W油田疏松低阻低滲層巖石壓縮系數(shù)研究及應(yīng)用

鄧 玄，劉鵬超，張 鵬，于志剛

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W油田疏松低阻低滲層巖石壓縮系數(shù)研究及應(yīng)用

鄧 玄，劉鵬超，張 鵬，于志剛

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524000）

為深入研究W油田疏松低阻低滲層見水規(guī)律并解決油井含水難以擬合等問題，以南海西部多個(gè)油田覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了疏松低阻低滲砂巖巖石壓縮系數(shù)校正公式，揭示了疏松砂巖儲(chǔ)層巖石壓縮系數(shù)隨有效應(yīng)力增大而減小的規(guī)律，并利用校正后的巖石壓縮系數(shù)成功擬合單井含水，合理解釋了疏松低阻低滲層見水規(guī)律。研究認(rèn)為W油田投產(chǎn)初期產(chǎn)水主要是由于儲(chǔ)層巖石壓縮系數(shù)大于原生水壓縮系數(shù)，孔隙中的原生水被擠壓出來(lái)，而隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，地層壓力下降，儲(chǔ)層有效應(yīng)力增加，巖石壓縮系數(shù)不斷減小，油井含水也隨之不斷減小。

疏松低阻低滲層；覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)；巖石壓縮系數(shù)

W油田Z油組屬于典型的海相疏松低阻、低滲儲(chǔ)層，具有埋深淺（-1 000 m）、分布廣、巖石疏松、泥質(zhì)含量高、巖石粒度細(xì)、中高孔低滲、電阻率低、初始含水飽和度高等特性。儲(chǔ)層屬于海相濱外砂壩沉積，受構(gòu)造控制，有利儲(chǔ)層沿構(gòu)造脊展布，由高部位向低部位泥質(zhì)含量逐漸升高。儲(chǔ)層以細(xì)砂質(zhì)粉砂巖為主，平均泥質(zhì)含量高達(dá)21%，原生水飽和度高達(dá)69.2%，平均電阻率僅為1.44 Ω·m，平均孔隙度24.8%，平均滲透率24.5×10-3μm2，生產(chǎn)井試井解釋滲透率12.7×10-3μm2。

該油組有兩口水平井位于油藏中心高部位，投產(chǎn)初期即見水，且開發(fā)近十年來(lái)，含水呈逐漸下降趨勢(shì)。根據(jù)動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)，產(chǎn)出水不是邊水推進(jìn)導(dǎo)致，因此如何解釋產(chǎn)水原因及規(guī)律一直是個(gè)難題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于該類儲(chǔ)層見水規(guī)律研究相對(duì)較少，本文通過研究疏松砂巖巖石壓縮系數(shù)，合理地解釋了產(chǎn)水原因及變化規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上提出了該油組后續(xù)開發(fā)調(diào)整策略。

1 巖石壓縮系數(shù)研究方法

目前對(duì)巖石壓縮系數(shù)求取主要有實(shí)驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)公式法，考慮到實(shí)驗(yàn)測(cè)定難以避免誤差且耗時(shí)較多，目前常用Hall經(jīng)驗(yàn)公式方法和Newmen經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行求取[1-2]，部分研究人員還建立了適用于特定油田的經(jīng)驗(yàn)公式[3]。由于經(jīng)驗(yàn)公式存在適用性問題，李傳亮[4]、王厲強(qiáng)[5]、陳元千[6]等學(xué)者各自推導(dǎo)了不同的理論公式，但其表達(dá)形式及計(jì)算結(jié)果均不相同，目前尚未達(dá)成統(tǒng)一共識(shí)。

在對(duì)Z油組進(jìn)行地層溫壓條件下的巖石壓縮系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)，受疏松低阻低滲儲(chǔ)層特性影響，巖心膨脹變形，難以準(zhǔn)確求取到壓縮系數(shù)[7-8]。而目前已有的經(jīng)驗(yàn)公式及理論公式主要是針對(duì)普通膠結(jié)砂巖，未必適用于疏松低阻、低滲層巖石壓縮系數(shù)的求取。筆者通過對(duì)Z油組巖石覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，巖石孔隙體積與有效應(yīng)力為冪函數(shù)關(guān)系（圖1）。

圖1 Z油組巖石覆壓實(shí)驗(yàn)孔隙體積變化曲線

其關(guān)系式表達(dá)為：

結(jié)合巖石壓縮系數(shù)定義：

推導(dǎo)出：

假定覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)與巖石壓縮系數(shù)實(shí)驗(yàn)相同有效應(yīng)力下巖石壓縮系數(shù)比值均為定值，那么可得出：

