關(guān)鍵詞：巖溶儲(chǔ)層；局部連續(xù)；水驅(qū)失效；注氣提高采收率；注氣參數(shù)

引言

相比于國外廣泛分布的孔隙型或裂縫孔隙型碳酸鹽巖油藏，中國經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、多期巖溶疊加改造和多期成藏過程形成的縫洞型碳酸鹽巖油藏具有非均質(zhì)性嚴(yán)重、儲(chǔ)集類型多樣、連通性差、流體流動(dòng)規(guī)律以及油水關(guān)系異常復(fù)雜等特點(diǎn)。國外在縫洞型碳酸鹽巖油藏注氮?dú)忾_發(fā)方面可借鑒的經(jīng)驗(yàn)少，中國以塔河油田為主形成了一系列針對縫洞型碳酸鹽巖油藏的注氮?dú)忾_發(fā)技術(shù)[15]，塔河油田采油二廠自2013年開展注氣，目前年注氣量3.5×108m3，注氣增油達(dá)到52×104t，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好，具有一定的借鑒意義。

水驅(qū)失效后，物模實(shí)驗(yàn)及數(shù)模研究都證實(shí)縫洞儲(chǔ)集體頂部仍然存在大量的剩余油，針對頂部剩余油，實(shí)施注氣提高采收率是較為有效的手段，物理模擬實(shí)驗(yàn)揭示了注氮?dú)獾臋C(jī)理。氮?dú)庠谧⑷胗筒睾?，呈非混相狀態(tài)，在重力分異作用下進(jìn)入縫洞頂部，占據(jù)高部位空間，形成人工氣頂，驅(qū)替注水未波及的頂部剩余油及井間剩余油流向生產(chǎn)井，注入氮?dú)庠谛纬扇斯忭數(shù)倪^程中不但補(bǔ)充了油層能量，還在注入過程中改變了底水上升形態(tài)，并在注氮?dú)怅P(guān)鍵的過程中降低了油水界面，使得遠(yuǎn)井地帶的剩余油被充分動(dòng)用采出[68]。如圖1注氣驅(qū)油模擬示意圖所示，注入氣上浮至頂部形成次生氣頂，導(dǎo)致油水界面降低，從而采出頂部剩余油。

哈拉哈塘油田經(jīng)過長期天然能量和注水補(bǔ)充能量開發(fā)油水界面逐漸上升至井底，水淹嚴(yán)重，出現(xiàn)大量的注水失效井，自2016年開始探索注氮?dú)馓岣卟墒章?，截?023年12月底已實(shí)施62口井99輪次，平均噸油耗氣1015m3。眾多學(xué)者基于物理實(shí)驗(yàn)、概念模型模擬對注氣提高采收率機(jī)理、注氣效果影響因素和注氣參數(shù)等進(jìn)行了研究，均取得一定進(jìn)展。通過對哈拉哈塘油田實(shí)際注氣效果分析和總結(jié)，建立了一套適應(yīng)哈拉哈塘油田碳酸鹽巖油藏注氣開發(fā)提高采收率選井標(biāo)準(zhǔn)和注氣配套技術(shù)，以期為探索該類油藏高效開發(fā)技術(shù)提供依據(jù)。

1哈拉哈塘縫洞型油藏地質(zhì)特征

哈拉哈塘油田儲(chǔ)集體類型多樣，儲(chǔ)集空間具有多元多尺度特征，不同類型儲(chǔ)集空間的尺度差異很大[910]。洞穴型儲(chǔ)層以洞穴為儲(chǔ)集空間，是哈拉哈塘油田奧陶系碳酸鹽巖最主要的儲(chǔ)層類型，該類儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要為洞徑大于20mm的溶蝕孔洞，試井解釋地層系數(shù)通常大于2000mD·m，裂縫孔洞型儲(chǔ)層以次生溶蝕孔洞為主要儲(chǔ)集空間，裂縫兼具滲濾性和儲(chǔ)集性，主要起溝通孔洞的作用。從開發(fā)的角度，一切宏觀非均質(zhì)性都是儲(chǔ)集空間的多尺度性導(dǎo)致的，儲(chǔ)集空間的多尺度性也是縫洞型油藏區(qū)別于其他類型油藏的典型特征之一?？p洞體是縫洞型油藏最基本的油氣儲(chǔ)集單元和開發(fā)目標(biāo)，其單體規(guī)模小，但群體可構(gòu)成大規(guī)模含油氣區(qū)。不同類型縫洞體，結(jié)構(gòu)不同、物性不同，開發(fā)特征不同，剩余油分布也存在差異。儲(chǔ)集體類型只是影響開發(fā)特征和剩余油分布的一個(gè)因素，相同的儲(chǔ)集體類型，充填不同、儲(chǔ)量規(guī)模不同、與其他儲(chǔ)集體或生產(chǎn)井的配置關(guān)系不同、水體能量不同，開發(fā)和剩余油分布特征也會(huì)有很大差異，碳酸鹽巖油井單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)差異大[1112]。

