海上中輕質大段合采油藏射孔方案優化與應用

2017-03-02 08:51:36吳小張陽曉燕張占華溫慧蕓

石油地質與工程 2017年1期

吳小張，陽曉燕，張占華，溫慧蕓，張博

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

吳小張，陽曉燕，張占華，溫慧蕓，張博

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

對于海上邊底水能量較活躍的中輕質大段合采油藏，常因避射厚度不當引起底水錐進，影響油田開發效果。針對該問題，以渤海K油田為例，應用油藏數值模擬方法，分析了油井距內含油邊界水平距離、油層底部距油水界面垂向距離、油層厚度、原油黏度、滲透率級差等因素對油層避射厚度的影響。研究表明，對于渤海中輕質油藏，隨著黏度增加，避射厚度增加，當油井距內含油邊界大于100 m時不需要避射；當原油黏度小于5 mPa·s時，最佳避射厚度為3 m。首次形成了一套渤海中輕質油藏射孔方案圖版，該圖版對指導類似油田的合理開發具有重要意義。

射孔方案；避射厚度；滲透率級差；中輕質油藏；渤海油田

渤海南部區域，地質情況極為復雜，且邊底水油藏較為發育。在前期開發中，合理編制射孔方案對保證油田高效開發具有重要意義[1]。油井的合理避射厚度對高效開發邊底水油藏具有重要作用[2-6]，避射油層厚度過大，影響油層動用程度，且底水能量不能充分利用，降低單井產能；避射厚度過小，將引起水竄，油井過早水淹，抑制累產油量[7]。然而針對中輕質油藏射孔方案的研究，文獻鮮有論述，且未考慮油井所處部位、油層厚度、原油黏度、滲透率級差等多因素對射孔開發效果的影響。本文在考慮上述因素的基礎上，應用數值模擬方法，以渤海南部K油田為例，針對油井的合理避射厚度開展研究，并形成了一套適合海上中輕質大段合采油藏的射孔方案圖版，為類似中輕質油藏射孔方案優化提供了參考。

1 油藏基本特征及數值模型的建立

渤海K油田位于渤海南部海域，平均水深19.8 m，油藏埋深1 400 m，縱向油層層數多，單層厚度薄。單層地層平均滲透率736.6×10-3μm2，平均孔隙度31.6%，屬于高孔高滲儲層；地下原油黏度為1.33～3.64 mPa·s，地面脫氣原油密度為0.828～0.872 g/cm3，屬于輕質油藏，該區塊以邊水油藏為主，部分為底水油藏。

應用油藏數值模擬方法，采用Schlumberger公司的Eclipse黑油模型進行模擬計算。基本地質模型選取油田實際模型，該區塊在縱向上層數較多，平面網格為50 m，縱向網格為1 m，模擬網格總數2 841 792個，油水和油氣相對滲透率曲線以及流體的高壓物性都是采用該油田的實際資料。

本次模擬的標準模型采用地質模型中所描述的全套參數。研究分析油井距內含油邊界距離、油層底部距油水界面垂直距離、油層厚度以及原油黏度在不同情況下，油井的避射厚度對油藏開發效果的影響，還對主要參數進行了分析研究。

2 射孔方案優化研究

2.1 油井與內含油邊界水平距離的影響

若射孔方案中油井避射厚度不當，會引起邊水突進較快，影響油田開發效果。通過數模計算出油井距內含油邊界水平距離為50 m，80 m，100 m，120 m，150 m五種情況下，油井避射情況與開發效果的關系(圖1)。模擬結果表明，對于中輕質大段合采油藏，當油井距離內含油邊界大于100 m時，不避射，累產油量最多；當油井距離內含油邊界的距離小于100 m時，油井需要避射，且隨著距離的減少，最優避射厚度逐漸增加。

2.2 油層底部與油水界面垂直距離的影響

在油井距內含油邊界水平距離小于100 m的情況下，分別模擬了油層底部距油水界面的垂向距離為0 m，1 m，2 m，3 m，4 m，6 m六種情況下的避射效果(圖2)。模擬結果表明，對于原油黏度小于5 mPa·s的輕質油藏，當油層底部距油水界面垂直距離大于等于3 m時，不避射，累產油量最高；當垂向距離為0 m時，避射3 m，開發效果最好；垂向距離為1 m時，避射2 m；垂向距離為2 m，需避射1 m。總的來說，針對黏度小于5 mPa·s的輕質油藏，最優避射厚度為3 m。

圖1 油井距內含油邊界不同距離下累產油量與避射厚度的關系

圖2 油層底部與油水界面垂直距離不同情況下累產油量與避射厚度的關系

2.3 油層厚度的影響

該類儲層由于縱向上油層層數多、單層厚度薄、縱向非均質性強，極易見底水。因此需針對該類儲層射孔下限進行研究。研究方案分別模擬了油層厚度為2 m，3 m，4 m，5 m四種情況(圖3)。研究結果表明，若底水油藏厚度小于3 m，射孔后，底水快速錐進，開采初期含水率達到80%，采收率僅為4%，低于渤海油田目前的經濟極限值[8]；此類油層沒有開采價值，因此小于3 m的底水薄油層不射開。

圖3 采收率與不同油層厚度的關系

2.4 隔夾層的影響

模擬計算了有隔夾層和無隔夾層兩種情況(圖4)。模擬結果表明，有隔夾層時，含水上升緩慢，累產油量較高；而無隔夾層時，油井投產后快速見水，水竄明顯，累產油量低。主要是因為復雜斷塊油田一砂一藏的特征比較明顯，隔夾層幾乎整體覆蓋在底水上部，有效抑制了底水錐進。因此，在油井鉆遇的儲層中，若射孔井段底部與油水界面之間有泥質夾層存在，則泥質夾層不射開，泥質夾層的存在對抑制底水錐進十分有利，當泥質夾層厚度大于1 m時，可適當減少油層避射厚度。

圖4 有、無隔夾層情況下含水率與時間的關系

2.5 原油黏度的影響

結合渤海南部各油藏的實際特征，模擬計算了原油黏度分別為2，5，8，15，20，30，40 mPa·s七種情況下的開發效果(圖5)。模擬結果表明，隨著原油黏度的增加，最優避射厚度逐漸增大。這是由于隨著原油黏度的增加，底水錐進的現象越明顯，需避射的油層厚度越大。總體來看，原油黏度小于5 mPa·s時，需要避射3 m；原油黏度為5～20 mPa·s時，需要避射4 m；原油黏度為20～40 mPa·s時，需要避射5 m；同時結合渤南區域正處于開發中的油田，此規律是符合海上油田注水開發特征的[9-10]。

圖5 不同原油黏度下累產油量與避射厚度的關系

2.6 滲透率級差的影響

針對該類儲層上述特點，模擬計算了不同滲透率級差條件下，射開多層合采各層產能與高滲層單采的對比。結果表明：滲透率級差控制在6.0以下可以減小合采層間干擾的影響(圖6)。同時，通過分析滲透率級差對多層油藏合采與分采開發效果的對比，可以看出，合采條件下，對低滲層的采出程度影響較大，高低滲層采出程度差異比分采條件下的差異大(圖7)。因此，對于射孔方案來說，要采取“抓大放小”的策略選擇性地射孔，避射部分低滲層，同一防砂段內滲透率級差應控制在6.0以下，以便減小層間干擾，充分釋放油層產能。