疏松砂巖油藏二次開發方式研究與實踐

許國民

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

疏松砂巖油藏二次開發方式研究與實踐

許國民

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

曙三區是曙光油田主力區塊之一，出砂嚴重，實際注采井網極不完善，油藏開發效果較差。針對這一問題，選擇出砂最為嚴重的區塊實施二次開發先導試驗。通過重新規劃注采井網，開展系列防砂工藝，2個先導試驗井組的油層鉆遇率及投產效果均達到預期目的，防砂、治砂取得初步成果。該研究為疏松砂巖油藏的二次開發提供了可借鑒的經驗。

疏松砂巖油藏;二次開發;井網調整;防砂工藝;曙三區

引 言

疏松砂巖油藏的二次開發以精細油藏描述為基礎，以潛力分析為前提，采取新工藝、新技術改善油井出砂狀況，結合油藏沉積特征，通過重新部署注采井網，有效改善油藏開發效果，進一步提高油藏采收率。

曙三區構造上位于遼河斷陷盆地西部凹陷西斜坡中段杜32斷層上升盤，開發目的層為下第三系沙河街組四段杜家臺油層。油藏自1975年投入開發以來，由于泥質含量高、儲層膠結疏松，油藏出砂嚴重，加之完井方式與油層出砂狀況不相適應，導致油水井套管損壞嚴重，停產停注井多。截至2007年12月，曙三區杜家臺油層共完鉆油水井372口，完好井數僅為170口，占完鉆井的45.7%，區塊注采井數比為1.0∶3.2，與規劃注采井數比1.00∶1.97相距較大。受此影響，油藏最終采收率僅為27.6%，低于標定采收率5.2個百分點。針對曙三區開發效果差的問題，通過油藏剩余油研究，有目的性的選擇二次開發先導試驗區，并在試驗成功的基礎上推廣到全區，為改善油藏開發效果提供了保障。

1 油藏地質特征再認識

1.1 構造特征

(1)構造形態。杜家臺油層的構造主體為被斷層復雜化的單斜構造，呈北東—南西長條形伸展，北東走向約50°;由北東向南西傾沒，南東傾向140°;地層傾角為11 ～13°。

(2)斷層特征。主要發育21條正斷層，可分為3組：第1組為一級主干斷層，NE走向的正斷層，與整個斜坡構造走向一致;第2組為近NS向和NNE向的二級斷層;第3組為近EW向和SE向的三級斷層。第2組和第3組斷層與主干斷層相交，使油藏構造復雜化。

(3)微構造類型。通過內插法對油藏微構造進行繪制，明確微構造形成的主要原因為河流的下切和充填作用、差異壓實作用、古地形等沉積成巖作用以及斷層附近構造作用。

1.2 儲層特點

(1)儲層分布。該塊杜家臺油層平面上連續分布，平均解釋厚度為25.3 m。單井最大解釋厚度為33 m，位于曙3－08－3井一帶;最小解釋厚度為12.8 m，位于曙3－7－3井一帶。縱向上劃分為3個油層組：杜Ⅱ組為主力油層，全區分布，解釋厚度為18.7 m;杜Ⅰ組、杜Ⅲ組發育較差，厚度分別為11.7 m和6.6 m。

(2)儲層物性。杜家臺油層平均空氣滲透率為1.071 μm2，平均孔隙度為27%，粒度中值為0.160 3 mm，分選系數為1.67，縱向上滲透率變化大，杜Ⅱ、杜Ⅲ組相對較好，杜Ⅰ組最差。泥質含量為13.85%，儲層膠結疏松，油藏出砂嚴重。

1.3 沉積微相研究

曙三區杜家臺油層是在總的水進背景上發育起來的辮狀河三角洲沉積體，砂體沉積演化構成4個次一級的、較為完整的辮狀三角洲進積和退積沉積旋回。每一次進積時，沉積微相以分流河道、河口砂壩為主;退積時，沉積微相以小型河口砂壩和前緣薄層砂為主，最后以辮狀三角洲湖相泥巖沉積結束。其中，主力砂巖組杜Ⅱ1－4、杜Ⅱ8－11及杜Ⅲ3－5發育水下分流河道微相、水下分流河道遠端微相、河道間薄層砂微相以及前緣席狀砂微相。

