陳丹磬，李金宜，朱文森，信召玲，王立壘

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渤海L油田厚層疏松砂巖儲(chǔ)層縱向水淹規(guī)律地質(zhì)影響因素實(shí)驗(yàn)分析

陳丹磬，李金宜，朱文森，信召玲，王立壘

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

基于渤海L油田典型厚層疏松砂巖油藏開展了儲(chǔ)層韻律性和滲透率級(jí)差兩大地質(zhì)因素對(duì)厚儲(chǔ)層油藏縱向水淹規(guī)律影響的實(shí)驗(yàn)研究。通過提取典型井組地質(zhì)參數(shù)，建立了均質(zhì)、正韻律、反韻律、復(fù)合韻律等9種韻律性平板可視化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃头错嵚赡Ｐ偷?種滲透率級(jí)差平板可視化模型。韻律性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在不同韻律性條件下，厚儲(chǔ)層油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律特征不同，在初期見水時(shí)刻和含水98%時(shí)刻，剩余油分布特征各異，最終采收率差異明顯。不同級(jí)差實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：厚儲(chǔ)層油藏見水時(shí)刻臨界動(dòng)用級(jí)差大于水淹級(jí)差；含水98%時(shí)刻，臨界動(dòng)用級(jí)差和水淹級(jí)差較接近，揭示初始見水時(shí)未動(dòng)用的儲(chǔ)層，水淹后的高含水期更難動(dòng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以有效指導(dǎo)后續(xù)調(diào)整井挖潛研究。

渤海油田；疏松砂巖；厚儲(chǔ)層；韻律性；級(jí)差；水淹規(guī)律

渤海主力油田開發(fā)初期基本采用合注合采開發(fā)方式，在注水開發(fā)后期，厚儲(chǔ)層縱向水淹規(guī)律復(fù)雜[1-6]，為調(diào)整井挖潛帶來難度。圍繞影響厚儲(chǔ)層縱向水淹規(guī)律的地質(zhì)因素[7-10]開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，有利于掌握厚儲(chǔ)層疏松砂巖油藏注水開發(fā)縱向水淹規(guī)律特征，進(jìn)一步精細(xì)刻畫剩余油分布，為后續(xù)細(xì)分層系調(diào)整時(shí)的井位設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施提供參考。以渤海典型厚儲(chǔ)層疏松砂巖L油田為例，該油田主要含油層系為東二下段，其主力油組在油田范圍內(nèi)分布穩(wěn)定，油層厚度一般大于30 m，儲(chǔ)層孔隙度主要為24%～33%，滲透率為50×10-3μm2～5 000×10-3μm2，具有高孔、高滲的儲(chǔ)集物性特征。基于礦場(chǎng)13個(gè)典型井組的地質(zhì)特征參數(shù)，對(duì)應(yīng)建立13個(gè)二維可視化平板模型，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，針對(duì)性開展儲(chǔ)層韻律性和滲透率級(jí)差兩種地質(zhì)因素對(duì)厚儲(chǔ)層縱向水淹規(guī)律影響的實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和條件

①平板模型規(guī)格：28 cm×8 cm（左右）×0.45 cm；②實(shí)驗(yàn)用水：根據(jù)L油田水源井離子組成復(fù)配的地層水，總礦化度為8 878 mg/L，25 ℃條件下黏度0.92 mPa·s。③實(shí)驗(yàn)用油：真空泵油與煤油按體積比2:1配制，25 ℃條件下黏度19.8 mPa·s。為在實(shí)驗(yàn)過程中便于觀察，將模擬油加入適量的蘇丹四，將模擬油染成紅色。④實(shí)驗(yàn)溫度：25℃。⑤模型設(shè)置：一注一采，采用合注合采方式。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置由中間容器（帶活塞）、isco高精度柱塞泵、高精度壓力傳感器、六通閥、平板模型、油水分離器等以及圖像采集系統(tǒng)等組成，見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置及流程示意圖

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

①根據(jù)模型的設(shè)計(jì)要求，制作不同沉積韻律的平板模型；②稱干重，模型抽真空飽和模擬油，測(cè)量孔隙度；③按實(shí)驗(yàn)流程連接好管線，模型注水驅(qū)替，注入速度為0.5 mL/min；當(dāng)注入水進(jìn)入平板模型井口時(shí)設(shè)定為時(shí)間零點(diǎn)；記錄注入壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)，驅(qū)替至含水率為98%停止實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中不間斷地采集圖像。④更換模型，重復(fù)①~③步。

1.4 實(shí)驗(yàn)方案

礦場(chǎng)參數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)見表1。根據(jù)L油田13個(gè)典型井組地質(zhì)特征制作模型。根據(jù)各層厚度比例設(shè)計(jì)各填砂層的厚度，垂向總厚度為6~9 cm，模型長(zhǎng)度28 cm，水平方向?qū)挾葹?.45 cm。不同層位按照實(shí)際厚度比例折算并取整，設(shè)計(jì)方案見表2。

表1 礦場(chǎng)參數(shù)與實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)照

表2 儲(chǔ)層韻律性和滲透率級(jí)差實(shí)驗(yàn)方案模型參數(shù)

