裂縫性砂巖油藏裂縫發育模式及注采調整研究
——以碼頭莊油田莊2斷塊為例

孫東升，劉金華，蔡新明，閔 路，畢天卓

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發研究院，江蘇揚州 225012)

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裂縫性砂巖油藏裂縫發育模式及注采調整研究
——以碼頭莊油田莊2斷塊為例

孫東升，劉金華，蔡新明，閔 路，畢天卓

(中國石化江蘇油田分公司勘探開發研究院，江蘇揚州 225012)

碼頭莊油田莊2斷塊為裂縫性砂巖油藏，通過對近年密閉取心井巖心以及研究區老井巖心的觀察，裂縫分為原生裂縫和壓裂縫兩種，原生裂縫又可分為高角度縫和水平縫，高角度縫規模較大、穿層性明顯，高角度裂縫為構造應力釋放形成的構造裂縫；水平縫規模小，但往往集中出現，呈層性分布；研究區發育了一套以高角度裂縫為骨架、由原生裂縫和壓裂縫穿插形成的復雜裂縫體系。通過取心實驗分析，認為在裂縫上、下1～2 m范圍內水洗明顯，無裂縫發育段剩余油飽和度較高，研究區仍有較大的潛力。根據研究成果在研究區優化實施了周期注水、關停井兩種試驗措施，均取得了較好的開發效果。

高郵凹陷；碼頭莊油田;裂縫性油藏；裂縫模式；注采調整

裂縫性油藏具有初期產能高，遞減速度快，水淹情況復雜，采出程度低等特征。由于該類油藏具有孔-縫雙介質儲層，因而其高效開發成為油氣藏研究中的世界性難題之一[1-3]。本次研究的目標區塊為碼頭莊油田莊2斷塊，該油藏為裂縫性砂巖油藏，莊2斷塊1995年投入生產，為加快采油速度，油藏內大多數采油井進行過壓裂，因而原生裂縫與壓裂縫并存，導致注水開發后形成爆性水淹[4]。為了認識莊2斷塊的水淹及剩余油分布情況，于2014年對莊2檢1井實施了密閉取心，通過對該井巖心以及研究區老井巖心的分析，對裂縫發育模式及注采調整進行研究，為砂巖裂縫性油藏提高采收率提供依據。

1 區域地質概況

高郵凹陷位于蘇北盆地南部東臺坳陷中部，南為通揚隆起，北接柘垛低凸起與建湖隆起相連，東起白駒凹陷，東南靠吳堡低凸起與溱潼凹陷相連，西接菱塘橋低凸起與金湖凹陷相隔，東西長約100 km，南北寬25～30 km，呈北東向長條形分布，新生界地層沉積厚達7 000 m，是蘇北盆地沉降最深的一個凹陷。高郵凹陷構造單元可劃分為南斷階、深洼帶和北斜坡三個部分(圖1)[5-6]。

碼頭莊油田莊2斷塊油藏位于江蘇省高郵市郭集鄉，構造上位于蘇北盆地高郵凹陷北斜坡帶碼頭莊背斜構造的南翼，面積約為2.6 km2，是一個北東東向展布的受斷鼻構造控制的裂縫性砂巖油藏(圖1)[6]。研究區地層平緩南傾，傾角4～6°，東西兩翼基本對稱。本次研究地層主要為古近系阜寧組一段、二段，阜一段以暗棕色砂、泥巖不等厚互層為特征，巖性變化大，發育三角洲相沉積，主要發育三角洲前緣亞相；阜二段為一套暗色泥巖為主的地層，是一套有利的生油層段，下部為夾生物碎屑碳酸鹽巖和鮞粒碳酸鹽巖的灰黑色泥巖，主要發育濱淺湖亞相沉積[3、4]。

圖1 江蘇油田高郵凹陷莊2斷塊區域位置

2 儲層裂縫特征

經過對碼頭莊油田莊2斷塊莊2檢1井以及莊2井等多口取心井的巖心觀察，發現在此區內，砂巖、碳酸鹽巖、泥巖、灰質泥巖中均有裂縫分布。本次研究主要針對砂巖儲層中的開啟裂縫，在砂巖中主要發育了原生裂縫和壓裂縫兩種，原生縫又可分為高角度縫和水平縫。

