土豆?fàn)?、豆莢狀為主。牛圈湖夾層以鈣質(zhì)夾層為主，占夾層數(shù)的75.5%，夾層分布以不穩(wěn)定分布為主，占78.5%。

2)采用相控建模技術(shù)，建立了分層精細(xì)地質(zhì)模型，為油藏?cái)?shù)值模擬研究、注水開發(fā)調(diào)整以及滾動(dòng)擴(kuò)邊奠定了基礎(chǔ)。充分考慮了儲(chǔ)層各向異性，模型網(wǎng)格采用角點(diǎn)網(wǎng)格系統(tǒng)，平面上網(wǎng)格步長為25×25 m，縱向上分為4個(gè)砂層，建模網(wǎng)格總節(jié)點(diǎn)數(shù)為478×275×5=657 250個(gè)。

4.3　實(shí)施精細(xì)注水技術(shù)

近兩年通過實(shí)施溫和注水、井網(wǎng)調(diào)整、壓裂引效、化學(xué)調(diào)剖等大量試驗(yàn)，見到較好效果，“三低”砂巖油藏注水開發(fā)技術(shù)逐步成熟，產(chǎn)量穩(wěn)步上升，具體形成了以下3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：1)超前溫和注水技術(shù)；2)井網(wǎng)加密調(diào)整技術(shù)；3)重復(fù)壓裂提高單井產(chǎn)量技術(shù)。

4.3.1實(shí)施超前溫和注水技術(shù)

通過實(shí)施超前溫和注水技術(shù)，控制了含水上升，具體包括以下3項(xiàng)技術(shù)系列。

1)制定超前溫和注水技術(shù)政策界限：水井選擇性避射油干層(與油層連通的可以射開)，層內(nèi)細(xì)分注水；吸水強(qiáng)度控制在1.5～3.0 m3/d·m，單井配注15～25 m3/d；建產(chǎn)區(qū)實(shí)施控制超破壓、小水量超前注水技術(shù)，初期單井配注30 m3/d；新井地層壓力系數(shù)提高到1.0(原始壓力的130%)壓裂投產(chǎn)(見圖2)。

3)優(yōu)化調(diào)剖技術(shù)體系。以井組、單砂體和流動(dòng)單元為調(diào)控對象，以“三加強(qiáng)、三控制”注水調(diào)控為原則(加強(qiáng)油層、差油層注水、加強(qiáng)未見效井組注水、加強(qiáng)低壓區(qū)注水；控制油干層注水、控制水淹方向注水、控制高壓區(qū)注水)，堅(jiān)持“整體調(diào)、早期調(diào)、多輪次調(diào)”的思路，采取“控壓力、低排量”的技術(shù)對策。2012年開始在牛圈湖區(qū)塊引進(jìn)雙液法調(diào)剖體系，采用無機(jī)顆粒+聚合物/凍膠兩種液體組合交替注入形成多個(gè)段塞，實(shí)施后剖面矛盾得到明顯改善，擴(kuò)大波及體積，控制含水上升，增油效果明顯。

4.3.2開展矢量化井網(wǎng)加密調(diào)整

對東區(qū)開展矢量化井網(wǎng)加密調(diào)整研究與試驗(yàn)，形成了適合油藏地質(zhì)特點(diǎn)的開發(fā)井網(wǎng)，目前井網(wǎng)加密調(diào)整技術(shù)正逐步應(yīng)用于全區(qū)。

1)井網(wǎng)加密調(diào)整的思路是：由開發(fā)方案的菱形反九點(diǎn)通過角井轉(zhuǎn)注變成長方形五點(diǎn)法，長方形五點(diǎn)法通過井排間加密調(diào)整形成長方形反九點(diǎn)，最后長方形反九點(diǎn)老井轉(zhuǎn)注形成最終的150～225 m菱形五點(diǎn)法井網(wǎng)。

2)加密調(diào)整部署原則：加密井部署原則：加密調(diào)整區(qū)域注采井網(wǎng)較完善；新鉆加密井部署在油層厚度大于10m區(qū)域。轉(zhuǎn)注井部署原則：位于油井排的角井先轉(zhuǎn)注；轉(zhuǎn)注井周圍油層厚度較大且分布穩(wěn)定；轉(zhuǎn)注后注采井網(wǎng)完善。

3)加密調(diào)整方案要點(diǎn)：通過加密調(diào)整，最終形成150～225 m菱形五點(diǎn)法井網(wǎng)；新鉆加密井23口，轉(zhuǎn)注16口；動(dòng)用含油面積2.18 km2，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量204×104t，建產(chǎn)3.18×104t；通過整體加密調(diào)整，采油速度提高到1.5%，采收率提高4.0%。

