塔河縫洞型油藏水驅后期開發方式研究

王建海，焦保雷，曾文廣，李 娣，葛際江

(1.中國石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011;2.中國石油大學，山東 青島 257061)

塔河縫洞型油藏水驅后期開發方式研究

王建海1，焦保雷1，曾文廣1，李 娣1，葛際江2

(1.中國石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011;2.中國石油大學，山東 青島 257061)

塔河碳酸鹽巖油藏儲集空間以孤立溶洞和溶蝕裂縫為主，三維空間展布極其復雜，針對縫洞型油藏單元注氣驅油規律認識不清、常規物模研究方法適用性較差的問題，設計制作了縫洞型可視化模型，開展不同驅替方式驅油規律研究。實驗結果表明:“閣樓油”是縫洞型油藏水驅開發后期剩余油的重要存在形式;N2在高部位流動，作用于構造頂部“閣樓油”，水在低部位流動，驅替低部位剩余油，泡沫在高、低部位均可流動，波及面積最大;對比不同注入方式提高采收率程度，泡沫驅最高達38.0%，其次為氣水混注，提高采收率19.7%。實驗研究揭示了縫洞型油藏注N2驅油規律，為后續段塞組合優化、注采參數設計和現場試驗提供了技術支持。

塔河油田;縫洞型油藏;注N2;水驅;提高采收率

0 引言

塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏儲集空間以孤立溶洞和溶蝕裂縫為主［1］，基質孔隙度普遍小于1%，不具有儲集性能;三維空間展布極其復雜，即使同一縫洞單元，縫洞發育的規模及形態也具有較大的不確定性，與層狀砂巖油藏具有很大差異;采收率較低，僅為 14.8%，遠低于國內外平均水平(25.0%)，具有大幅度提高采收率潛力。

“單井注水替油”和“單元注水驅油”技術在實施早期與中期增油效果顯著［2-3］，但隨著注水輪次的增加，注水失效井和失效單元逐漸增多［4］。2012年開始，在塔河縫洞型油藏開展注N2提高采收率試驗［5-9］，注氣效果顯著，但存在縫洞型油藏單元注氣驅油規律認識不清、常規砂巖物模研究方法適用性較差的問題［10-13］，為此，利用縫洞型可視化物理模型，分別開展水驅、水驅后轉注N2、水驅后氣水交替驅、水驅后氣水混注、水驅后轉泡沫驅等不同注入方式下驅替規律室內實驗，揭示縫洞型油藏注氣驅油規律。

1 縫洞型可視化模型

塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏儲集空間以溶蝕孔(洞)和裂縫為主，基質孔隙度在1%以內，滲透率小于1×10-3μm2，裂縫開度為0.1～50.0 mm，基本不具有儲集性能。為更加清楚地認識不同驅油方式提高采收率的機理，使用可視化模型觀察不同注氣方式下流體的流動規律。基于塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏儲集體特征，建立縫洞型可視化物理模型(圖1)，模型尺寸為200 mm×180 mm。

圖1 縫洞型油藏可視化模型

實驗條件:模擬油染紅色，黏度為12.0 mPa·s左右;模擬水礦化度為20×104mg/L;驅替速度為0.2 mL/min;常溫、常壓。

2 縫洞型油藏單元驅油規律研究

2.1 注水驅油規律

注水驅油實驗結果見圖2，圖中藍色虛線箭頭為注入水的流動路線。縫洞型油藏注水驅油規律表現為:注入水在重力作用下往低處流，僅驅替低部位原油;“閣樓油”是縫洞介質中水驅后剩余油的重要形式，還包括注水無法波及到的部分“屏蔽油”。

圖2 縫洞型油藏注水驅油物模實驗

2.2 水驅后轉注N2驅油規律

實驗結果見圖3，圖中黑色虛線箭頭為N2的流動路線。水驅后轉注N2驅油規律表現為:N2密度較小，往高部位流動，主要作用于高部位水驅后形成的“閣樓油”，對低部位剩余油不起作用。

圖3 水驅后轉注N2驅物模實驗

2.3 水驅后轉氣水混注驅油規律

水驅后轉氣水混注實驗結果見圖4，圖4中藍色虛線箭頭為注入水的流動路線，黑色虛線箭頭為N2的流動路線。水驅后轉氣水混注驅替規律表現為:N2和水經過重力分異作用，N2依然走高部位通道，水依然走低部位路線，兩相快速分異，驅替各自部位儲集空間內的剩余油。

