王 磊

中石化江蘇油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,江蘇 揚(yáng)州 225009

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HZ油田特低滲油藏壓裂后有效開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用

王 磊

中石化江蘇油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,江蘇 揚(yáng)州 225009

為了解決HZ油田特低滲油藏在開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的自然產(chǎn)能低、產(chǎn)量遞減快、常規(guī)開(kāi)采方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的問(wèn)題，以數(shù)值模擬為手段結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)試驗(yàn),主要從合理注水時(shí)機(jī)、周期注水、注氣開(kāi)發(fā)等方面開(kāi)展綜合研究,確定合理注水時(shí)機(jī)為超前6個(gè)月注水,合理周期注水方式為短注長(zhǎng)停不對(duì)稱(chēng)型周期注水,注水效果差的油藏有效開(kāi)發(fā)方式為注氣開(kāi)發(fā)。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來(lái)看,已經(jīng)取得一定的效果,為該地區(qū)同類(lèi)型特低滲油藏的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐。

特低滲油藏；注水時(shí)機(jī)；周期注水；注氣開(kāi)發(fā)

0 前言

HZ油田特低滲油藏地質(zhì)上具有“深”“細(xì)”“薄”“散”等特點(diǎn),主要表現(xiàn)為:油藏埋深大,油藏埋深多在3 000 m 左右;孔隙、喉道細(xì)小,主要喉道半徑為0.66～2.0 μm,孔隙之間連通性差;砂體厚度薄,砂層厚度一般為2～6 m;油層縱向、平面分布零散,平面上面積小,連通性差。油藏流體滲流表現(xiàn)為非達(dá)西滲流,普遍存在啟動(dòng)壓力梯度[1-2]。

目前在開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題:天然能量不足,產(chǎn)量和一次采收率低;注水井吸水能力低,注水壓力高,隨著注水時(shí)間的延長(zhǎng),甚至注不進(jìn)水;注水效果普遍較差,對(duì)應(yīng)油井低壓低產(chǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重;注水后部分油井水竄嚴(yán)重,穩(wěn)產(chǎn)難度很大[3]。

為了實(shí)現(xiàn)HZ油田等特低滲油藏的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā),以實(shí)際區(qū)塊H 17斷塊為研究對(duì)象,利用PETREL建模軟件采用20 m×20 m的網(wǎng)格系統(tǒng)建立了維數(shù)為138×60×27,共計(jì)22.4萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格的角點(diǎn)網(wǎng)格模型,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)、物性參數(shù)、相滲曲線(xiàn)等,通過(guò)數(shù)值模擬軟件ECLIPSE模擬運(yùn)算擬合了模型的地質(zhì)儲(chǔ)量、產(chǎn)油量和綜合含水。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)展了特低滲油藏的合理注水時(shí)機(jī)優(yōu)選、周期注水參數(shù)優(yōu)化、注氣開(kāi)發(fā)效果等多個(gè)方案的設(shè)計(jì)、模擬及預(yù)測(cè)研究,有針對(duì)性地提出了適合該地區(qū)特低滲油藏的有效開(kāi)發(fā)方式,為下一步改善開(kāi)發(fā)效果提供了合理依據(jù)[4-6]。

1 合理注水時(shí)機(jī)研究

為了進(jìn)行合理注水時(shí)機(jī)研究,在H 17斷塊模型中選取了1個(gè)五點(diǎn)法注采井組模型開(kāi)展研究,包括4口生產(chǎn)井,1口注水井,共設(shè)計(jì)5個(gè)不同注水時(shí)機(jī)的預(yù)測(cè)方案,依次為超前注水(6個(gè)月、12個(gè)月);同步注水(油水井同時(shí)開(kāi)始生產(chǎn));滯后注水(6個(gè)月、12個(gè)月),預(yù)測(cè)投產(chǎn)24個(gè)月的開(kāi)發(fā)效果[7-13]。

圖1 不同注水時(shí)機(jī)的日產(chǎn)油量對(duì)比曲線(xiàn)

從不同注水時(shí)機(jī)的日產(chǎn)油量對(duì)比曲線(xiàn)(圖1)可見(jiàn),超前注水日產(chǎn)量高于同步注水和滯后注水的日產(chǎn)油量。隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),不同注水時(shí)機(jī)的日產(chǎn)油量呈遞減趨勢(shì),但隨著超前注水時(shí)間的增加,注水成本不斷增加,因此,必須在最小注水成本下,達(dá)到最大增油幅度,可見(jiàn)合理超前注水時(shí)機(jī)為6個(gè)月。另外,從不同注水時(shí)機(jī)的階段采出程度對(duì)比(圖2)可見(jiàn),超前注水階段采出程度高于同步注水和滯后注水,隨著超前注水時(shí)間的增加,階段采出程度增加,但增加幅度變緩。