4)井網(wǎng)加密調(diào)整方案實(shí)施情況。2012年在東區(qū)中心部位開展井網(wǎng)加密調(diào)整試驗(yàn)區(qū)，部署加密井31口，轉(zhuǎn)注老井20口，形成23個(gè)菱形五點(diǎn)法井網(wǎng)井組，注采井距150～225 m。井網(wǎng)調(diào)整試驗(yàn)區(qū)加密井單井初產(chǎn)5.7 t/d，油井見效比例提高到73.8%，水驅(qū)控制程度由加密前的68.4%提高到加密后的 85.6%，見效由少數(shù)井見效轉(zhuǎn)為多數(shù)井見效且見效區(qū)域已能覆蓋到大部分油井排區(qū)域，水驅(qū)狀況得到明顯改善，采油速度提高到1.6%。目前井網(wǎng)加密調(diào)整技術(shù)正逐步運(yùn)用于全區(qū)，截止目前，累計(jì)形成完整的菱形五點(diǎn)法注水井組124個(gè)，雙、多向見效比例不斷提高。

4.3.3精細(xì)選井選層，開展重復(fù)壓裂

一是堅(jiān)持“五步走”壓裂技術(shù)思路，措施前注水培養(yǎng)，措施后注水保障，五步分別為：

1)精細(xì)小層研究弄清儲(chǔ)層展布：根據(jù)沉積旋回，劃分4個(gè)小層；開展單砂體連通研究；找準(zhǔn)潛力區(qū)。2)精細(xì)注水培養(yǎng)提高地層能量：強(qiáng)化井組分析，摸清油水分布；注水培養(yǎng)壓裂潛力井。3)動(dòng)態(tài)分析篩選優(yōu)質(zhì)井層。選井六量化：井組儲(chǔ)量大于4.5×104t；采出程度小于10%；儲(chǔ)層物性kh大于15 mD·m；水驅(qū)方向2個(gè)以上，累計(jì)注入量大于3 000 m3；日產(chǎn)油量小于2t/d；含水小于30%。4)油藏工程優(yōu)化壓裂方式規(guī)模：油藏工程方法優(yōu)化壓裂工藝、優(yōu)化壓裂方式。5)五分注水保障延長壓裂效果：緊密跟蹤，及時(shí)調(diào)配，注水保護(hù)高產(chǎn)井，延長有效期。

二是優(yōu)選壓裂時(shí)機(jī)：東區(qū)主體區(qū)優(yōu)勢方向注水量達(dá)到0.3×104～0.5×104m3為壓裂最佳時(shí)機(jī)；東區(qū)南部注水方向性更強(qiáng)，優(yōu)勢方向注水量達(dá)到0.1×104～0.3×104m3為壓裂最佳時(shí)機(jī)。

通過精細(xì)選井選層，以重復(fù)壓裂為主的增產(chǎn)效果逐年變好，2010～2014年間共實(shí)施重復(fù)壓裂107井次，平均單井增油2.9 t/d。

通過以上改善油田開發(fā)效果技術(shù)研究與實(shí)踐，采油速度不斷提高，自然遞減逐年下降，含水上升得到有效控制，開發(fā)效果明顯改善(見表1)。

表1　牛圈湖區(qū)塊歷年開發(fā)指標(biāo)對比

5結(jié)論

1)常規(guī)的把全區(qū)作為一個(gè)整體建立測井解釋模型進(jìn)行測井解釋，測井解釋符合率低，通過分區(qū)分巖性建立測井解釋模型及標(biāo)準(zhǔn)，提高了牛圈湖西山窯組油藏測井解釋的精度，符合率提高到90%以上，核實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量減少了40.5%。

2)牛圈湖區(qū)塊油層展布形態(tài)以條帶狀為主，油干層以窄條帶狀、豆莢狀為主，致密層以土豆?fàn)?、豆莢狀為主。夾層以鈣質(zhì)夾層為主，占夾層數(shù)的75.5%，分布不穩(wěn)定。

3)制定超前溫和注水技術(shù)政策界限：水井選擇性避射油干層(與油層連通的可以射開)，層內(nèi)細(xì)分注水；吸水強(qiáng)度控制在1.5～3.0 m3/d·m，單井配注15～25 m3/d；建產(chǎn)區(qū)實(shí)施控制超破壓、小水量超前注水技術(shù)，初期單井配注30 m3/d；新井地層壓力系數(shù)提高到1.0(原始壓力的130%)壓裂投產(chǎn)。

4)牛圈湖區(qū)塊采用150 m～225 m菱形五點(diǎn)法井網(wǎng)適應(yīng)性好，東區(qū)加密井初產(chǎn)達(dá)到方案設(shè)計(jì)指標(biāo)，油井見效比例提高到73.8%，采油速度提高到1.6%。

5)牛圈湖區(qū)塊含水上升過快是強(qiáng)注所致，通過不斷深化油藏認(rèn)識(shí)，堅(jiān)持“超前注、溫和注、早期調(diào)、多次調(diào)”和“三加強(qiáng)、三控制”為主要內(nèi)容的精細(xì)注水技術(shù)路線，以及通過加快井網(wǎng)調(diào)整，開展重復(fù)壓裂為主的增產(chǎn)措施，油田注水狀況逐步改善，油層動(dòng)用程度得到提高，含水保持穩(wěn)定，自然遞減得到控制，產(chǎn)量逐步上升，開發(fā)效果明顯改善。

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