圖4 水驅后轉氣水混注驅油物模實驗過程

2.4 水驅后轉氣水交替驅油規律

水驅后轉氣水交替驅與水驅后轉氣水混注驅替規律相類似，不同的是氣水混注過程中，N2壓制高部位剩余油的同時，注入水在低部位將其驅替;而氣水交替驅過程中，首先注入N2在高部位壓制剩余油，然后注入水驅替被壓制到低部位的原油，采收率高低取決于高部位剩余油被注入N2壓制的程度。

2.5 水驅后轉泡沫驅替規律

水驅后轉泡沫驅實驗結果見圖5，圖中淺藍色虛線箭頭為注入泡沫的流動路線。最初由于泡沫濃度較低加之消泡較多，呈現氣驅的特征，隨著后續泡沫濃度不斷增大，泡沫的穩定性逐漸提高，泡沫驅表現越來越明顯，泡沫的通過性介于氣體和水之間，但泡沫占據儲集空間的性能遠超過氣體和水，可驅替儲集空間中的水、氣、油而占據整個儲集空間。水驅后轉泡沫驅驅油規律表現為:泡沫波及面積大，驅油效果好，既可波及高部位“閣樓油”，又可波及低部位“閣樓油”。

圖5 水驅后轉泡沫驅驅油物模實驗過程

3 不同注入方式提高采收率對比

可視化模型中不同驅替方式提高采收率程度見表1。由表1可知，泡沫驅提高采收率程度最高，達到38.0%;氣水混注次之，達到19.7%;其次為氣水交替注入，N2驅和水驅提高采收率程度最低。

表1 不同注入方式提高采收率程度

4 現場實踐

縫洞型油藏可視化模型室內實驗揭示了水驅后不同注N2方式驅油規律以及提高采收率程度。泡沫驅提高采收率程度最高，但受制于成本限制，現場經濟性差;氣水交替驅提高采收率大小取決于高部位剩余油被注入N2壓制的程度，降低了注入氣的利用率，提高采收率僅15.8%;水驅后轉注N2易形成氣竄通道，提高采收率程度較低，僅為12.8%。因此，根據縫洞型油藏特點，并結合實驗結果分析，最終選擇水驅后氣水混注方式，N2能夠很好地驅替水驅后構造高部位“閣樓油”，混注水既能降低注氣壓力，又可驅替被N2壓制到低部位的剩余油，其提高采收率程度僅次于泡沫驅，達到19.7%。

根據以上室內實驗認識開展現場先導試驗，塔河TK826-TK849CH縫洞單元前期主要采用單元注水驅油方式開發(TK849CH井注，TK826井采)，隨著注水周期延長，水驅優勢通道形成(圖6a藍色部分)，注水驅油效果逐漸變差，但井間構造高部位仍存在注入水無法驅替的“閣樓油”(圖6a紅色部分)。2013年4月，開展單元注N2驅油現場試驗，采用高注低采(TK826井注，TK849CH井采，注入N2易在高部位形成氣頂驅替剩余油)、氣水混注方式，動用水驅通道之上“閣樓油”(圖6b黃色部分)。共進行3輪次注氣，累計注入 N2430× 104m3，累計注水 1.15×104m3，截至 2014年底，TK849CH井累計產液 4.7×104t，累計產油1.8× 104t，驅油效果顯著。

圖6 TK826-TK849CH縫洞單元水驅和氣水混注驅油示意圖

5 結論

(1)“閣樓油”是碳酸鹽巖縫洞型油藏中水驅開發后期剩余油的重要存在形式。

(2)可視化縫洞模型直觀揭示了水、N2、泡沫在縫洞型油藏儲集空間內的流動特征:N2往高部位流動，驅替構造頂部“閣樓油”;水往低部位流動，驅替低部位剩余油;泡沫高低部位都能流動。

(3)室內實驗對比了不同注入方式提高采收率程度，泡沫驅最高達38.0%，其次為氣水混注19.7%，氣水交替和純氣驅方式提高采收率程度最低。

(4)TK826-TK849CH縫洞單元注氣驅油試驗印證了室內物模驅替實驗結果，現場效果較為顯著，累計產油已達1.8×104t。

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編輯孟凡勤

TE344

A

1006-6535(2015)05-0125-04

20150410;改回日期:20150728

國家“973”項目“碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率基礎研究”(2011CB201006)

王建海(1986-)，男，工程師，2009年畢業于中國石油大學(華東)石油工程專業，2012年畢業于該校油氣田開發專業，獲碩士學位，現從事注氣提高采收率工藝技術研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.028