2哈拉哈塘縫洞型油藏注氣效果分析

氮?dú)庾馔掏滦Ч挠绊懸蛩刂饕袃深悾阂皇怯筒乇旧硖卣?，包括?gòu)造、儲(chǔ)層、井儲(chǔ)配置關(guān)系、壓力、水體大小、原油組分、黏度、密度和儲(chǔ)集體非均質(zhì)性等；二是注采工藝與操作參數(shù)，包括周期注氣量、注氣速度、燜井時(shí)間及注氣輪次等。在對哈拉哈塘油田已實(shí)施注氣采油井剩余油類型、注氣施工和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集、整理和分析的基礎(chǔ)上對注氣效果進(jìn)行分析評價(jià)。

2.1地質(zhì)靜態(tài)屬性對注氣效果的影響

統(tǒng)計(jì)哈拉哈塘油田42口注氣井，潛山巖溶噸油耗氣954m3，層間巖溶噸油耗氣1050m3，斷控巖溶噸油耗氣1360m3（圖2a），從巖溶背景對注氣效果的影響看，潛山巖溶優(yōu)于層間巖溶，潛山巖溶區(qū)儲(chǔ)層橫向呈條帶狀分布，縱向被斷裂控制，閣樓空間靠實(shí)，更易儲(chǔ)存注入氣，也有空間置換，層間巖溶優(yōu)于斷控巖溶。

從構(gòu)造類型對注氣效果的影響看，注氣效果好的井處于構(gòu)造高點(diǎn)或斜坡，注氣效果較差的井井底上方弱反射，處于構(gòu)造較低部位或緩坡，構(gòu)造因素則優(yōu)選斜坡、構(gòu)造高點(diǎn)（圖2b）；因此，建議注氣井優(yōu)選具有串珠和雜亂地震反射特征的井，構(gòu)造因素則優(yōu)選殘丘、斜坡、構(gòu)造高點(diǎn)。

洞穴型儲(chǔ)層噸油耗氣954m3，裂縫孔洞型儲(chǔ)層噸油耗氣1390m3（圖2c），從儲(chǔ)層類型對注氣效果的影響看，洞穴型儲(chǔ)集體注氣效果優(yōu)于裂縫孔洞型，直接鉆遇溶洞儲(chǔ)集體類型井開展注氣效果好。

產(chǎn)層在產(chǎn)出層段下部（距頂部大于40m）的井平均單井周期產(chǎn)油量高于產(chǎn)層在產(chǎn)出層段中部（距頂部在20～40m）的井，產(chǎn)層在產(chǎn)出層段上部（距頂部小于20m）的井吐氣嚴(yán)重，噸油耗氣達(dá)到1850m3，效果最差（圖2d），注氣易氣竄，要慎重注氣。

依據(jù)儲(chǔ)集體類型、井儲(chǔ)關(guān)系，將哈拉哈塘油田注氣吞吐井分為3大類，在3大類基礎(chǔ)上細(xì)分為10小類，具有不同的注氣效果評價(jià)方法（圖3，圖4）。