2.1 原生裂縫特征

莊2斷塊巖心觀察發現原生裂縫主要有高角度縫和水平縫兩類，具體特征如下。

(1)高角度縫。在莊2檢1、莊2、莊2-18等井均有發育(圖2、圖3)，高角度縫在塊狀砂巖、層理發育的砂巖以及泥砂互層的層段中均有發育，開啟度大小不一，從0.1 mm到2 mm不等，個別可出現4～5 mm的大裂縫。此類裂縫一般規模較大，因而其長度難于測量，巖心中一般僅可觀察到裂縫的局部。部分裂縫規模較大，接近于小斷層規模，例如在莊2檢1井1 689.50 m發育一條規模較大的高角度裂縫(圖3)，接近于小斷層的規模，存在明顯的破碎帶，破碎帶兩側發育多條近平行的小裂縫，但是在小層對比過程中該裂縫沒有形成地層的明顯缺失，僅在小層內部錯斷少量儲層，因而仍然將其劃歸裂縫處理。

圖2 莊2檢1井原生裂縫，1 657.90 m

圖3 莊2檢1井小斷層，1 689.50 m

高角度裂縫在所有取心井中均有發育，特別是在北部或者中北部區域的莊2、莊2-1、莊2-22、莊2檢1井等井中發育明顯(圖2)，其它井中也有發育，但是規模明顯下降，其中距離北部主斷層最近的莊2-22井砂巖裂縫最為發育。從各取心井裂縫在平面上的分布情況分析，高角度裂縫的發育程度與距離北部主斷層的遠近有關，其走向也與斷裂近平行，因而認為該類裂縫主要是由于構造作用形成的，是地層中構造應力的釋放或者擠壓形成的，其形成原因與小斷層相似，甚至部分裂縫與小斷層共生[7]。由于研究區發育的高角度縫規模較大，因而認為高角度縫具有穿透多個砂體能力，可以造成不同小層間的水竄現象。

(2)水平縫。在莊2檢1、莊2、莊2-1等井中均有發育(圖4、圖5)，裂縫長度不一，但大多較短，長度約為10 cm，并且水平縫大量集中出現，呈層性分布，多發育在層理界面處。此類裂縫的開啟性較好，開啟度一般為0.1～0.5 mm，在巖心裂縫中局部有殘余油氣分布，但水平縫在部分取心井中沒有發現。該類裂縫形成原因主要為應力承受能力相對薄弱的砂體，在區域應力環境下，形成了應力釋放層，或者成為小斷層、高角度裂縫等應力的末端釋放層，從而形成了連片性較大、裂縫相對發育的層段。平行縫與高角度縫均是儲層非均質性的重要影響因素。

圖4 莊2檢1井原生水平裂縫，1 714.80 m

圖5 莊2檢1井原生水平裂縫，1 716.60 m

2.2 壓裂縫特征

壓裂縫屬于人工裂縫，是為了提高單井的油氣產量對儲層進行改造形成的裂縫。該類改造雖然提高了單井的初期產量，但對整個油藏來講，不僅增加了儲層的非均質性，也使后期的剩余油挖潛難度增大。從莊2檢1等取心井巖心分析，壓裂縫基本為垂直縫，在巖心上呈現的長度較短(圖6、圖7)，不具有穿層性，長度一般為5～12 cm，裂縫開度也較小，為0.2～1.0 mm。巖心中觀察到的壓裂縫主要發育于塊狀砂巖中，此類砂巖一般沒有明顯的層理，粒度從粉砂到中砂巖均有，并且多發育在具有鈣質膠結的物性相對較差的砂體內，該規律是由于壓裂縫在泥巖或者疏松砂巖內應力釋放快、延伸距離短形成的，因而在距離壓裂井一定距離的新鉆井中取心，壓裂縫多發育在致密砂巖中。由于壓裂縫自身特點，在壓裂井附近裂縫長度和開度均較大，延伸一段距離后逐漸變小。莊2檢1井附近雖然有多口壓裂井，但距離最近的壓裂井也有200 m以上，因而在莊2檢1井中發育的壓裂縫不具有穿層性是合理的。雖然莊2檢1井的壓裂縫不具有穿層性，但是在壓裂井附近的壓裂縫仍具有一定穿層性，對油藏的注水開發具一定的破壞作用。

