巨厚變質(zhì)巖潛山油藏立體開發(fā)開發(fā)階段劃分

許 寧，邱 林

(中國石油遼河油田公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

巨厚變質(zhì)巖潛山油藏立體開發(fā)開發(fā)階段劃分

許 寧，邱 林

(中國石油遼河油田公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

油藏立體開發(fā)是一種新型開發(fā)模式，立體開發(fā)開發(fā)階段劃分更需探索研究。以遼河油田興古7區(qū)塊為例，在地質(zhì)建模基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)值模擬方法，評價歷史擬合結(jié)果，分析油藏外在開發(fā)指標(biāo)特征與內(nèi)在滲流機(jī)理的聯(lián)系，研究巨厚變質(zhì)巖潛山油藏立體開發(fā)的各項指標(biāo)變化，從指標(biāo)變化節(jié)點將立體開發(fā)劃分為5個階段，建立各個階段技術(shù)指標(biāo)界限標(biāo)準(zhǔn)。此研究對巨厚變質(zhì)巖潛山油藏立體開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

變質(zhì)巖潛山油藏 巨厚 數(shù)值模擬 立體開發(fā) 階段劃分 開發(fā)指標(biāo)界定

油藏立體開發(fā)是以流體三維運(yùn)移和驅(qū)動規(guī)律為基礎(chǔ)，綜合考慮水平作用力和垂直作用力對流體滲流的影響而建立起來的一種開發(fā)模式[1]。在滲流機(jī)理建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過探索研究，進(jìn)一步分析外在開發(fā)指標(biāo)特征與內(nèi)在滲流機(jī)理的聯(lián)系，合理劃分開發(fā)階段，確定人工能量補(bǔ)充的臨界點，建立指標(biāo)技術(shù)界限標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測開發(fā)規(guī)律。根據(jù)頂部氣驅(qū)、頂部氣驅(qū)+底部水驅(qū)等驅(qū)動特點，合理利用天然能量，確定開發(fā)方式。對是否需要腰部補(bǔ)充能量等，確定注入方式都有理論指導(dǎo)意義。油藏數(shù)值模擬技術(shù)可以對油藏開發(fā)方式、滲流機(jī)理、流體分布特征等進(jìn)行數(shù)學(xué)描述與預(yù)測，利用該方法來劃分巨厚變質(zhì)巖潛山油藏開發(fā)階段是行之有效的，具有較強(qiáng)的科學(xué)性與可操作性。興古7區(qū)塊產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大，其產(chǎn)量的穩(wěn)定性與重力勢能作用及立體開發(fā)研究息息相關(guān)，因此以興古7塊為立體開發(fā)研究載體。

1 油藏概況

遼河油田興隆臺潛山帶興古7區(qū)塊在興隆臺潛

山帶產(chǎn)量貢獻(xiàn)達(dá)60%以上。該油藏埋深2 335～4 670 m，為裂縫性塊狀底水變質(zhì)巖潛山油藏。2008年投入開發(fā)，目前已投產(chǎn)各類井63口，其中直井14口，水平井49口。截至2014年10月，采油速度1.21%，采出程度10.70%。注水井4口，目前全部停注，轉(zhuǎn)注氮?dú)饩?口。

2 地質(zhì)模型的建立

本次數(shù)值模擬采用eclipse軟件，建立興古變質(zhì)巖潛山油藏雙重介質(zhì)數(shù)值模型。X方向劃分網(wǎng)格59個，Y方向劃分網(wǎng)格26個，縱向上劃分網(wǎng)格90個，1～45為基質(zhì)部分，46～90為裂縫部分；X、Y方向網(wǎng)格步長均為50 m，Z方向網(wǎng)格步長為對應(yīng)層段計算確定的油層厚度，每口井位于網(wǎng)格中心。根據(jù)裂縫集中發(fā)育段縱向上劃分出4段，由于油層厚度大且需要更加精細(xì)的研究各段之間水平井開采效果，因此將每個段細(xì)分為上下兩段，每段4～8個模擬層。縱向細(xì)分小層見表1。

表1 油藏模型縱向細(xì)分層系

2.1 建立構(gòu)造模型

以興古7潛山油藏含油幅度最大的主體潛山塊I-IV段為模擬對象。在構(gòu)造背景上，對每口井的每個地質(zhì)單元通過等時加成對比進(jìn)行連接，把二維剖面變?yōu)槿S地質(zhì)數(shù)據(jù)體，建立地層空間格架模型，其關(guān)鍵點是準(zhǔn)確把握地層接觸關(guān)系并進(jìn)行等時加成對比，構(gòu)造模型見圖1。

圖1 興古7塊實際油藏構(gòu)造模型

2.2 建立屬性模型

將三維網(wǎng)格中每個單元賦予屬性值。利用屬性數(shù)據(jù)采用高斯模擬算法進(jìn)行工區(qū)內(nèi)確定性屬性建模。本次主要針對興古7區(qū)塊太古界埋深-4 690 m以上儲層，平面上在興古7主體塊內(nèi)作為模擬區(qū)域建立了孔隙度、滲透率及原始含油飽和度的模型。

