海上復(fù)雜河流相油田高效開發(fā)技術(shù)研究與實(shí)踐

徐玉霞，柴世超，廖新武，沈 明，趙秀娟，石洪福

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津塘沽 300452)

海上復(fù)雜河流相油田高效開發(fā)技術(shù)研究與實(shí)踐

徐玉霞，柴世超，廖新武，沈 明，趙秀娟，石洪福

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津塘沽 300452)

渤海BZ油田是位于渤海南部海域的大型復(fù)雜河流相砂體稠油油田，具有河道寬度窄、單砂體油層厚度薄、儲(chǔ)層橫向變化快、縱向上多期河道砂體相互交錯(cuò)疊置的特征。油田投產(chǎn)初期采用一套層系進(jìn)行開發(fā)，地層壓力下降快，產(chǎn)油量遞減大，為了實(shí)現(xiàn)渤海BZ油田的高效開發(fā)，研究形成了復(fù)雜河流相窄條狀砂體的精細(xì)刻畫技術(shù)、注采井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、注采均衡調(diào)整技術(shù)、滾動(dòng)挖潛技術(shù)。這些技術(shù)應(yīng)用后取得了很好的開發(fā)效果，確保了渤海BZ油田的高效開發(fā)。

渤海BZ油田；復(fù)雜河流相；儲(chǔ)集層描述；單河道識(shí)別

渤海BZ油田是位于渤海南部海域的大型復(fù)雜河流相砂體稠油油田，主要含油層位集中在明化鎮(zhèn)組，具有河道寬度窄、單砂體油層厚度薄、儲(chǔ)層橫向變化快、縱向上多期河道砂體相互交錯(cuò)疊置的特征，油田儲(chǔ)層連通率僅為67%。油田投產(chǎn)初期采用一套層系進(jìn)行開發(fā)，生產(chǎn)上表現(xiàn)為地層壓力下降快和產(chǎn)油量遞減大的特征，其根本原因在于儲(chǔ)層均為窄薄型的河道砂體、儲(chǔ)量豐度低、天然水體能量弱、地層原油黏度大。本文從砂體的精細(xì)刻畫、注采井網(wǎng)優(yōu)化、注采均衡調(diào)整、成熟區(qū)復(fù)式成藏的滾動(dòng)挖潛等方面，研究海上復(fù)雜河流相窄河道油田高效開發(fā)技術(shù)。

1 油田開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

1.1 儲(chǔ)集層精細(xì)描述難度大

渤海BZ油田新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組河流相油藏以復(fù)雜斷塊油藏為主，受河道控制，砂體相帶窄、頻繁遷移且多級(jí)分叉改道，厚度薄，多期河道疊置，連通性差，非均質(zhì)性強(qiáng)。同時(shí)對(duì)于海上油田開發(fā)而言，受高開發(fā)成本的制約，探井密度低、開發(fā)井距大、資料相對(duì)較少，采用常規(guī)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)集層的精細(xì)描述。

1.2 全面注水開發(fā)后穩(wěn)產(chǎn)難度大

渤海BZ油田天然水體能量弱，投產(chǎn)一年后油井陸續(xù)開始轉(zhuǎn)注，但由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，注入水沿單層、單向突進(jìn)嚴(yán)重，油田含水上升快，產(chǎn)量遞減較大。另一方面，由于受制于海上生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)油田產(chǎn)液量的限制，中高含水期窄河道稠油油田穩(wěn)產(chǎn)難度大。

2 油田高效開發(fā)技術(shù)

針對(duì)海上復(fù)雜河流相窄河道油田開發(fā)的難點(diǎn)，充分利用地質(zhì)、測(cè)井、地震等多學(xué)科成果,開展單一河道對(duì)比、油藏描述邊界約束、地震波形變化分析研究，將多期疊置砂體解剖為單一河道，然后利用油田開發(fā)井的實(shí)鉆資料、河道寬厚比定量關(guān)系式約束、地震屬性分析等技術(shù)，定量描述了河道砂體的寬度和邊界，從而實(shí)現(xiàn)了單一成因砂體層次的精細(xì)地質(zhì)研究， 并依托單砂體布井技術(shù)，有效指導(dǎo)了油田調(diào)整井的部署，實(shí)現(xiàn)了基于單一河道砂體的注采均衡調(diào)整，有效解決了生產(chǎn)矛盾。

2.1 復(fù)雜河流相窄條狀砂體精細(xì)刻畫技術(shù)

河流相儲(chǔ)層縱向上由不同期次的河道砂體相互疊置，平面上多條河道頻繁擺動(dòng)、側(cè)向拼接形成大面積分布的復(fù)合砂體，造成其儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜、層間夾層不連續(xù)分布、儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重[1-3]。因此，對(duì)復(fù)雜河流相儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)解剖不僅僅有利于油田正常開發(fā)生產(chǎn)需求，更是為油田進(jìn)一步調(diào)整提供了地質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 復(fù)雜河流相儲(chǔ)層精細(xì)解剖技術(shù)