圖6 莊2檢1井壓裂縫，1 672.40m

圖7 莊2檢1井壓裂縫，1 694.90m

3 裂縫發育模式

莊2斷塊發育了一套由原生裂縫和壓裂縫交織形成的復雜裂縫體系，通過對多口取心井的巖心觀察，認為莊2斷塊裂縫體系由高角度裂縫組成骨架，由呈層性發育的水平裂縫穿插其內部(圖8)，并經發育在壓裂井周圍的壓裂縫后期改造。該體系在開發初期形成了單井的相對高產，但是注水開發后導致油藏快速水淹，水驅效果差。由于研究區裂縫形成了網絡，網絡性裂縫對滲流的影響使注水不能形成有效的驅替前緣，裂縫側向的油井注水難以波及，造成了孔隙驅油效果差，形成剩余油區，導致最終采收率低。

圖8 莊2斷塊裂縫發育體系模式

從莊2檢1井取心實驗分析可以發現，巖心中裂縫位置的上、下1～2 m范圍內剩余油飽和度較低，無裂縫發育段剩余油飽和度較高，說明經過近多年的水驅，裂縫周圍1～2 m厚的儲層水洗嚴重，其余儲層剩余油仍然較富集，因而在研究區中北部裂縫發育程度較強的區域，剩余油也相對豐富，在合理的注采調整下，研究區仍有較大的開發潛力。

4 裂縫性油藏注采調整研究

近年，針對莊2斷塊裂縫發育特征，實施了周期注水、關停井兩種試驗措施，均有一定效果，整體上油藏自然遞減率從15.2%下降到9.1%，綜合含水從84.6%下降至82.4%，調整效果明顯。

4.1 周期注水調整

周期注水能夠在地層中造成不穩定壓力場，使地層中的油水不斷重新分布和交換，從而提高了注水利用率，增大注入水波及系數[8-9]。2015年3月份在研究區北部裂縫發育區優選多個井組實施了周期注水試驗，井組平均日產油增加3.6 t，含水降低3.2%。

4.2 高含水油井關井

莊2斷塊內裂縫使注入水沿裂縫竄進，造成注采井間注入水無效循環的情況。針對這一矛盾，在注水井實施周期注水后，進一步對各井組高含水井實施關井，使注入水循環形成斷路，從而改變注入水的地下滲流方向，擴大注水波及體積[10]。例如莊2-24井與注水井莊2-36井形成水驅優勢通道，對高含水井莊2-24井關停后，其它兩口井見到注水效果，日產油分別增加1.2 t和1.5 t。

5 結論

(1)碼頭莊油田莊2斷塊阜寧組油藏為裂縫性油藏。通過巖心觀察，研究區裂縫分為原生裂縫和壓裂縫兩種，原生縫又分為高角度縫和水平縫。高角度裂縫規模大，具有明顯的穿層性，屬于構造應力釋放形成的構造裂縫。

(2)莊2斷塊發育了一套由原生裂縫和壓裂縫交織形成的復雜裂縫體系，該體系由高角度裂縫組成骨架，由呈層性發育的水平裂縫穿插其內部，并由主要發育在壓裂井周圍的壓裂縫后期改造。

(3)通過在研究區實施周期注水、關停井兩種試驗分析，周期注水可以提高注水利用率，增大注入水波及系數；關停高含水井可以使注入水循環形成斷路，從而改變注入水方向，擴大注水波及體積。兩種試驗均對裂縫性油藏開發具有較好的效果。

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編輯：王金旗

1673-8217(2016)06-0086-04

2016-05-13

孫東升，高級工程師，1971年生，1996年6月畢業于石油大學(華東)，現主要從事油田開發研究工作。

中國石化科技攻關項目“小斷塊油藏油水過渡帶提高采收率技術研究”(P13125)。

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