2.3 油藏參數(shù)選取

(1)物性參數(shù)的選取

油藏物性描述選取了巖石、油氣水三相等一些物性數(shù)據(jù)。原始狀態(tài)下的地層壓力為41.2 mPa，飽和壓力22 mPa，壓力梯度0.88 mPa/100 m，油藏溫度108.5 ℃，原始?xì)庥捅?48 m3/ m3，地面原油密度0.822 g/cm3，原油體積系數(shù)1.474，原油壓縮系數(shù)19.3×10-41/MPa，地下原油粘度0.384 mPa·s，基質(zhì)孔隙度0.049%，滲透率0.47×10-3μm2；裂縫孔隙度0.03%，滲透率140×10-3μm2；巖石壓縮系數(shù)9.08×10-41/MPa。

(2)原油PVT分析數(shù)據(jù)

PVT數(shù)據(jù)對地下流體滲流特征影響敏感。本次模擬采用興古7井實驗測試高壓物性數(shù)據(jù)，再根據(jù)相關(guān)公式計算多級原油脫氣高壓物性數(shù)據(jù)。原油多級脫氣高壓物性關(guān)系見圖2。

圖2 PVT高壓物性關(guān)系

(3)相對滲透率曲線

模型中分別選用基質(zhì)和裂縫相滲曲線。其采用密閉取心井興古7-3井1#測試曲線，并結(jié)合該塊其他巖樣數(shù)據(jù)做歸一化處理。該區(qū)塊油藏束縛水飽和度為36.6%，油水相滲交點含水飽和度小于50%，最大含水飽和度下水相相對滲透率為0.17，基質(zhì)和裂縫相滲曲線如圖3、圖4。

圖3 模型中基質(zhì)油水相滲曲線

圖4 模型中裂縫油水相滲曲線

2.4 歷史擬合

歷史擬合采用定液量生產(chǎn)，對全油田日產(chǎn)量、含水、壓力等指標(biāo)進(jìn)行擬合。在整體指標(biāo)擬合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行單井?dāng)M合，興古7區(qū)塊四段共模擬油水井68井次。從單井歷史產(chǎn)量和含水率統(tǒng)計結(jié)果表明，其中擬合程度較高的油水井55口，產(chǎn)量及含水率變化趨勢一致，擬合率達(dá)到85%以上。

3 立體開發(fā)開發(fā)階段劃分

文獻(xiàn)調(diào)研表明，張茂通過數(shù)值模擬，比較不同注氣方案指標(biāo)變化將開發(fā)階段劃分為井網(wǎng)氣竄期、上部井網(wǎng)氣竄期、注氣主體見效期、注氣產(chǎn)量遞減期等。這種劃分對興隆臺潛山具有一定針對性，但缺少普遍性。季麗丹用彈性能量指數(shù)來劃分氣藏的開發(fā)階段[2]，為氣田開發(fā)階段劃分提供一種新思路，但對重力驅(qū)作用明顯的巨厚潛山油藏不適用。沈平平在注氣非混相驅(qū)開發(fā)時，根據(jù)機(jī)理和開發(fā)指標(biāo)劃分出地層壓力上升、地層壓力第一平穩(wěn)、注入氣突破和地層壓力第二平穩(wěn)等4個階段[3]。這種劃分考慮了生產(chǎn)特征，由于較大重力勢能和彈性能的存在，并非直接進(jìn)入非混相驅(qū)階段。第4階段經(jīng)歷時間非常短，是否單獨(dú)劃分出來。王陽認(rèn)為氣藏不同開發(fā)階段基本開發(fā)指標(biāo)的變化特點主要由氣藏的采氣速度變化來決定[4]。

因此利用興古7區(qū)塊模型進(jìn)行指標(biāo)預(yù)測，尋找開發(fā)階段指標(biāo)界限。通過研究，建議采用立體開發(fā)模式的開發(fā)階段劃分為5個階段(圖5)：

(1)彈性驅(qū)為主的壓力快速下降階段：高產(chǎn)、低含水、壓降快、彈性產(chǎn)率低、氣油比低。

(2)重力驅(qū)階段：重力勢能發(fā)揮重要作用，補(bǔ)充彈性能，地層壓降大大減緩，氣油比保持基本穩(wěn)定，含水上升、產(chǎn)量繼續(xù)下降。

(3)氣驅(qū)見效階段：產(chǎn)量回升、平穩(wěn)，含水有一定程度下降、氣油比保持平穩(wěn)，但是較前兩階段稍高，地層壓力壓降進(jìn)一步平緩。