設(shè)：

則有：

可根據(jù)式（7）來(lái)求取疏松砂巖地層條件下的初始巖石壓縮系數(shù)。

2 巖石壓縮系數(shù)應(yīng)用

2.1 合理解釋油井產(chǎn)水規(guī)律

Z油組為疏松低阻低滲儲(chǔ)層，油井產(chǎn)水規(guī)律表現(xiàn)為投產(chǎn)初期即產(chǎn)水，隨生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，含水逐漸降低（圖2）。該井位于油藏中心構(gòu)造高部位，根據(jù)動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)，油井產(chǎn)出水明顯不是邊水推進(jìn)導(dǎo)致，因此對(duì)于該油組產(chǎn)水規(guī)律很難進(jìn)行合理解釋。

圖2 Z油組A15H井化驗(yàn)含水統(tǒng)計(jì)曲線

前文計(jì)算出的Z油組初始狀態(tài)下巖石壓縮系數(shù)8.0×10-4，而公式（3）揭示了巖石壓縮系數(shù)隨著有效應(yīng)力的增大而減小的現(xiàn)象，由此不難看出：Z油組投產(chǎn)初期產(chǎn)水的原因是由于儲(chǔ)層巖石壓縮系數(shù)大于原生水壓縮系數(shù)（約5.0×10-4），初期巖石孔隙體積壓縮系數(shù)大，原油開采導(dǎo)致地層壓力下降和巖石孔隙體積增加，孔隙和喉道的毛管吸附力減少，致使原束縛水轉(zhuǎn)化為可動(dòng)水，隨原油開采至地面。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，地層壓力下降，儲(chǔ)層有效應(yīng)力增加，巖石壓縮系數(shù)不斷減小，油井含水也隨之不斷減小。

2.2 指導(dǎo)后續(xù)開發(fā)調(diào)整

Z油組邊水能量有限，目前地層壓力系數(shù)已降至0.7。由于數(shù)值模擬研究中巖石壓縮系數(shù)大小對(duì)油藏壓力傳導(dǎo)、壓力變化影響較大，本文在考慮疏松砂巖巖石壓縮系數(shù)及其變化規(guī)律基礎(chǔ)上，采用研究的巖石壓縮系數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，可更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)油藏壓力衰減情況以及油井目前壓力波及范圍，為油藏注水補(bǔ)充能量時(shí)機(jī)以及注采井距確定提供一定依據(jù)。

從目前壓力分布可以發(fā)現(xiàn)，該油組開發(fā)10年后，單井壓力波及范圍在400～700 m，以此認(rèn)為該油組單井有效控制范圍在400～700 m，可為注采井距優(yōu)化提供依據(jù)。根據(jù)開發(fā)末期的剩余油分布發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有2口井天然能量開發(fā)下，開發(fā)末期剩余油大量富集。因此，建議將原有兩口老井轉(zhuǎn)注，并部署6口采油井，進(jìn)行注水開發(fā)，平均注采井距500 m。進(jìn)行調(diào)整后，預(yù)計(jì)調(diào)整方案可提高采收率13.2%。

3 結(jié)論

（1）以南海西部多個(gè)油田覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出了利用覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)來(lái)求取疏松砂巖巖石壓縮系數(shù)的計(jì)算公式和校正方法。

（2）通過疏松砂巖巖石壓縮系數(shù)研究，揭示了疏松砂巖儲(chǔ)層巖石壓縮系數(shù)隨有效應(yīng)力增大而減小的規(guī)律。

（3）W油田疏松低阻低滲層產(chǎn)水變化規(guī)律主要受巖石壓縮系數(shù)影響。

[1] HALL H N．Compressibility of reservoir rocks[J]．Trans．AIME, 1953，198：309–311．

[2] 陳元千，李璗．現(xiàn)代油藏工程[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2001：120–130

[3] 楊東東，戴衛(wèi)華，張迎春，等．渤海砂巖油田巖石壓縮系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式研究[J]．中國(guó)海上油氣，2010，22（5）：317–319．

[4] 李傳亮．巖石壓縮系數(shù)與孔隙度的關(guān)系[J]．中國(guó)海上油氣（地質(zhì)），2003，17（5）：354–358．

[5] 王厲強(qiáng)，李正科，申紅，等．實(shí)測(cè)巖石孔隙壓縮系數(shù)偏高原因再分析[J]．新疆石油地質(zhì)，2011，32（1）：102–103．

[6] 陳元千，鄒存友．三種巖石壓縮系數(shù)關(guān)系的推導(dǎo)與對(duì)比[J]．新疆石油地質(zhì)，2012，33（4）：459–460．

[7] 李國(guó)軍，李俊良，王猛，等．利用成像測(cè)井資料綜合評(píng)價(jià)南海低阻油氣層[J]．石油地質(zhì)與工程，2010，24（6）：42–43．

[8] 高旺來(lái)．迪那2高壓氣藏巖石壓縮系數(shù)應(yīng)力敏感評(píng)價(jià)[J]．石油地質(zhì)與工程，2007，21（1）：75–76．

編輯：岑志勇

1673–8217（2018）04–0119–03

TE348

A

2017–05–12

鄧玄，碩士，工程師，1984年生，2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)相關(guān)研究工作。