1.4 油藏類型

曙三區杜家臺油層為巖性－構造油氣藏。受沉積及構造影響，油氣層厚度變化大，連通性較差，油層在平面上相互疊加連片，且多分布在構造高部位。各次級斷塊沒有統一的油水界面。

2 剩余油分布規律研究

通過了解地下剩余油的數量和分布狀況，為合理進行井網重新部署打好基礎，合理經濟地開采出剩余油。依據曙三區杜家臺油層地質特點和開發情況，運用測井、動態分析、數值模擬等3種方法對油藏剩余分布規律進行研究。

(1)測井方法。利用碳氧比能譜測井［1］可有效識別油井各層水淹狀況，為剩余油研究提供依據。通過對區塊2000年以來完鉆井的碳氧比資料進行分析解釋，顯示各斷塊中部注采井網完善區域含油飽和度低，而邊部含油飽和度較高。如杜21塊曙3－06－3井區含油飽和度低于35%，其他井區的含油飽和度仍為65%左右，基本未得到動用。

(2)動態分析法。依據鉆井、試油及生產過程中所錄取的各項生產資料，結合油藏構造、儲層、沉積微相等研究成果，綜合分析平面及縱向油水分布規律，確定剩余油富集區。動態分析結果顯示，杜18塊、曙3805塊、杜26塊及杜16塊中部動用程度相對較高，而其他區域動用程度較低。

(3)數值模擬法。數值模擬采用Eclipse數模軟件，采用128×61×17三維網格地質模型［2］，網格步長為40 m。利用地質模型提供的正交網格數據體進行參數調整擬合儲量，模擬計算儲量相對誤差為0.038%。動態歷史擬合主要有壓力擬合、產油和產水擬合，含水率擬合等，其區塊平均壓力、累計產油量和綜合含水率的擬合計算值與實際值的相對誤差率分別為1.5%、0.8%、6.8%，單井的生產動態歷史擬合指標也基本控制在擬合精度范圍內。根據區塊的實際情況，對生產井采用定油量的方法，對于注水井采用定壓與定液并存的方法。模擬結果表明，僅含水率比實際值略高，其他項目與實際值基本相符。

(4)油藏剩余油分布規律。綜合幾種方法的研究結果，油藏剩余油分布規律主要受到井網井況、斷層及微構造影響：一是井網極不完善區域含油飽和度在65%以上;二是受斷層控制的區域含油飽和度在60%以上;三是微構造高部位含油飽和度在55%左右;四是在井網相對完善區域，水淹多呈點狀分布，井間剩余油較為富集。

3 二次開發方式研究

3.1 二次開發試驗區的選擇

為做好油藏二次開發，需選擇有代表性的區塊、有推廣價值的工藝、有利于提高最終采收率的注采井網進行先導試驗，進而在曙三區杜家臺油層全面實施。

曙三區杜家臺油層中出砂最為嚴重、注采井網最不完善、采出程度最低的區塊是杜21塊。杜21塊位于曙三區杜家臺油藏北部，為3條斷層切割的單斜構造，西北高，東南低，構造頂深為975～1 254 m，地層傾向為南東140°，地層傾角為11～13°。油層平面上連續分布，平均解釋厚度為25.3 m，單井最大解釋厚度為33 m。區塊共有油水井22口，平均單井累計出砂量均大于4 m3。受油藏出砂影響，22口油水井僅在曙3－06－3井區開井2口，其余均因出砂套管損壞關井，區塊處于停產停注狀態，采出程度僅為6.52%，與曙三區整體對比低15.66個百分點。根據杜21塊實際注采狀況，在沉積相及剩余油研究的基礎上，開展系列防砂試驗，重新部署規劃注采井網，對區塊進行二次開發。

3.2 二次開發適用性研究

(1)開發原則。根據該塊油層的發育特點及油井生產能力，開發中應遵循以下原則：一是采取整體部署、分批實施、及時調整、不斷完善的開發原則;二是采取早期注水補充能量的開發方式，選擇比較完善的試采井組進行注水試驗;三是滿足采油速度，爭取獲得較高的采收率，使油田開發獲得好的經濟效益。