(1)單一河道精細(xì)識(shí)別技術(shù)。應(yīng)用地震資料和測(cè)井資料對(duì)單一的河道砂體進(jìn)行識(shí)別[3]。對(duì)單一河道進(jìn)行識(shí)別首先要對(duì)多期復(fù)合河道通過旋回對(duì)比、分級(jí)控制、三維驗(yàn)證，并在標(biāo)志層約束下進(jìn)行小層的精細(xì)劃分與對(duì)比。在有井控的區(qū)域應(yīng)用各開發(fā)井的測(cè)井資料，在精細(xì)小層劃分的基礎(chǔ)上進(jìn)行期次劃分，通過劃分結(jié)果對(duì)單一河道進(jìn)行識(shí)別；在無井控的區(qū)域則依靠地震資料，但應(yīng)用地震反演資料進(jìn)行砂體描述只能反映復(fù)合砂體的包絡(luò)面，并不能反映單一河道砂體的形態(tài)。針對(duì)這一問題，深挖地震資料，在常規(guī)地震資料中疊置砂體的振幅值和波形均存在變化，通過這個(gè)變化與井點(diǎn)的測(cè)井特征相對(duì)應(yīng)，總結(jié)了三種模式：波幅變窄、波幅變寬、出現(xiàn)復(fù)波。根據(jù)以上三種模式，在無井控區(qū)域依據(jù)地震振幅值和波形的變化來識(shí)別單一河道。

(2)河道邊界井震聯(lián)合約束技術(shù)。在無河道疊加的區(qū)域，對(duì)單期河道利用地震資料描述的砂體邊界進(jìn)行約束；在多期復(fù)合河道疊置區(qū)域，依據(jù)常規(guī)地震資料和測(cè)井資料進(jìn)行約束，并在精細(xì)小層對(duì)比基礎(chǔ)上將復(fù)合河道砂體的多期次劃分總結(jié)了三種模式：不連續(xù)的河間砂體、分流河道砂體規(guī)模差異、河道砂體頂面層位高程差異。在小層精細(xì)對(duì)比基礎(chǔ)上，結(jié)合單井測(cè)井相研究，利用地震屬性資料，對(duì)渤海BZ油田主力砂體進(jìn)行河道邊界識(shí)別。以明化鎮(zhèn)組下段IV油組為例，以前認(rèn)為明化鎮(zhèn)組下段IV油組為兩期河道砂體疊置形成，D23和D25井位于不同時(shí)期沉積的復(fù)合砂體內(nèi)，但是通過單河道剖析發(fā)現(xiàn)，兩期河道砂體可以細(xì)分為NmIV8.1和NmIV8.2兩期單河道砂體(圖1)。在油田主力層位NmIV8.1小層上，D23井和D25井是位于同一時(shí)期沉積的河道砂體內(nèi)，D23井關(guān)閉NmIV8.1小層后，注水井D13井的注入水向D25方向波及，D25井注水受效，日增油達(dá)30 m3/d，印證了單河道劃分的科學(xué)性和合理性。

2.2 注采井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)

圖1 渤海BZ油田D13、D23、D25井與砂體精細(xì)解剖

經(jīng)過10多年的開發(fā)研究，認(rèn)為傳統(tǒng)的地質(zhì)模型對(duì)渤海BZ油田“河道擺動(dòng)頻繁，疊置多，河道形態(tài)多樣，各種河道模式交織在一起”的特點(diǎn)刻畫不是很精確，從傳統(tǒng)的地質(zhì)模型上看到的都是展布很好的砂體，導(dǎo)致用傳統(tǒng)地質(zhì)模型計(jì)算出來的結(jié)果與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上反映出來的注入水沿單層、單向突進(jìn)的特征不是很吻合。另外傳統(tǒng)地質(zhì)模型中砂體展布很好，注入水波及面積比油田生產(chǎn)實(shí)際要更大一些，用數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的壓力與生產(chǎn)井的實(shí)際壓力也存在差異。在復(fù)雜河流相窄條狀砂體精細(xì)刻畫技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，本文抽象出了能反映渤海BZ油田窄河道特點(diǎn)的6種典型的河道模式：直河道，S形河道、Y形河道、河道與河道邊部疊置、河道平行疊置、河道交叉疊置，并對(duì)傳統(tǒng)的地質(zhì)模型進(jìn)行了更新，使其更加符合油田的地質(zhì)油藏特征。在此基礎(chǔ)上形成了定向井或水平井不規(guī)則井網(wǎng)部署[4-5]方法，該方法首先考慮縱向上不同砂體的儲(chǔ)量規(guī)模，根據(jù)儲(chǔ)量規(guī)模對(duì)開發(fā)層系盡可能進(jìn)行細(xì)分；其次按照單砂體分布，參考經(jīng)濟(jì)效益，按照(40～50)×104m3的井控儲(chǔ)量部署井網(wǎng)，同時(shí)考慮注采井?dāng)?shù)比為1∶2～1∶3、注采對(duì)應(yīng)率大于80%等量化指標(biāo)，達(dá)到最終提高油田采收率的目的。該方法有效解決了渤海BZ油田低效井多、注水受效不均衡的問題，改善了開發(fā)過程中的層間矛盾。