圖2 不同注水時(shí)機(jī)的階段采出程度對(duì)比

2 周期注水方式研究

特低滲透油藏有些天然微裂縫發(fā)育,加之部分油水井經(jīng)過(guò)壓裂改造,使油藏形成了滲透率差別較大的高低滲透層段,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)注水開(kāi)發(fā),易形成相對(duì)固定的注采對(duì)應(yīng)關(guān)系,注入水沿著高滲透層段率先到達(dá)采油井底,大大降低了水驅(qū)油效率。為打破原有油水相對(duì)平衡分布,改善注水效果,以H 17斷塊油藏三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ),開(kāi)展了周期注水參數(shù)優(yōu)化研究[14-20]。

2.1 注水周期頻率優(yōu)化

以γ表示降壓和升壓的半周期比,分別做γ=1、γ<1、γ>1時(shí)的周期注水模擬計(jì)算。

γ=1時(shí)(對(duì)稱(chēng)型):設(shè)計(jì)了注15 d停15 d、注30 d停30 d、注45 d停45 d、注60 d停60 d四類(lèi)不同注水周期進(jìn)行模擬計(jì)算(表1),模擬計(jì)算時(shí)間為510 d。

表1 γ=1時(shí)(對(duì)稱(chēng)型)周期注水效果對(duì)比表

類(lèi)型注15d停15d注30d停30d注45d停45d注60d停60d采出程度/(%)16.6716.7716.8616.71含水/(%)69.581.774.279最終采收率/(%)25.2125.7426.3825.03

對(duì)稱(chēng)周期注水時(shí),短注短停效果略好,原因是形成的脈沖較多,有利于彈性力的更多發(fā)揮。但周期低于某一值時(shí),效果反而變差,原因是周期太短,不能建立足夠的壓差,不能發(fā)揮毛細(xì)管作用。

γ<1時(shí)(短注長(zhǎng)停不對(duì)稱(chēng)型):設(shè)計(jì)了注15 d停60 d、注15 d停45 d、注15 d停30 d三類(lèi)不同注水周期進(jìn)行模擬計(jì)算(表2),模擬計(jì)算時(shí)間為510 d。

表2 γ<1時(shí)(短注長(zhǎng)停不對(duì)稱(chēng)型)周期注水效果對(duì)比表

類(lèi)型注15d停60d注15d停45d注15d停30d采出程度/(%)16.5616.9617.21含水率/(%)68.574.780.5最終采收率/(%)28.5527.6026.70

不對(duì)稱(chēng)周期注水短注長(zhǎng)停時(shí),在注水時(shí)間相同的條件下,注水井停的時(shí)間越長(zhǎng)效果越好。說(shuō)明由于停注時(shí)間長(zhǎng),充分發(fā)揮了毛細(xì)管滲吸作用,使效果變好。

γ>1時(shí)(長(zhǎng)注短停不對(duì)稱(chēng)型):設(shè)計(jì)了注30 d停15 d、注45 d停15 d、注60 d停15 d三類(lèi)不同注水周期進(jìn)行模擬計(jì)算(表3),模擬計(jì)算時(shí)間為510 d。

表3 γ>1時(shí)(長(zhǎng)注短停不對(duì)稱(chēng)型)周期注水效果對(duì)比表

類(lèi)型注30d停15d注45d停15d注60d停15d采出程度/(%)17.2116.4616.33含水率/(%)82.379.880.2最終采收率/(%)26.8922.421.6

不對(duì)稱(chēng)周期注水長(zhǎng)注短停時(shí),在停注時(shí)間相同的條件下,注水井注水時(shí)間越長(zhǎng)效果越差。說(shuō)明注水時(shí)間越長(zhǎng),越接近于連續(xù)注水的情況,毛細(xì)管力和彈性力均不能充分發(fā)揮作用,因而效果差。

對(duì)比γ<1、γ=1、γ>1最終采收率可知,短注長(zhǎng)停不對(duì)稱(chēng)型的周期注水效果較好。

2.2 連續(xù)注水轉(zhuǎn)周期注水時(shí)機(jī)優(yōu)化

表4 不同含水率下連續(xù)注水轉(zhuǎn)周期注水效果對(duì)比表

轉(zhuǎn)周期注水時(shí)含水率連續(xù)注水fw=0fw=50%fw=70%fw=90%采出程度/(%)20.8920.55221.54621.4220.97含水/(%)92.192.891.792.392.9最終采收率/(%)24.925.2225.4125.3525.23

