底水油藏水平井出水位置識(shí)別方法

孫彥春，王群會(huì)，張 雷，劉薇薇，王春紅

(中油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

引 言

底水油藏水平井見水后主要采用提液、堵水、側(cè)鉆等治理措施，然而難以準(zhǔn)確識(shí)別出水位置。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)水平井水淹模式判斷的研究[1-2]較多，而對(duì)水平段出水位置研究較少。周代余等根據(jù)水平井實(shí)際生產(chǎn)情況，提出線狀見水整體水淹、點(diǎn)狀見水整體水淹、點(diǎn)狀見水局部水淹[3-5]等3種水淹模式，對(duì)水平井生產(chǎn)起到重要的指導(dǎo)作用。姜漢橋等提出利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)判斷出水位置的方法。然而，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是多因素的綜合產(chǎn)物，利用其判斷水平井出水位置易出現(xiàn)多解性，可操作性較小[6-7]。通過開展水平段滲透率分布特征研究，研究不同滲透率分布下油井的出水規(guī)律及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征，建立基于水平段滲透率分布特征的出水位置判別方法，對(duì)解決水平井生產(chǎn)面臨的實(shí)際問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水平段滲透率場(chǎng)分布特征研究

通過對(duì)實(shí)際井資料的分析，將水平井水平段滲透率場(chǎng)歸納為均質(zhì)型、兩段型及多段型3類。

1.1 均質(zhì)型水平井滲透率場(chǎng)分布特征

該類水平井一般位于儲(chǔ)層物性、連續(xù)性較好的分支河道內(nèi)，電性曲線相對(duì)穩(wěn)定，呈臺(tái)階狀，儲(chǔ)層橫向變化小。滲透率特征呈現(xiàn)典型的“一”字型，儲(chǔ)層滲透率為100×10-3～2 000×10-3μm2，平均滲透率為500 ×10-3μm2。

1.2 兩段型水平井滲透率場(chǎng)分布特征

該類水平井一般位于河道邊部，測(cè)井曲線為階梯狀，儲(chǔ)層橫向存在變化。從水平段滲透率分布特征看，一般存在較明顯的高滲透段和低滲透段。該類水平井跟部發(fā)育高滲段，長(zhǎng)度為150 m，儲(chǔ)層滲透率為2 000×10-3～8 000×10-3μm2，平均值為3 800×10-3μm2;油井趾部發(fā)育低滲透段，長(zhǎng)度為50 m，儲(chǔ)層滲透率為100×10-3～2 000×10-3μm2，平均值為 800 × 10-3μm2。從冀東油田生產(chǎn)井資料看，高滲透段長(zhǎng)度與低滲透段長(zhǎng)度之比為0.3～0.7，高滲透段與低滲透段極差為2～10。

1.3 多段型水平井滲透率場(chǎng)分布特征

該類水平井一般鉆遇多條分支河道，測(cè)井曲線呈跳躍狀，儲(chǔ)層橫向變化快。從水平段滲透率分布特征看，存在多個(gè)滲透率組合段，高滲透率段一般發(fā)育河道沉積微相，低滲透率段一般發(fā)育河道間沉積微相。該類水平井共存在5個(gè)高滲透段及3個(gè)低滲透段，其中，高滲透段累計(jì)長(zhǎng)度為120 m，儲(chǔ)層滲透率為5 000×10-3～8 000×10-3μm2，平均為6 300×10-3μm2;低滲透段長(zhǎng)度為80 m，儲(chǔ)層滲透率為 500×10-3～1 500×10-3μm2，平均為900 ×10-3μm2。

2 不同類型水平井出水位置動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究

利用Eclipse分別建立3類水平井滲透率分布模式的數(shù)值模擬模型，模型的地質(zhì)油藏參數(shù)、相對(duì)滲透率曲線、PVT數(shù)據(jù)、DST數(shù)據(jù)等均來(lái)自油田實(shí)際資料。

2.1 均值型水平段出水位置研究

數(shù)值模擬研究結(jié)果表明，均值型水平井見水后，水平段整體水淹、全井段見水，且隨著油井周圍含油飽和度降低含水快速上升[8]。從動(dòng)態(tài)特征曲線看，均值型水平段含水率曲線具有“兩穩(wěn)一周期”特征(圖1)。“兩穩(wěn)”，即水平井含水率曲線存在2個(gè)相對(duì)穩(wěn)定段，無(wú)水采油期階段和高含水階段;“一周期”，即含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線存在一組明顯正弦波特征，對(duì)應(yīng)水平井見水階段。均值型水平井含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線周期等于1，油井見水后全井段水淹。