I大類儲(chǔ)集體均為定容類型，可細(xì)分6種井儲(chǔ)關(guān)系，此類注水指示曲線特征壓力和累注水正相關(guān)，隨注水量增加，壓力逐漸升高，壓降試井曲線隨累注水量增加壓力出現(xiàn)一個(gè)下降拐點(diǎn)后逐漸升高；II大類儲(chǔ)集體為兩套儲(chǔ)集體，兩套儲(chǔ)集體通過裂縫溝通，第2套儲(chǔ)集體相對第1套儲(chǔ)集體的空間位置對注氣驅(qū)油具有很大影響，如果第2套儲(chǔ)集體位于第1套儲(chǔ)集體相對高部位，注入氣可進(jìn)入第2套儲(chǔ)集體并向第1套儲(chǔ)集體驅(qū)替原油，如果第2套儲(chǔ)集體位于第1套儲(chǔ)集體相對低部位，注入氣難以進(jìn)入第2套儲(chǔ)集體，注水指示曲線特點(diǎn)表現(xiàn)為隨注水量增加，壓力快速上升后保持不變，壓降試井曲線特點(diǎn)表現(xiàn)出壓力變化存在兩個(gè)下降拐點(diǎn)；III大類儲(chǔ)集體為非定容類型，井儲(chǔ)關(guān)系細(xì)分兩種類型，即酸壓溝通型和直接鉆遇型，注水指示曲線特點(diǎn)為隨注水量增加，壓力保持不變，壓降試井曲線表現(xiàn)為隨注水量增加，壓力出現(xiàn)拐點(diǎn)后變化不大（圖中I定容儲(chǔ)集體；II具有兩套儲(chǔ)集體；III非定容儲(chǔ)集體）。

從定容、非定容對注氣效果的影響看，定容儲(chǔ)集體其生產(chǎn)依靠儲(chǔ)集體內(nèi)油體能量彈性驅(qū)動(dòng)，油井投產(chǎn)后能量逐步下降，沒有外圍能量補(bǔ)充，注水替油吞吐后隨注水輪次增多，人工油水界面抬升，油水界面逐步上升至產(chǎn)出層段后導(dǎo)致高部位閣樓油無法采出。非定容儲(chǔ)集體通常有水侵特征，生產(chǎn)初期壓力平穩(wěn)下降，開發(fā)經(jīng)歷前期原油彈性驅(qū)動(dòng)和后期底水驅(qū)動(dòng)，隨生產(chǎn)開發(fā)在井筒附近形成水淹造成油井高含水，連續(xù)水相封堵井筒外側(cè)原油，關(guān)井壓錐生產(chǎn)周期較短，堵水措施有效率低、有效期短。對比輪古、哈拉哈塘油田第一輪相同注氣量情況下注氣效果，輪古油田整體注氣效果好，哈拉哈塘略差，定容型儲(chǔ)集體注氣利用率高，效果好，非定容型效果略差（圖5），定容和非定容體均適合注氣。定容型井在注氣后排水采油是有效的技術(shù)對策，非定容井水淹后加大注氣量和小工作制度有利于壓制水錐。

2.2注氣前開發(fā)動(dòng)態(tài)對注氣效果的影響

注氣井注氣前累計(jì)產(chǎn)油越高注氣吞吐效果越好；注氣前累計(jì)產(chǎn)油gt;5000t的井注氣增油量高，注氣效果更好。

從注氣前含水上升角度看，含水臺(tái)階上升型效果最好，其次是緩慢上升型、快速上升型，暴性水淹型效果最差，含水臺(tái)階上升和緩慢上升型油井具有多套儲(chǔ)集體，儲(chǔ)集體間連通程度差異較大，剩余油富集，因此，注氣效果好，含水快速上升型和暴性水淹型因儲(chǔ)集體和底水連通好、水體能量強(qiáng)，注氣置換效果差。

從剩余油類型看，注氣增油效果最好的是潛山高部位剩余油，其次為水平井上部剩余油，最差的是底水未波及剩余油。水平井（或側(cè)鉆井）上部剩余油主要受水平段與洞頂距離及儲(chǔ)層發(fā)育程度的影響，高部位剩余油主要受剩余儲(chǔ)量規(guī)模和井儲(chǔ)關(guān)系影響，底水未波及型剩余油主要受井儲(chǔ)關(guān)系、儲(chǔ)集體類型、油水界面高度影響（圖6）。

