氣頂油氣藏細(xì)分油藏類型協(xié)同精細(xì)開發(fā)研究

李煉民 竇松江

中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院, 天津 300280

0 前言

氣頂油氣藏由氣區(qū)和油區(qū)兩部分組成,一般具有一定能量的邊底水,相比于普通油藏,氣頂油藏能量相對較充足,因此對于氣頂油氣藏,一般采取先采油、后采氣,初期衰竭式開發(fā),隨著地層能量的下降,中后期采取注水開發(fā)調(diào)整的方式[1-5]。

為了盡量減小油氣資源的損失,提高氣頂和油環(huán)的采收率,目前一般采取邊部注水補充地層能量抑制氣頂外擴[6-9],屏障注水分隔油氣區(qū)抑制氣頂外擴[10-11],利用水平井并控制臨界產(chǎn)量來改善過早見水、見氣[12-13],以及不同構(gòu)造部位井不同產(chǎn)量來平衡油氣水關(guān)系[14-15]等措施來進(jìn)行調(diào)整。這些方法雖然對延緩氣頂錐進(jìn)和邊水推進(jìn)起到了一定的作用,但是氣頂油藏開發(fā)需要“上避氣、下避水”,開發(fā)政策制定非常復(fù)雜,存在氣竄、層間干擾等問題[16]。本文擬在細(xì)分氣頂油氣藏類型基礎(chǔ)上,對不同類型氣頂油氣藏的不同動態(tài)特征的原因進(jìn)行探討,開展針對性的精細(xì)調(diào)整方案,以獲得更好的調(diào)整效果。

1 油氣藏概況

1.1 油氣藏基本情況

某油氣藏是一個地壘型斷塊構(gòu)造,地層產(chǎn)狀與構(gòu)造走向一致。含油氣層位為古近系沙河街油組,主力儲層中孔中滲,正常溫壓系統(tǒng)。地層流體具有上氣下油的分布特征,低部位具有弱邊水。原油密度為 0.834 2 g/cm3,黏度為46 mPa·s,地下原油黏度為4.09 mPa·s。天然氣成分主要是甲烷,密度為0.683 g/cm3。原始?xì)庥捅葹?2 m3/t。從2011年投產(chǎn)以來,一直采取衰竭式開發(fā)。

1.2 開發(fā)存在問題

隨著開發(fā)的進(jìn)行,出現(xiàn)個別油井氣油比快速上升,部分油井泵吸入口壓力快速下降,邊部有邊水入侵,油井產(chǎn)量快速下降,檢泵周期短等問題。

2 油氣藏類型細(xì)分研究

2.1 氣頂油氣藏細(xì)分研究

根據(jù)地層條件下氣頂與原油的體積比大小,該區(qū)塊從上到下可以細(xì)分為兩類氣頂油氣藏,上部為氣頂能量較大的邊水油環(huán)氣藏,下部為氣頂能量較小的邊水氣頂油藏,見表1。

2.2 氣頂油氣藏開發(fā)特征

2.2.1 初產(chǎn)與自噴期

相對于氣頂油藏,油環(huán)氣藏具有較高的初產(chǎn)和自噴期。油環(huán)氣藏初產(chǎn)一般達(dá)到140 t/d,米采油指數(shù)達(dá)到1.21 t/d·m·MPa,自噴期一般有360 d左右。而氣頂油藏初產(chǎn)一般80 t/d,米采油指數(shù)只有0.95 t/d·m·MPa,自噴期也較短,一般只有180 d左右。

表1 油田油氣藏分類表

序號層位氣頂指數(shù)氣頂能量油氣藏類型1E 2-14.07較大2E 2-23.12較大3E 2-31.84較大邊水油環(huán)氣藏4E 2-40.14較弱5E 2-50.05較弱邊水氣頂油藏

2.2.2 壓力保持水平

經(jīng)過4年多的開采,在經(jīng)歷了初期的壓力急劇下降后,壓力下降速度減緩,總體來說油環(huán)氣藏壓力保持水平較高,目前壓力系數(shù)0.72,而氣頂油藏壓力系數(shù)只有0.59。

