W油田疏松低阻低滲層巖石壓縮系數研究及應用

2018-08-18 03:43:06劉鵬超于志剛

石油地質與工程 2018年4期

鄧玄，劉鵬超，張鵬，于志剛

鄧玄，劉鵬超，張鵬，于志剛

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524000）

為深入研究W油田疏松低阻低滲層見水規律并解決油井含水難以擬合等問題，以南海西部多個油田覆壓孔滲實驗數據為基礎，建立了疏松低阻低滲砂巖巖石壓縮系數校正公式，揭示了疏松砂巖儲層巖石壓縮系數隨有效應力增大而減小的規律，并利用校正后的巖石壓縮系數成功擬合單井含水，合理解釋了疏松低阻低滲層見水規律。研究認為W油田投產初期產水主要是由于儲層巖石壓縮系數大于原生水壓縮系數，孔隙中的原生水被擠壓出來，而隨著生產的進行，地層壓力下降，儲層有效應力增加，巖石壓縮系數不斷減小，油井含水也隨之不斷減小。

疏松低阻低滲層；覆壓孔滲實驗；巖石壓縮系數

W油田Z油組屬于典型的海相疏松低阻、低滲儲層，具有埋深淺（-1 000 m）、分布廣、巖石疏松、泥質含量高、巖石粒度細、中高孔低滲、電阻率低、初始含水飽和度高等特性。儲層屬于海相濱外砂壩沉積，受構造控制，有利儲層沿構造脊展布，由高部位向低部位泥質含量逐漸升高。儲層以細砂質粉砂巖為主，平均泥質含量高達21%，原生水飽和度高達69.2%，平均電阻率僅為1.44 Ω·m，平均孔隙度24.8%，平均滲透率24.5×10-3μm2，生產井試井解釋滲透率12.7×10-3μm2。

該油組有兩口水平井位于油藏中心高部位，投產初期即見水，且開發近十年來，含水呈逐漸下降趨勢。根據動態認識，產出水不是邊水推進導致，因此如何解釋產水原因及規律一直是個難題。目前國內外對于該類儲層見水規律研究相對較少，本文通過研究疏松砂巖巖石壓縮系數，合理地解釋了產水原因及變化規律，并在此基礎上提出了該油組后續開發調整策略。

1 巖石壓縮系數研究方法

目前對巖石壓縮系數求取主要有實驗法和經驗公式法，考慮到實驗測定難以避免誤差且耗時較多，目前常用Hall經驗公式方法和Newmen經驗公式法進行求取[1-2]，部分研究人員還建立了適用于特定油田的經驗公式[3]。由于經驗公式存在適用性問題，李傳亮[4]、王厲強[5]、陳元千[6]等學者各自推導了不同的理論公式，但其表達形式及計算結果均不相同，目前尚未達成統一共識。

在對Z油組進行地層溫壓條件下的巖石壓縮系數實驗測定時，受疏松低阻低滲儲層特性影響，巖心膨脹變形，難以準確求取到壓縮系數[7-8]。而目前已有的經驗公式及理論公式主要是針對普通膠結砂巖，未必適用于疏松低阻、低滲層巖石壓縮系數的求取。筆者通過對Z油組巖石覆壓孔滲實驗數據分析發現，巖石孔隙體積與有效應力為冪函數關系（圖1）。

圖1 Z油組巖石覆壓實驗孔隙體積變化曲線

其關系式表達為：

結合巖石壓縮系數定義：

推導出：

假定覆壓孔滲實驗與巖石壓縮系數實驗相同有效應力下巖石壓縮系數比值均為定值，那么可得出：

設：

則有：

可根據式（7）來求取疏松砂巖地層條件下的初始巖石壓縮系數。

2 巖石壓縮系數應用

2.1 合理解釋油井產水規律

Z油組為疏松低阻低滲儲層，油井產水規律表現為投產初期即產水，隨生產時間延長，含水逐漸降低（圖2）。該井位于油藏中心構造高部位，根據動態認識，油井產出水明顯不是邊水推進導致，因此對于該油組產水規律很難進行合理解釋。

圖2 Z油組A15H井化驗含水統計曲線

前文計算出的Z油組初始狀態下巖石壓縮系數8.0×10-4，而公式（3）揭示了巖石壓縮系數隨著有效應力的增大而減小的現象，由此不難看出：Z油組投產初期產水的原因是由于儲層巖石壓縮系數大于原生水壓縮系數（約5.0×10-4），初期巖石孔隙體積壓縮系數大，原油開采導致地層壓力下降和巖石孔隙體積增加，孔隙和喉道的毛管吸附力減少，致使原束縛水轉化為可動水，隨原油開采至地面。隨著生產的進行，地層壓力下降，儲層有效應力增加，巖石壓縮系數不斷減小，油井含水也隨之不斷減小。

2.2 指導后續開發調整

Z油組邊水能量有限，目前地層壓力系數已降至0.7。由于數值模擬研究中巖石壓縮系數大小對油藏壓力傳導、壓力變化影響較大，本文在考慮疏松砂巖巖石壓縮系數及其變化規律基礎上，采用研究的巖石壓縮系數進行數值模擬研究，可更加準確地預測油藏壓力衰減情況以及油井目前壓力波及范圍，為油藏注水補充能量時機以及注采井距確定提供一定依據。

從目前壓力分布可以發現，該油組開發10年后，單井壓力波及范圍在400～700 m，以此認為該油組單井有效控制范圍在400～700 m，可為注采井距優化提供依據。根據開發末期的剩余油分布發現，在現有2口井天然能量開發下，開發末期剩余油大量富集。因此，建議將原有兩口老井轉注，并部署6口采油井，進行注水開發，平均注采井距500 m。進行調整后，預計調整方案可提高采收率13.2%。