表2 (續(xù))

2 不同沉積條件厚儲(chǔ)層縱向水淹規(guī)律

2.1 均質(zhì)模型

厚儲(chǔ)層均質(zhì)模型實(shí)驗(yàn)包含方案1、方案2和方案3。在均質(zhì)模型中，重力分異導(dǎo)致見水時(shí)刻油層底部先水淹，在見水時(shí)刻，滲透率越低，重力作用相對(duì)較弱，水驅(qū)前緣越均勻，見水越晚，且無水采油期更長(zhǎng)，最終采出程度較高；滲透率越高，油水前緣轉(zhuǎn)折點(diǎn)距注入端的距離越短，如圖2所示。

圖2 均質(zhì)模型見水時(shí)刻油水分布

厚儲(chǔ)層水淹規(guī)律受到重力和驅(qū)動(dòng)力的雙重影響。驅(qū)替結(jié)束時(shí)刻，均質(zhì)模型滲透率越高，重力影響水淹規(guī)律程度越大，模型底部水淹越嚴(yán)重。同時(shí)剩余油主要集中在生產(chǎn)井靠近頂部的三角區(qū)域。方案1滲透率最低，整體驅(qū)替效果較好，剩余油主要集中在局部非均質(zhì)的部位。

2.2 正韻律、反韻律模型

正韻律模型實(shí)驗(yàn)為方案4，反韻律模型實(shí)驗(yàn)為方案5。模型均為3層，滲透率級(jí)差均為3。見水時(shí)刻，級(jí)差為3的正韻律模型高滲層底部發(fā)生水淹，中低滲層未被動(dòng)用。級(jí)差為3的反韻律模型水驅(qū)波及效果好，未發(fā)生注入水單層突進(jìn)的情況。

驅(qū)替結(jié)束時(shí)刻，正韻律、反韻律模型縱向水淹規(guī)律如圖3。水驅(qū)結(jié)束后，正韻律模型仍留下大量的殘余油，頂部的中低滲層是挖潛重點(diǎn)。

2.3 復(fù)合韻律模型

復(fù)合韻律實(shí)驗(yàn)包含方案6~9。分別為復(fù)合正韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正反韻律和復(fù)合反正韻律。見水時(shí)刻，復(fù)合韻律模型縱向水淹規(guī)律如圖4。

圖3 正韻律、反韻律模型含水98%時(shí)刻油水分布

圖4 復(fù)合韻律模型見水時(shí)刻油水分布

復(fù)合正韻律是縱向上多個(gè)正韻律的組合，注入水沿高滲層突進(jìn)，迅速見水。模型水淹規(guī)律、剩余油分布，與正韻律模型相同。復(fù)合反韻律是縱向上多個(gè)反韻律的組合，復(fù)合反韻律模型的級(jí)差為2，注入水推進(jìn)均勻，未發(fā)生單層注入水突進(jìn)現(xiàn)象，各層均被水淹，水驅(qū)效果最好。復(fù)合正反韻律模型，注入水沿中部高滲層突進(jìn)，迅速水淹。復(fù)合反正韻律模型，注入水沿頂部和底部高滲層突進(jìn)，迅速水淹。

驅(qū)替結(jié)束時(shí)刻，由于滲透率非均質(zhì)性的影響，復(fù)合正韻律模型水驅(qū)結(jié)束后仍留下大量剩余油，主要分布在滲透率較低層中。復(fù)合反韻律模型各層均被水淹，水驅(qū)效果最好。復(fù)合正反韻律模型，模型上部和下部的水淹規(guī)律、剩余油分布，與正韻律和反韻律模型相同。剩余油存在于模型頂部和底部的滲透率較低層。復(fù)合反正韻律模型中部水淹規(guī)律、剩余油分布，與正韻律和反韻律模型相同。剩余油存在于模型中部的滲透率較低層。

3 不同滲透率級(jí)差條件縱向水淹規(guī)律

考慮實(shí)際油藏整體上為反韻律，因此以典型反韻律井組地質(zhì)特征為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了4種不同滲透率級(jí)差的反韻律模型方案，包含方案10~13。見水時(shí)刻，不同滲透率級(jí)差模型油水分布如圖5。驅(qū)替結(jié)束時(shí)刻，不同滲透率級(jí)差模型的油水分布如圖6。

圖5 不同滲透率級(jí)差模型見水時(shí)刻油水分布

圖6 不同滲透率級(jí)差模型含水98%時(shí)刻油水分布

見水時(shí)刻，級(jí)差由4增大到10，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層動(dòng)用程度依次降低，尤其是中低滲層位基本不會(huì)被有效動(dòng)用。水驅(qū)過程中，水線均沿高滲透層推進(jìn)，高滲透層很快水淹，其他層位波及程度非常小，具有注入水單層突進(jìn)現(xiàn)象。高滲層在層內(nèi)有重力分異現(xiàn)象。

驅(qū)替結(jié)束時(shí)，各模型的剩余油主要分布在底部的中低滲層，級(jí)差越大，底部波及程度越小。由于注入水在高滲層內(nèi)部受重力作用，所以在高滲層上部仍然有剩余油局部富集。