圖1 均值型水平段含水率與含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線

2.2 兩段型水平段出水位置研究

該型水平井出水位置見水規(guī)律為:油井初始見水時(shí)，高滲透段先見水，低滲透段未水淹;隨著油井含水上升，高滲段水淹比例逐步上升，直至油井高含水，高滲透層為主要產(chǎn)水層。由圖2模擬結(jié)果可知，兩段型水平井見水動(dòng)態(tài)特征具有“三穩(wěn)二周期”特征。

以上研究結(jié)果表明，兩段型水平井不同含水時(shí)期見水位置識(shí)別依據(jù)為:當(dāng)油井含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)第1個(gè)周期時(shí)，出水位置位于滲透率較高的井段;當(dāng)含水率二次導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)第2個(gè)周期，水平段全井段見水。

圖2 兩段型水平段含水率與含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線

2.3 多段型水平段出水位置研究

多段型水平井見水規(guī)律與兩段型相似。研究表明:當(dāng)水平段高滲透段等于N時(shí)，含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線的周期等于N+1，含水上升曲線穩(wěn)定段的個(gè)數(shù)等于N+2;含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線中，N個(gè)周期分別為N個(gè)高滲透段見水導(dǎo)致，最后N+1個(gè)周期為跟部見水特征。當(dāng)N=2時(shí)，水平井動(dòng)態(tài)特征曲線如圖3所示。

圖3 多段型水平井含水率與含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線(2個(gè)高滲段)

動(dòng)態(tài)法適用于水平井特高含水期，油井不再出現(xiàn)含水上升率增大階段，可判別高含水時(shí)期油井見水位置。然而實(shí)際情況下，分析油井見水位置對(duì)于中低含水期水平井更為重要，這時(shí)若僅依靠動(dòng)態(tài)法，則無(wú)法解決水平井見水問題。如當(dāng)油井處于低含水階段，出現(xiàn)1個(gè)周期，可解釋為水平段整體見水，也可解釋為局部高滲透段見水。而滲透率特征法通過地質(zhì)信息對(duì)見水位置的約束，當(dāng)油井低含水階段出現(xiàn)1個(gè)周期，均質(zhì)型水平井判斷為整體見水，兩段或多段型水平井判斷為高滲透段見水。

3 應(yīng)用實(shí)例

南堡油田D井是一口位于過渡帶的典型井，油柱高度為16 m，水平井段長(zhǎng)290 m。2013年初，該井含水突破98%，日產(chǎn)油為2 m3/d。從該井水平段滲透率分布特征來(lái)看，D井屬于多段型水平井，中前部發(fā)育3個(gè)高滲透段，滲透率為2 000×10-3～6 000 ×10-3μm2，平均值為3 500 ×10-3μm2，含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線具有“二周期”特征(圖4、5)。

圖4 南堡油田D井水平段滲透率分布

圖5 南堡油田D井含水率二次導(dǎo)數(shù)曲線

利用姜漢橋動(dòng)態(tài)法和提出的新方法，對(duì)D井見水位置進(jìn)行研究。姜漢橋動(dòng)態(tài)法研究表明:油井含水率導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)2個(gè)峰值，判斷D井全井段見水，后續(xù)措施潛力小。依據(jù)新方法，該井仍屬于局部見水階段，出水位置為跟部2個(gè)高滲透段。利用氧活化對(duì)該井進(jìn)行找水作業(yè)，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 南堡D井氧活化找水結(jié)果

可以看出，水平段跟部前2個(gè)高滲透段見水，中后部仍屬于未水淹段，與研究結(jié)果一致。通過對(duì)D井水平段見水位置的研究，為該井下步措施奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論及建議

(1)基于水平井實(shí)鉆資料提出3種水平段滲透率分布模式，分別研究了不同滲透率分布模式下的水淹動(dòng)態(tài)特征，建立了基于滲透率特征的出水位置判別方法。

(2)以冀東D井出水位置識(shí)別為例，新方法識(shí)別見水位置與氧活化找水測(cè)試結(jié)果一致，進(jìn)一步證實(shí)了該方法的實(shí)用性及可靠性。

(3)水平井投產(chǎn)前，可根據(jù)水平段滲透率分布特征，提前采用控制級(jí)差完井、分段射孔、優(yōu)化工作制度等方法控制水平段水淹，從而延長(zhǎng)無(wú)水產(chǎn)油期，提高水平井整體開發(fā)效益。

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