(2)開發層系的劃分。根據上述開發原則及杜21塊油層發育狀況，該塊應采用1套層系開發較適宜，原因為：一是杜家臺油層厚度薄，只有25.3 m左右，單儲系數為2.9×104t/(km2·m);二是油藏具有統一的壓力、溫度系統。

(3)井網井距的確定。為滿足一定的采油速度和穩產年限的要求，井距需遵循以下原則：一是可有效地控制和動用絕大多數的油層和儲量;二是在水驅開發條件下，保證有較高的注水波及系數;三是要有較好的經濟效益。為確定合理井網密度［3］，通過變換謝爾卡喬夫公式［3］，采用曲線交會法得出合理井網密度為5口/hm2，計算合理井距為223 m。結合油藏沉積微相及剩余油分布規律，考慮到區塊注水開發生產實踐中注水效果實際沿構造下傾方向見效明顯的情況，規劃井距為250 m×200 m。

(4)注采方式的選擇。杜21塊屬于高滲透砂巖油藏，采用面積注水方式可使油井均處于注水第一線，且油井能夠多向受效，隨著采出程度的提高，后期調整的余地較大。由此確定杜21塊采用反九點法面積注采井網，共部署調整井23口，其中采油井18口，注水井5口。

3.3 系列防砂技術研究

在曙三區二次開發先導試驗過程中，結合試驗區具體情況對原來的全過程綜合防砂技術進行改進，使其更適應出砂油藏的開發。

(1)鉆完井方式的改變。改變?139.7 mm普通套管完井，選用?177.8 mm加厚大套管完井，便于油水井作業、沖砂、防砂及其他配套措施的實施;油層段選用TP120TH外加厚套管，提高套管抗損壞能力，保證油水井完好率。提高固井質量，防止水泥環竄槽。

(2)射孔工藝的改變。改變16孔/m的普通射孔方式，采用30孔/m、八相位螺旋布孔的高孔密防砂射孔技術，增大泄油面積，減緩液流速度，控制油層出砂。

(3)作業壓井液的改變。改變常規水基壓井方式，在水基型壓井液中添加防膨劑，抑制黏土損害，防止近井地帶黏土水化膨脹出泥漿。

(4)早期排砂技術的改變。改變早期普通泵投產方式，選擇水力噴射泵投產，進行強制排砂，排空近井地帶浮砂。

(5)中后期防砂技術的改變。改變以往常規防砂技術壓裂半徑小、填砂量少的缺點，采用高強度、大劑量的地層深部壓裂防砂技術［4］，擴大防砂半徑。

(6)舉升工藝的改變。改變普通泵生產方式，采用攜砂采油技術，防止井筒沉砂造成砂卡，延長檢泵周期。

(7)改變直接轉注的注水方式。轉注前嚴格處理水質，要求注入水水質與地層配伍，轉注前實施黏土防膨處理［5］，正常注水一段時間后，實施二次防膨，防止注入水引起黏土水化膨脹，形成泥漿，導致出砂。

4 二次開發先導試驗

4.1 先導試驗情況

按照“評價、研究、部署、試驗、推廣”的工作程序，2007年1月第1口二次開發試驗井投產。新井采用?177.8 mm加厚大套管完井，30孔/m、八相位螺旋布孔的高孔密防砂射孔，射開油層厚度為21.4m/6層，初期排液采用射流泵生產，日產液為17.4 t/d，日產油為15.3 t/d，含水率為12%。2007年，經射流泵強排之后實施深部防砂，日產液為9.2 t/d，日產油為8.2 t/d，含水率為11%。截至2007年12月，生產316 d，累計產油3 018 t，累計產水481 m3。與相鄰老井對比，初期日產油增加3.3 t/d，沖砂檢泵周期由15 d延長至242 d。

在試驗井取得初步成功的基礎上，2個先導試驗井組共12口井陸續完鉆投產，均采取系列防砂工藝，油層鉆遇情況及油井產能達到預期效果。12口新井平均單井鉆遇油層及差油層共26 m，與老井對比提高2.1 m。采用水力射流泵投產，平均單井初期日產液為13.2 t/d，日產油為5.2 t/d，含水率為61%，階段排砂16.8 m3。完成深部防砂后，平均單井日產液為6.3 t/d，日產油為4.3 t/d，含水率為31.7%。