2.2.3 氣油比與遞減

開發(fā)初期,兩種類型油氣藏氣油比都能保持相對穩(wěn)定,油環(huán)氣藏在100 m3/t左右,氣頂油藏在60 m3/t左右。隨著開發(fā)的進(jìn)行,油環(huán)氣藏氣油比在保持了一段時間的穩(wěn)定后迅速上升,最高達(dá)到2 000 m3/t,呈現(xiàn)氣侵的特征。氣頂油藏氣油比緩慢上升,并穩(wěn)定在200 m3/t,呈現(xiàn)脫氣的特征,見圖1。

圖1 不同類型油氣藏氣油比變化圖

油環(huán)氣藏氣侵后,油井產(chǎn)量快速下降,月遞減達(dá)到8.7%。氣頂油藏脫氣后,油井產(chǎn)量保持相對穩(wěn)定,月遞減為1.6%。

2.3 分類油氣藏天然能量研究

對于衰竭式開發(fā)氣頂油藏,油藏驅(qū)動能量主要由彈性能量、溶解氣能量、氣頂能量、天然水驅(qū)能量4部分組成。各部分能量可用油藏驅(qū)動指數(shù)來表示,分別為彈性驅(qū)動油藏驅(qū)動指數(shù)(DIc),溶解氣驅(qū)油藏驅(qū)動指數(shù)(DIo),氣頂驅(qū)動油藏驅(qū)動指數(shù)(DIgc),天然水驅(qū)油藏驅(qū)動指數(shù)(DIe),利用物質(zhì)平衡方程計算各指數(shù)大小。

根據(jù)方程計算[17],對于油環(huán)氣藏,目前驅(qū)動能量主要是氣頂能量,占到總能量的88.28%,見圖2。而對于氣頂油藏,驅(qū)動能量主要是邊水能量和氣頂能量,分別占到總能量的56.29%和33.76%,見圖3。兩種油氣藏驅(qū)動能量不同,因此要采取不同的調(diào)整方式。

圖2 油環(huán)氣藏驅(qū)動能量百分比圖

圖3 氣頂油藏驅(qū)動能量百分比圖

3 氣頂油氣藏分類調(diào)整實驗研究

從生產(chǎn)動態(tài)看,上下不同小層的油井,呈現(xiàn)出不同的動態(tài)特征。因此下步考慮細(xì)分油氣藏類型,針對不同類型油氣藏開展研究,提出不同的調(diào)整對策,最大限度地改善開發(fā)效果。

3.1 分類油氣藏天然能量研究

利用彈性產(chǎn)量比,以及采出1%地質(zhì)儲量地層壓力下降情況,對兩類油氣藏天然能量大小分別進(jìn)行定量評價[18]。根據(jù)評價,兩類都是天然能量較充足的類型，油環(huán)氣藏由于氣頂更大,能量相對更充足一些,彈性產(chǎn)量比達(dá)到20.97,而氣頂油藏只有11.41。但整體來看,兩類油氣藏都屬于天然能量較充足型,必須在中后期考慮注水開發(fā)，見圖4。

圖4 油氣藏天然能量對比圖

3.2 分類油氣藏調(diào)整開發(fā)對策

考慮到正是因為兩種不同類型油氣藏的驅(qū)動能量不一樣,才導(dǎo)致了不同的開發(fā)特征和矛盾,首先必須將兩類油氣藏分類開發(fā),不能對兩類油氣藏實行單井同時開發(fā),從而保證油井開采的順利進(jìn)行。其次必須考慮補充能量的開發(fā)方式。為了提高經(jīng)濟(jì)效益,兩套井網(wǎng)協(xié)同開發(fā)兩類油氣藏[19-20]。邊部水井分層注水,分別對兩類油藏進(jìn)行注水;高部位水井只對氣頂油藏注水開發(fā)。這樣對于氣頂油藏,形成面積注水,對于油環(huán)氣藏,形成邊部注水,見圖5。因為考慮到氣頂油藏目前油藏壓力保持較低,存在脫氣的情況,且氣頂較小,需要整體補充地層能量來改善開發(fā)效果。對于油環(huán)氣藏,考慮到目前主要是氣頂外擴引起氣侵,采取邊部注水措施增加油環(huán)壓力,平衡氣頂、油環(huán)壓力來改善開發(fā)效果。