(4)注氣突破階段：氣油比開始抬升、產(chǎn)量遞減幅度增加、地層壓力和含水暫時保持平穩(wěn)。

(5)注氣突破后期：氣油比、含水劇烈上升，產(chǎn)量快速下降。之后進(jìn)入低產(chǎn)低壓的“地層壓力第二平穩(wěn)階段”。

從模擬計算看出，彈性驅(qū)階段過渡到重力驅(qū)階段，壓力下降速度變化明顯，地層壓力系數(shù)0.75～0.8。氣驅(qū)見效階段以含水下降、產(chǎn)量回升為界。注氣突破以氣油比的連續(xù)大幅度上升為特征，氣油比大于600 m3/m3。本文考慮更多指標(biāo)因素，將立體開發(fā)各階各階段技術(shù)指標(biāo)界定見表2。

圖5 油藏立體開發(fā)指標(biāo)變化及開發(fā)階段劃分

興古7潛山油藏彈性驅(qū)階段過渡到重力驅(qū)階段，在壓力下降速度上有所減緩，出現(xiàn)在地層壓力系數(shù)0.8以后。根據(jù)其技術(shù)指標(biāo)變化，界定油藏目前處于重力驅(qū)階段后期。

4 結(jié)論與認(rèn)識

(1)巨厚變質(zhì)巖潛山油藏立體開發(fā)可以劃分為以彈性驅(qū)為主的壓力快速下降階段、重力驅(qū)階段、氣驅(qū)見效階段、注氣突破階段、注氣突破后期5個開發(fā)階段。

(2)油藏立體開發(fā)各開發(fā)階段界定指標(biāo)以產(chǎn)量下降幅度、壓力下降幅度、氣油比上升幅度、含水變化為主。

(3)對于厚層油藏開發(fā)，隨著開采時間不斷增加，油藏壓力不斷下降，彈性能和重力勢能逐漸釋放，油氣動態(tài)交界面不斷下降，當(dāng)油氣動態(tài)交界面低于生產(chǎn)層段的垂向位置時，重力能消耗殆盡。

(4)天然能量開發(fā)時，油藏頂部將因溶解氣脫氣形成次生氣頂。開發(fā)早期以彈性能釋放為主，隨后其作用逐漸減低，如果采用頂部垂向注氣開發(fā)，重力作用越來越明顯。

(5)油藏數(shù)值模擬方法行之有效，應(yīng)用其劃分巨厚變質(zhì)巖潛山油藏開發(fā)階段具有較強(qiáng)的科學(xué)性與可操作性。

[1] 任芳祥.油藏立體開發(fā)探討[J].石油勘探與開發(fā)，2012，39(3):320-325.

[2] 季麗丹，趙亮，何東博，等.氣藏開發(fā)階段劃分新方法[J].斷塊油氣田，2013，20(4)：454-457.

[3] 沈平平.提高采收率技術(shù)進(jìn)展[M].石油工業(yè)出版社，2006.9

[4] 王陽，華樺，鐘孚勛.氣藏開發(fā)階段劃分及最佳開發(fā)指標(biāo)確定的研究[J].天然氣工業(yè)，1995，15(5)：25-27.

[5] 關(guān)富佳，劉德華，顏明.復(fù)雜小斷塊油藏立體井網(wǎng)開發(fā)模式研究[J].斷塊油氣田，2010，17(2):213-215.

[6] 王端平，楊勇，許堅，等.可新.復(fù)雜斷塊油藏立體開發(fā)技術(shù)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2011，18(5):54-57.

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[8] Skauge A.Influence of connate water on oil recovery by gravity drainage[C].SPE/DOE 27817，1994，4:381-389.

(編輯 王建年)

Phase division of tridimensional development for metamorphicrock buried hill reservoir with huge thickness

Xu Ning，Qiu Lin

(ResearchInstituteofExplorationandDevelopment，LiaoheOilfieidCompany，CNPC，Panjin124010,China)．

Since the tridimensional reservoir development is a new development mode，it is necessary to study on its phase division.Taken Xinggu 7 block in Liaohe Oilfield as an example，based on geological modeling，the history fitting results were evaluated by using numerical simulation.And then the relationship between development index and percolation mechanism was analyzed.It was studied on the changes in various indexes for the tridimensional development of the metamorphic rock buried hill reservoir with huge thickness.According to the change nodes of indexes，the tridimensional development was divided into five phases.The threshold standards of technological indexes at various phases were built to provide a theoretical guide for the tridimensional development of the metamorphic rock buried hill reservoir with huge thickness.

metamorphic rock buried hill oil reservoir；huge thickness ；numerical simulation；tridimensional development；stage division；demarcation of development index

2015-08-14；改回日期：2015-10-10。

許寧(1965—)，高級工程師，主要從事油氣田開發(fā)工作，電話：13700073806，E-mail：xun@petrochina.com.cn。

中國石油重大科技專項“遼河油田原油千萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2012E-3005)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.013

TE323

A