2.3注氣后開發(fā)動(dòng)態(tài)對注氣效果的影響

燜井階段壓力表現(xiàn)出兩種特征：燜井壓力上升型、燜井壓力平穩(wěn)型（圖7），既與注氣效果相關(guān)，同時(shí)也反映儲(chǔ)集體類型和井儲(chǔ)關(guān)系，也是第二輪注氣參數(shù)設(shè)計(jì)重要參考，燜井壓力上升型特征主要對應(yīng)兩種情況：1）儲(chǔ)集體定容體或者產(chǎn)出層段位于儲(chǔ)集體上部，注入氣在井底聚集；2）儲(chǔ)集體為裂縫孔洞型，連通性差，近井地帶裂縫存氣，注氣后憋壓，由于儲(chǔ)層物性較差，注入氣置換至儲(chǔ)層頂部較為困難，注水壓井無效。

統(tǒng)計(jì)哈拉哈塘已實(shí)施注氣井噸油耗氣量低的井平均燜井時(shí)間低于40d。隨注氣速度增加，噸液耗氣量增加，分析認(rèn)為注入速度較小時(shí)，注入氣體越能進(jìn)入油藏深部，接觸更多的原油，注入速度繼續(xù)增大時(shí)，注入氣不能充分地融入原油中，降黏效果差，并可能將近井地帶原油推到原油深部，反而影響注氣效果，建議控制注氣速度低于6×104m3/d；定容型儲(chǔ)集體多輪次注氣方氣替油率下降的主要原因是儲(chǔ)集體中氮?dú)獾睦鄯e作用，而不是儲(chǔ)集體中剩余油的減少。要達(dá)到補(bǔ)充相同地層能量，每周期驅(qū)替等量剩余油的目的，輪次注氣需要注入更大體積的注入氣，注氣量與噸油耗氣量關(guān)系不大，但隨輪次增加，氣量不變情況下，噸液耗氣量增加，建議定容體首輪注氣量為（50～80）×104m3，非定容體注氣量為（80～120）×104m3。

注氣伴水量參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析上看，以注氣替油為主，壓錐為輔的儲(chǔ)集體注水能補(bǔ)充一定能量，但大于2000t增油效果開始變差，建議伴水量控制在2500t以內(nèi)，以注氣壓錐為主，替油為輔儲(chǔ)集體，過多注水反而會(huì)降低壓錐效果，建議伴水量應(yīng)控制在1800t以內(nèi)（圖8）。建議：1）注過水的井依據(jù)初期排水情況優(yōu)化：1若投產(chǎn)初期不排水，則頂替量大于井筒體積即可；2若初期排水的，則略大于周期排水量；2）未注過水井依據(jù)上一周期燜井及生產(chǎn)特征進(jìn)行優(yōu)化：1若燜井及生產(chǎn)期間氮?dú)饣馗Z，加大頂替量；2若無氮?dú)饣赝?，則適當(dāng)減少。

3注氣地質(zhì)選井標(biāo)準(zhǔn)及流程

縫洞型碳酸鹽巖油藏注氣驅(qū)油是水驅(qū)開發(fā)后期老油田改變油水賦存狀態(tài)、補(bǔ)充地層能量以及提高剩余油動(dòng)用程度的一種有效開發(fā)方式，綜合上述研究認(rèn)為注氣開發(fā)效果與構(gòu)造形態(tài)、儲(chǔ)集體類型、剩余油類型、井儲(chǔ)關(guān)系以及工程等因素密切相關(guān)[1114]。碳酸鹽巖油藏注氣地質(zhì)選井標(biāo)準(zhǔn)的建立基于注氣效果關(guān)鍵影響參數(shù)的篩選，多元線性回歸是一種簡便有效的參數(shù)篩選方法。