以渤海BZ油田明化鎮(zhèn)組下段II油組1小層為例，該砂體為未動(dòng)用砂體，部署調(diào)整井時(shí)，結(jié)合平面地震屬性及沉積微相展布，將調(diào)整井布在儲(chǔ)集層物性好、注采對(duì)應(yīng)好的區(qū)域。單砂體井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)使得渤海BZ油田注采對(duì)應(yīng)率達(dá)到80%，水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度達(dá)到85%，調(diào)整后井網(wǎng)采收率達(dá)到25.2%，實(shí)現(xiàn)了渤海BZ油田的高效開發(fā)。

2.3 注采均衡調(diào)整技術(shù)

在窄河道砂體精細(xì)刻畫及渤海BZ油田窄河道典型模式建模的基礎(chǔ)上，開展了油藏工程數(shù)值模擬研究，對(duì)油田各個(gè)井區(qū)、各單井、各小層的注水狀況、開采狀況以及地下油水分布狀況進(jìn)行了分析，掌握了不同油井不同油層的生產(chǎn)能力、含水率和壓力變化，明確了6種不同河道模式下的剩余油分布規(guī)律，確定了油井在各個(gè)小層的含水率，提出了“窄河道注采系統(tǒng)優(yōu)化及均衡調(diào)整”的研究思路。

注水結(jié)構(gòu)調(diào)整的內(nèi)容為：①精細(xì)儲(chǔ)層研究，完善單一河道注采井網(wǎng)。通過精細(xì)的單河道刻畫后，發(fā)現(xiàn)以前認(rèn)為注采井網(wǎng)完善的區(qū)域，落實(shí)到單河道上時(shí)部分區(qū)域存在油水井?dāng)?shù)比較高、注采井網(wǎng)不完善的問題，及時(shí)提出油井轉(zhuǎn)注及補(bǔ)鉆新注水井的建議，截至到目前已經(jīng)完成7口補(bǔ)鉆新注水井的實(shí)施和13口老油井的轉(zhuǎn)注工作。②提高注水井的分注率，進(jìn)行注水結(jié)構(gòu)的縱向調(diào)整。渤海BZ油田縱向上儲(chǔ)層多，單井油層厚度薄，初期采用定向性籠統(tǒng)注水的模式。針對(duì)油田各類油層的動(dòng)用情況和含水狀況，油田已經(jīng)完成100%注水井的分注工作。③滿足油層產(chǎn)液結(jié)構(gòu)變化的需要，對(duì)注水井的注入量進(jìn)行跟蹤分析并不斷調(diào)整。針對(duì)實(shí)施措施后各油井和油層產(chǎn)出液量的變化，及時(shí)調(diào)整注水井的配注量。對(duì)于主力河道砂體，注采要保持動(dòng)態(tài)平衡；對(duì)于沿河道方向上的砂體，對(duì)注入水突破較快的高含水方向調(diào)堵限注，向低含水方向增注。渤海BZ油田已經(jīng)累計(jì)完成254井次的注水量調(diào)配工作，達(dá)到以“注水井為軸，采油井為翼”、優(yōu)化河道砂體注采結(jié)構(gòu)、提高水驅(qū)波及效率的目的。

對(duì)渤海BZ油田6種不同河道模式的數(shù)值模擬研究認(rèn)為：①平面上不同沉積相帶水淹級(jí)別存在差異：處于主河道、砂壩等主沉積微相的井層水淹程度高、驅(qū)油效率高；而處于溢岸、砂堤等非主要沉積微相的井層水淹程度低、驅(qū)油效率低。②縱向上各小層的水淹狀況存在較大差異：NmIV6、NmIV8及NmV3兩個(gè)主力油層由于注采井網(wǎng)相對(duì)完善，含水高、采出程度高；而NmIII、NmIV1.1、NmIV2等非主力層由于砂體連通性差，因而含水及采出程度相對(duì)較低。③層內(nèi)剩余油分布特征：渤海BZ油田儲(chǔ)層為河流相淺水三角洲沉積，縱向上儲(chǔ)層一般為正韻律，油層下部水淹程度高，上部水淹弱[6]。受沉積微相、沉積韻律性、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、儲(chǔ)層構(gòu)造狀況等因素的綜合影響，剩余油集中分布在韻律層頂部和斷層附近；在層內(nèi)隔夾層較多的單元，剩余油主要分布在低滲透條帶中。