模擬表明,越早采用周期注水,即在較低含水飽和度下進(jìn)行,對(duì)注水過(guò)程的強(qiáng)化越有利。

2.3 周期注水現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果分析

在HZ油田H 17斷塊優(yōu)選了H 17-10井組開(kāi)展周期注水試驗(yàn),試驗(yàn)井組提液穩(wěn)油效果明顯。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果可以看出,注水井H 17-10井停注一段時(shí)間后恢復(fù)注水(圖3),對(duì)應(yīng)的油井產(chǎn)液量由8.7 t/d恢復(fù)到14.8 t/d,產(chǎn)油量恢復(fù)到2.3 t/d,動(dòng)液面升高(圖4)。

圖3 H 17-10井注水曲線(xiàn)

圖4 H 17-17井生產(chǎn)曲線(xiàn)

3 注氣開(kāi)發(fā)方式研究

特低滲透油藏注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在滲流阻力大、注水壓力高、驅(qū)油效果差等諸多問(wèn)題。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),注氣開(kāi)發(fā)有利于解決上述問(wèn)題[21-22]。根據(jù)國(guó)外70多個(gè)油田統(tǒng)計(jì)情況看來(lái),對(duì)于特低滲透油田,注氣(尤其是CO2驅(qū)油)是改善開(kāi)發(fā)效果和建立有效驅(qū)動(dòng)體系的主要技術(shù)措施。CO2驅(qū)油機(jī)理主要是降低原油黏度,改善油水流度比,使原油膨脹,乳化作用及降壓開(kāi)采。

采用數(shù)值模擬軟件ECLIPSE中的組分模型進(jìn)行CO2驅(qū)油數(shù)值模擬研究,設(shè)計(jì)了CO2驅(qū)、水驅(qū)、衰竭式開(kāi)采等三種不同開(kāi)發(fā)方式,數(shù)模結(jié)果(圖5)表明,衰竭式開(kāi)采階段采出程度非常低,注水開(kāi)發(fā)階段采出程度較高,而注CO2比注水的驅(qū)油效果要好,階段采出程度最高。

在理論研究的基礎(chǔ)上,目前已在現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)選了H 26-3井開(kāi)展CO2吞吐試注(圖6),對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)井H 26-10井在CO2吞吐前日產(chǎn)液2 t,日產(chǎn)油1.9 t;在實(shí)施CO2吞吐后,產(chǎn)液和產(chǎn)油明顯上升,日產(chǎn)液上升到5.7 t,日產(chǎn)油上升到5.5 t(圖7),產(chǎn)量提升效果明顯。

圖5 不同開(kāi)發(fā)方式數(shù)值模擬方案對(duì)比曲線(xiàn)

圖6 H 26-3井CO2吞吐?tīng)顩r圖

圖7 H 26-10井生產(chǎn)曲線(xiàn)

4 結(jié)論

1)通過(guò)合理注水時(shí)機(jī)模擬研究認(rèn)為,采用超前6個(gè)月注水保持地層壓力,可以降低壓敏現(xiàn)象對(duì)油田開(kāi)發(fā)的不利影響，同時(shí)建立有效驅(qū)替壓力系統(tǒng),提高單井產(chǎn)量和最終采收率。

2)通過(guò)周期注水模擬研究認(rèn)為,短注長(zhǎng)停不對(duì)稱(chēng)型周期注水方式提升采出程度效果最好,而且從HZ油田實(shí)際斷塊的周期注水試驗(yàn)井組開(kāi)發(fā)效果來(lái)看,已經(jīng)取得一定效果。

3)通過(guò)注氣開(kāi)發(fā)方式模擬研究認(rèn)為,對(duì)于注水后難以建立有效驅(qū)動(dòng)壓差的特低滲油藏可以考慮注氣(注CO2)開(kāi)發(fā),從目前HZ油田實(shí)際斷塊試驗(yàn)井組注氣開(kāi)發(fā)試驗(yàn)效果來(lái)看,注氣開(kāi)發(fā)初見(jiàn)成效。

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2016-01-22

王 磊(1985-),男,山東臨沂人，工程師,碩士,主要從事油氣田開(kāi)發(fā)與油藏?cái)?shù)值模擬研究工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.04.011