回歸分析方法是分析現(xiàn)象之間相關(guān)具體形式、確定其因果關(guān)系、替換為數(shù)值參數(shù)、并用數(shù)學(xué)模型來表現(xiàn)其具體關(guān)系的一種方法。如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的自變量，則被稱為多元回歸，如果多個(gè)自變量與因變量之間呈線性關(guān)系，則被稱為多元線性回歸。多元線性回歸的基本原理和基本計(jì)算過程與一元線性回歸相同，但由于考慮了多個(gè)變量同時(shí)變化的關(guān)系，可以更好體現(xiàn)各參數(shù)與因變量之間的全局關(guān)系。要考查因變量y與m個(gè)自變量x1，x2，···，xm之間的關(guān)系，共選擇n個(gè)樣點(diǎn)測試，每次測試數(shù)據(jù)為（yi，x1;i，x2;i，…，xm;i），i=1，2，…，n。如果y與x1，x2，…，xm存在線性關(guān)系，則這些數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足

由于各個(gè)自變量的單位一般不一致，因此，引用實(shí)際變量的多元線性回歸中，自變量前的常數(shù)項(xiàng)大小a1，a2，…，am并不能說明該因素的重要程度（如產(chǎn)量用噸、方、萬噸、萬方得出的回歸系數(shù)都不一樣，但是影響程度是一樣的）。因此，在數(shù)學(xué)上需要使用標(biāo)準(zhǔn)分的方法，將各個(gè)參量統(tǒng)一到同一個(gè)單位下，再進(jìn)行線性回歸。此時(shí)的回歸系數(shù)就能夠反映對應(yīng)自變量的重要程度。這時(shí)的回歸方程稱為標(biāo)準(zhǔn)回歸方程，回歸系數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)，表達(dá)如下

由于所有變量（包括自變量和因變量）都化成了標(biāo)準(zhǔn)分，所以就不再使用自變量前的常數(shù)項(xiàng)a1，a2，…，am，因?yàn)楦鱾€(gè)自變量都取平均水平時(shí)，因變量也應(yīng)該取平均水平，而平均水平正好對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)分0，當(dāng)?shù)仁絻啥说淖兞慷既?時(shí)，常數(shù)項(xiàng)也就為0了。

對于工程應(yīng)用來講，標(biāo)準(zhǔn)分有時(shí)不好判斷平均水平，因此，在本研究中引入工程常用的無因次法，將所有變量（包括自變量和因變量）都化成無因次量，單位統(tǒng)一到無因次下，再進(jìn)行線性回歸。此時(shí)的回歸系數(shù)也能夠反映對應(yīng)自變量的重要程度。本研究定義這時(shí)的回歸方程為無因次回歸方程，回歸系數(shù)稱為無因次回歸系數(shù)，表達(dá)如下

由于所有變量（包括自變量和因變量）都化成了無因次量，所以就不再使用常數(shù)項(xiàng)b1，b2，…，bm，因?yàn)楦鱾€(gè)自變量都通過變換去掉單位時(shí)，因變量也通過變換去掉單位，這種方法不必找尋各個(gè)參量的平均水平，處理起來更加方便。

依據(jù)HAX1、HAX2、HAX3、HAX4、HAX5、HAX6、HAX7、HAX8、HAX9及HAX10井等的資料，應(yīng)用多元線性回歸方法，構(gòu)建噸油耗氣量Y和定容與非定容x1、含水上升類型x2、剩余油類型x3、能量評價(jià)x4、井儲(chǔ)關(guān)系x5、產(chǎn)出層段位置x6、儲(chǔ)集類型x7等因素的關(guān)系模型如表1所示。

通過無因次化后回歸各個(gè)自變量x1，x2，…，x7前的影響因子c1，c2，…，c7，得到各個(gè)參數(shù)的影響因子，如表2所示，可以看出剩余油類型和井儲(chǔ)關(guān)系的影響程度最高，其次是含水上升類型和產(chǎn)出層段位置。依據(jù)哈拉哈塘油田已實(shí)施注氣井動(dòng)靜態(tài)資料利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)判別方法，初步建立了哈拉哈塘油田碳酸鹽巖油藏注氣地質(zhì)選井標(biāo)準(zhǔn)，首先考慮剩余油類型，其次是井儲(chǔ)關(guān)系，再者是含水上升類型及產(chǎn)出層段位置，定容與非定容、能量評價(jià)、儲(chǔ)集類型這幾個(gè)因素影響相對較小。