級(jí)差代表高低滲層水驅(qū)差異。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)不同滲透率級(jí)差模型見水時(shí)刻和驅(qū)替結(jié)束時(shí)的臨界動(dòng)用級(jí)差和臨界水淹級(jí)差，結(jié)果見表3和表4。

表3 臨界動(dòng)用級(jí)差

表4 臨界水淹級(jí)差

分析可得：見水時(shí)刻臨界動(dòng)用級(jí)差大于水淹級(jí)差。含水98%時(shí)，臨界動(dòng)用級(jí)差和水淹級(jí)差較接近，說明對(duì)于合注合采方式下的厚儲(chǔ)層油藏，初始見水時(shí)未動(dòng)用的儲(chǔ)層，水淹后的高含水期更難以動(dòng)用。對(duì)于海上此類油藏后續(xù)綜合調(diào)整應(yīng)該以水平井網(wǎng)細(xì)分層系挖潛為主。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

13個(gè)實(shí)驗(yàn)方案采收率數(shù)據(jù)見表5。不同儲(chǔ)層韻律性實(shí)驗(yàn)開發(fā)指標(biāo)見圖7。不同滲透率級(jí)差實(shí)驗(yàn)開發(fā)指標(biāo)見圖8。

表5 儲(chǔ)層韻律性及滲透率級(jí)差實(shí)驗(yàn)方案數(shù)據(jù)

對(duì)于厚儲(chǔ)層，均質(zhì)模型滲透率較低的油層，含水上升較慢，水驅(qū)波及體積高，見水晚，無水產(chǎn)油期及無水采出程度高，最終采出程度高；驅(qū)替結(jié)束時(shí)刻，滲透率較高的兩個(gè)均質(zhì)模型，由于重力對(duì)油水分布的影響更嚴(yán)重，有較多剩余油集中在儲(chǔ)層上部。反韻律地層，能充分發(fā)揮重力分異作用，進(jìn)入較高滲層的水向下流動(dòng)進(jìn)入較低滲層驅(qū)油，具有更高的波及系數(shù)，出口見水晚，無水采出程度大；正韻律地層，在重力作用下注入水很快進(jìn)入高滲層，沿高滲層流動(dòng)，注入水波及體積小，見水過早，無水采油期最短，無水采出程度最低。

圖7 不同韻律性模型開發(fā)指標(biāo)對(duì)比

圖8 不同滲透率級(jí)差開發(fā)指標(biāo)對(duì)比

復(fù)合反韻律模型的注入水推進(jìn)均勻，各層均被水淹，水驅(qū)效果好；結(jié)合正韻律與復(fù)合正韻律開發(fā)指標(biāo)對(duì)比，可以看出，復(fù)合正韻律的開發(fā)指標(biāo)與正韻律相似，但由于重力分異驅(qū)油的影響，復(fù)合正韻律模型的采收率高于正韻律模型；復(fù)合反正韻律采收率高于復(fù)合正反韻律，含水率變化曲線比較接近，復(fù)合正反韻律的含水上升更快。

反韻律模型級(jí)差越小見水越晚，最終采出程度越高。因?yàn)闈B透率級(jí)差越小，注入壓力越高，更多水量進(jìn)入滲透率較低的層，因此，級(jí)差越小見水越晚，見水時(shí)波及程度越大。L油田反韻律厚儲(chǔ)層井組在級(jí)差小于4的情況下具有較好整體驅(qū)油效果，在級(jí)差大于4的情況下驅(qū)油效果整體變差，出現(xiàn)注入水單層突進(jìn)現(xiàn)象，剩余油在滲透率較低層位富集明顯。

5 結(jié)論

（1）儲(chǔ)層韻律性和滲透率級(jí)差是影響厚儲(chǔ)層疏松砂巖油藏縱向水淹的重要地質(zhì)影響因素，不同韻律性和級(jí)差條件下油水分布特征差異較大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將有效指導(dǎo)海上厚儲(chǔ)層油田調(diào)整井后續(xù)挖潛研究。

（2）厚儲(chǔ)層疏松砂巖油藏在不同韻律性下呈現(xiàn)差異化油水分布，其中復(fù)合反韻律模型見水時(shí)采出程度和最終采收率最高，正韻律模型最低。

（3）厚儲(chǔ)層疏松砂巖反韻律油藏在級(jí)差小于4的情況下具有較好的整體驅(qū)油效果；在大于4的條件下，剩余油明顯在滲透率較低層位富集，初始見水時(shí)未動(dòng)用的儲(chǔ)層，水淹后的高含水期更難動(dòng)用。

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編輯：王金旗

1673–8217（2017）05–0075–06

TE313.3

A

2017–03–10

陳丹磬，高級(jí)工程師， 1964年生， 1987年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院油氣田開發(fā)專業(yè)，主要從事油氣開發(fā)實(shí)驗(yàn)研究。

該技術(shù)研究得到國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“渤海油田加密調(diào)整及提高采收率油藏工程技術(shù)示范”支持（2016ZX05058–00）。