圖5 G油田協(xié)同開發(fā)井網(wǎng)圖

4 氣頂油氣藏分類調(diào)整效果

4.1 分類精細(xì)調(diào)整單井開發(fā)效果

G-4井2013年1月20日投產(chǎn),第一階段射開了2個油層合采(包含1個油環(huán)氣藏油層以及1個氣頂油藏油層)。從圖6開采情況來看,兩種類型的油氣藏合采,氣油比劇烈變化,產(chǎn)油量波動也很大,要頻繁調(diào)整電泵生產(chǎn)制度來保持正常生產(chǎn)。如2013年1月25日,日產(chǎn)油125.16 t/d,氣油比681 m3/t。到了2013年3月29日,日產(chǎn)油降低到74.73 t/d,氣油比降低到249 m3/t。劇烈的生產(chǎn)變化導(dǎo)致泵生產(chǎn)不正常,2014年4月15日絕緣低檢泵,后于2014年9月再次燒泵,檢泵周期只有135 d。

分析認(rèn)為,兩種不同類型的油氣藏能量相差較大,合采容易引起層間干擾,并在井筒內(nèi)形成復(fù)雜油氣水三相流,引起泵負(fù)荷變化太大,導(dǎo)致檢泵周期偏短。第二階段于2014年9月在檢泵時封掉了上部油環(huán)氣藏油層,并補開一個氣頂油藏油層和原氣頂油藏油層合采。投產(chǎn)后,生產(chǎn)2年多來,該井日產(chǎn)油穩(wěn)定在40～50 t/d,氣油比穩(wěn)定在約30～50 m3/t,泵生產(chǎn)保持正常，分油藏類型開發(fā)取得了較好的效果。

4.2 分類精細(xì)調(diào)整開發(fā)效果預(yù)測

根據(jù)綜合地質(zhì)研究與動態(tài)分析研究成果,考慮注水補充能量開發(fā),并細(xì)分層系分類精細(xì)調(diào)整,利用兩套井網(wǎng)協(xié)同開發(fā)油環(huán)氣藏和氣頂油藏。調(diào)整前采出程度5.43%,含水41.57%,且含水快速上升,有進(jìn)一步變差的趨勢。目前已分類精細(xì)調(diào)整注水開發(fā)2 a,采出程度達(dá)到8.31%,含水降低到33.84%,各項指標(biāo)明顯變好。

根據(jù)童憲章院士的水驅(qū)特征曲線(式1)和水驅(qū)童氏圖板,對調(diào)整前后水區(qū)塊最終開發(fā)效果進(jìn)行預(yù)測:

logRwo=A+7.5(R-ER)

(1)

式中:Rwo為水油比;R為采出程度;ER為采收率;A為常數(shù)。

預(yù)測結(jié)果表明,如果不分層系開發(fā),最終采出程度只有30%左右。進(jìn)行分類精細(xì)調(diào)整開發(fā),最終采出程度預(yù)計在35%左右,分類精細(xì)調(diào)整開發(fā)預(yù)計能提高采收率5%,見圖7。

圖7 G油田開發(fā)效果童氏曲線預(yù)測圖

5 結(jié)論

1)對于氣頂油氣藏,應(yīng)當(dāng)根據(jù)氣頂指數(shù)對油氣藏進(jìn)行細(xì)分。對于G油田,可以細(xì)分為油環(huán)氣藏和氣頂油藏。

2)油環(huán)氣藏呈現(xiàn)初產(chǎn)高,壓力下降慢,易發(fā)生氣侵,氣油比上升快,產(chǎn)量遞減大等特征。而氣頂油藏呈現(xiàn)初產(chǎn)中等,壓力下降快,氣油比平穩(wěn),產(chǎn)量遞減小等特征。不同類型氣頂油氣藏,開發(fā)特征差別較大,這種差別主要是因為油藏驅(qū)動能量不同造成的。

3)氣頂油氣藏開發(fā)中后期可采取協(xié)同精細(xì)調(diào)整,對于油環(huán)氣藏,由于開發(fā)主要受氣頂影響,采取邊部注水,平衡氣頂、油環(huán)能量的調(diào)整方式。對于氣頂油藏,氣頂油環(huán)能量較均衡,采取面積注水,整體補充油藏能量的調(diào)整方式。用兩套井網(wǎng)協(xié)同開發(fā),能取得較好的開發(fā)效果。