4注氣參數(shù)設(shè)計(jì)方法

根據(jù)氮?dú)廨o助重力驅(qū)，注入氣上浮到構(gòu)造頂部，對儲(chǔ)集體頂部閣樓油進(jìn)行驅(qū)替，根據(jù)閣樓體積折算注氣井全周期注氣量，輪次注氣量依據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，單輪次注（80～150）×104m3較為合適；弱底水油藏含水在60%～90%時(shí)開始注氣補(bǔ)充能量，而強(qiáng)底水能量油藏在60%開始實(shí)施注氮?dú)庖种频姿蛔馑俣却罂蓽贤ǘ嗵變?chǔ)集體，效果越好，考慮現(xiàn)場設(shè)備，推薦注氣速度為（4～6）×104m3/d；推薦燜井時(shí)間為20d，現(xiàn)場實(shí)施中，根據(jù)不同油品性質(zhì)、縫洞發(fā)育情況來縮短或延長[1520]。

5注氣應(yīng)用實(shí)例

HAX1井所在區(qū)塊屬于潛山區(qū)，該區(qū)明暗河及斷裂相關(guān)巖溶均發(fā)育，如圖9所示從地震剖面及反演剖面看儲(chǔ)層展布規(guī)模大，縱向表層及深層儲(chǔ)層均發(fā)育，儲(chǔ)集體規(guī)模大，儲(chǔ)層以裂縫孔洞型為主，鉆揭一間房+鷹山組157.85m，鉆至6712.00m發(fā)生漏失，累計(jì)漏失179.5m3，投產(chǎn)即油水同出，含水上升快，快速停噴，間開含水高，累計(jì)產(chǎn)液0.20×104t，累計(jì)產(chǎn)油0.14×104t，從注氣涉及的選井依據(jù)分析，本井最大的優(yōu)勢潛山型油藏，儲(chǔ)層下部發(fā)育，采出程度低，測井資料顯示本井優(yōu)勢儲(chǔ)層在儲(chǔ)集體的下部發(fā)育，共計(jì)6m，結(jié)合地震剖面、結(jié)構(gòu)張量及鉆揭深度，預(yù)斷閣樓空間32m左右，靜態(tài)雕刻儲(chǔ)量9.96×104t，剩余可采（1.20～1.81）×104t，如圖10所示，第1輪注50×104m3，第2輪注100×104m3，第3輪注150×104m3，通過輪次增加注氣量，三輪共注氣300×104m3，形成次生氣頂，注氣增油6824t，噸油耗氣439m3，效果較好。

6結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）從機(jī)理認(rèn)識(shí)來看，注入氮?dú)膺M(jìn)入地層以后，受重力作用快速分異形成了人工氣頂，氮?dú)獾膲嚎s因子大，膨脹能力強(qiáng)，膨脹增能，改變了底水上升形態(tài)，降低油水界面，改變縫洞高部位的壓力場，提高波及，利用氣水的密度差，協(xié)同增效提高縱向驅(qū)替。

2）從選井原則看，縫洞型碳酸鹽注氣從哈拉哈塘的注氣經(jīng)驗(yàn)分析主要受控于地質(zhì)因素、開發(fā)因素及工程因素3個(gè)大的方面的7類分項(xiàng)因素。工程因素方面井筒與目標(biāo)縫洞體匹配關(guān)系好，注氣效果好，其次，井口、管柱及套管固井質(zhì)量滿足注氣施工要求。從構(gòu)造位置優(yōu)先選潛山區(qū)單井，從井儲(chǔ)關(guān)系考慮，優(yōu)先選生產(chǎn)段位于儲(chǔ)層中下部的井，從剩余油類型看，殘丘及水平井類型最優(yōu)，剩余閣樓儲(chǔ)量越大越好，從含水上升規(guī)律看臺(tái)階狀上升類型優(yōu)于緩慢上升類型，優(yōu)于快速上升類型，優(yōu)于暴性水淹類型。

3）從實(shí)施效果看，哈拉哈塘油田截至2023年12月底已實(shí)施62口，99輪次，累注氣1.02×108m3，平均年注1280×104m3，累增油10.08×104t，平均年產(chǎn)油1.26×104t，年產(chǎn)油占比由0.43%上升到5.72%，平均噸油耗氣1015m3，注氣提高采收率取得了較好的效果。