通過巖心分析資料，結合砂巖油藏注水標準，確定杜21塊注入水水質標準，并在轉注水前實施黏土防膨處理。2007年12月，依據轉注原則共實施轉注水井2口，初期日注水為120 m3/d，2008年12月日注水為100 m3/d，累計注水2.53×104m3，注水工藝基本滿足油藏需要。

4.2 階段效果分析

通過油藏整體井網調整及系列防砂試驗的開展，杜21塊在防砂試驗及油藏開發上均取得一定效果。

(1)系列防砂試驗取得成功。杜21塊新井與相鄰老井對比，老井平均生產101 d后因出砂套管損壞關井，新井平均生產418 d仍正常生產，老井檢泵周期為31 d，新井檢泵周期為153 d，油藏出砂狀況得到了有效控制(表1)。

(2)區塊初步見到注水效果。2011年4月，2個注水井組內有2口油井見到明顯水驅效果，日產液由9.7 t/d上升至29.1 t/d，日產油由7.4 t/d上升至9.8 t/d，含水由23.7%上升至66.3%;同時，地層壓力由5.63 MPa恢復至6.82 MPa，動液面由轉注前的1 000.1 m上升至871.0 m。

表1 新井與老井檢泵周期對比

(3)油藏開發指標得到一定改善。日產液量由6 t/d增至52.4 t/d;日產油由2 t/d增至24.5 t/d;采油速度由0.05%增至0.55%。

5 結論

(1)精細地質研究是油藏提高開發效果的技術基礎，積極開展剩余油評價是優化部署的前提。

(2)有針對性地開展系列防排砂試驗是二次開發成功的基礎，目前曙三區防砂、治砂試驗井生產穩定，沖砂周期明顯延長，防砂治砂取得初步成果。

(3)針對出砂油藏的注水井實施防膨措施，是保證注好水、注夠水的前提。

(4)將精細地質研究與適合于出砂油藏的完井方式相結合，保證了油水井正常生產，為稀油出砂區塊二次開發提供可借鑒經驗。

［1］韓清忠，徐金武，李厚裕，等.碳氧比測井解釋的理論模型及應用［J］.測井技術，1997，21(4)：272－275.

［2］張烈輝.油藏數值模擬基本原理［M］.北京：石油工業出版社，2005：185－190.

［3］陳元千.不同布井方式下井網密度的確定［J］.石油勘探與開發，1986，13(1)：60 －62.

［4］宋福軍，劉偉，等.曙三區綜合防砂研究與應用［J］.特種油氣藏，2006，13(S0)：170 －172.

［5］魏秀麗，周江，Tague J R，等.用黏土穩定劑改善防砂效果［J］.國外油田工程，2001，17(5)：11－13.

Research and practice of redevelopment methods for unconsolidated sandstone reservoirs

XU Guo－min
(Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning 124010，China)

As one of the principle producing blocks in Shuguang oilfield，Block Shu3 has serious sanding problem，incomplete flooding pattern and poor development response．Therefore，a unit with the most serious sanding problem has been selected to carry out a pilot test of redevelopment．The pilot test was conducted in 2 well groups by rearranging flooding pattern and implementing a series of sand control technologies，both of the reservoir encountering rate and production effect have achieved the expectation，and preliminary success has been achieved in sand control and sand treatment．The study results have provided helpful knowledge for redevelopment of unconsolidated sandstone reservoirs．

unconsolidated sandstone reservoir;redevelopment;well pattern adjustment;sand control technology;Block Shu3

TE343

A

1006－6535(2012)02－0082－04

20110715;改回日期：20110919

中油遼河油田公司二次開發重點試驗項目“曙三區綜合防砂先導試驗方案”(200778)

許國民(1963－)，男，高級工程師，1983年畢業于大慶石油學院石油地質專業，《特種油氣藏》第八屆編委，現從事油田開發工作。

編輯姜 嶺