在以上水淹規(guī)律研究及剩余油分布規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，渤海BZ油田產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整的原則為：①對(duì)河道中心強(qiáng)水淹、以產(chǎn)水為主的井限液卡堵水；②對(duì)河道邊部物性較差區(qū)，提液增產(chǎn)；③對(duì)邊部部分天然能量充足的高含水井提液，井組內(nèi)部部分中低含水井配合提液。

以渤海BZ油田NmIV8小層上D15和D20井組為例，在主河道上注水井D20與采油井D21S都位于河道中心，儲(chǔ)層連通性較好，D21S明顯呈注入水突破的特征，將注水井D20在該層停注后，來自注水井D15井方向的注入水向D21S井波及，D21S井在日產(chǎn)液量不變的情況下日增油35 m3(圖2)。渤海BZ油田累計(jì)共實(shí)施產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整措施89井次，累計(jì)增油量26.63×104m3。

圖2 NmⅣ8小層沉積微相圖

2.4 成熟區(qū)復(fù)式成藏規(guī)律主導(dǎo)下的滾動(dòng)挖潛技術(shù)

由于河流相儲(chǔ)集層的復(fù)雜性，井網(wǎng)調(diào)整常常需要經(jīng)過數(shù)次循環(huán)才能達(dá)到較高的儲(chǔ)量動(dòng)用程度和較好的開發(fā)效益[7-9]。本文以湖盆萎縮期層序發(fā)育的主控因素為理論基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域成藏背景，并結(jié)合油田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征，提出在油田內(nèi)部找油田、油田上部找油田的挖潛方向。滾動(dòng)挖潛的思路為，在油田含油圈閉油柱高度分析、含油圈閉面積充滿度分析的基礎(chǔ)上，對(duì)可能存在的潛力進(jìn)行搜索，并結(jié)合井組含水率差異性分析、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)模精細(xì)擬合分析，開展?jié)摿ι绑w的尋找。該技術(shù)在渤海BZ油田中高含水期油田挖潛中取得了很好的效果。

以渤海BZ油田NmⅣ3小層為例。開發(fā)階段認(rèn)為F22 MP中已鉆遇該砂體的油水界面，但靜態(tài)上發(fā)現(xiàn)該砂體25 m的油柱高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其余砂體40 m的油柱高度。通過對(duì)該砂體低部位一口生產(chǎn)井F29井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)模擬合分析，認(rèn)為該砂體油水界面有下推40 m以上的可能。為此提出了通過調(diào)整井F33井落實(shí)該砂體油水界面的方案，最終，F(xiàn)33井證實(shí)了該砂體油水界面下推54 m，新增動(dòng)用儲(chǔ)量60×104m3。潛力方案F37H井實(shí)施后新增動(dòng)用儲(chǔ)量80×104m3，2012年10月投產(chǎn)后已累計(jì)貢獻(xiàn)產(chǎn)油量3.5×104m3。

3 應(yīng)用效果

經(jīng)渤海BZ油田的開發(fā)驗(yàn)證，本文描述的技術(shù)及措施不僅在已探明儲(chǔ)量資源的開發(fā)中應(yīng)用效果顯著，還在滾動(dòng)開發(fā)評(píng)價(jià)中新增石油探明地質(zhì)儲(chǔ)量330×104m3。在渤海BZ油田低密度探井、稀疏開發(fā)井網(wǎng)的條件下，找到了一條高效開發(fā)海上河流相窄薄砂體油田的技術(shù)途徑。

復(fù)雜河流相窄條狀砂體的精細(xì)刻畫技術(shù)提高了單砂體邊界、深度、厚度的刻畫精度。經(jīng)渤海BZ油田39口調(diào)整井實(shí)鉆證實(shí)，儲(chǔ)集層深度預(yù)測(cè)誤差一般小于2 m，厚度誤差小于3 m，預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層鉆遇率達(dá)到98%；窄河道砂體精細(xì)刻畫基礎(chǔ)上的注采井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)及注采均衡調(diào)整技術(shù)使全油田采收率提高2.6%; 成熟區(qū)復(fù)式成藏規(guī)律主導(dǎo)下的滾動(dòng)挖潛技術(shù)已新增一定規(guī)模的探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量，確保了渤海BZ油田的高效開發(fā)。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)03-0069-04

2015-01-28

徐玉霞，工程師，碩士，1981年生，2006年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整油藏工程技術(shù)應(yīng)用研究”(2011ZX05024-002-00)子課題部分研究?jī)?nèi)容。

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