何芬
中海石油(中国)有限公司天津分公司
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2019-04-15
网络出版日期: 2019-09-25
版权声明: 2019 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
基金资助:
作者简介:
作者简介：何芬 高级工程师,1980年生,2002年本科毕业于长江大学石油工程专业,2005年毕业于长江大学油气田开发专业,获硕士学位,现从事油气田开发方面的研究与管理工作。通信地址:300452 天津市滨海新区海川路2121号B座渤海石油研究院。电话:(022)66500951。E-mail:hefen@cnooc.com.cn
展开
摘要
在油田综合调整阶段,针对调整井大多会钻遇不同水淹程度油层,而开发初期制定的避边、底水的射孔方案已不能适用于水淹油层的射孔这一问题,建立了水淹层定量识别图板,根据油藏工程及数值模拟方法设计了机理模型,在结合实际数值模拟模型的基础上,进行水淹油层射孔优化研究,最终得到适用于水淹油层的射孔方案。研究结果表明:对于油层存在弱、中水淹的情况,不需要避射;对于强水淹油层,根据不同的油层厚度应该避射剩余油层的1/3,此时油井的累产油最高。在渤海A油田综合调整过程中应用该方法进行射孔方案的制定,投产的20余口调整井平均产能为93 m3/d,平均含水率小于10%,取得了较好的调整效果,显示该方法对相似油田综合调整期间射孔方案的制定具有一定的参考价值。
关键词：
渤海A油田位于渤海南部海域黄河口凹陷,主要含油层位为明化镇组,属于高孔高渗油藏。该油田受构造、岩性多重因素制约,油气水系统复杂,边底水相对不活跃[1]。平面上受河道摆动影响,纵向上多期河道叠加,油田内部注采关系复杂,该油田注水开发已达7年,已进入中含水阶段,目前含水40%,水驱动用程度高。随着含水上升,老井自然递减加快,该油田整体实施综合调整以确保继续稳产和高效开发。综合调整实施中,新增油井均钻遇不同程度水淹油层。
不同开发阶段射孔方案制定是否科学合理,直接关系着油田开发效果好坏。在油田开发方案实施阶段,制定的射孔原则主要是针对边、底水避射。随着注水开发到一定程度,受注入水波及边、底水影响[2],油藏内部分区域会存在弱、中、强等不同程度水淹,其中受注入水波及影响占大多数,部署调整井钻遇油层会存在不同程度水淹。与开发初期的射孔方案研究相比[3],水淹油层的射孔方案研究更加复杂[4,5],部署调整井在射孔时,已经水淹的油层能否射开,怎样优化射孔才能保障油井累产油最高,尽量避免油层损失,确保油井不仅具有较高产能,同时能有效延缓见水时间和控制含水上升速率。目前国内外学者主要是对开发初期的边、底水避射进行研究,对水淹层射孔研究则相对要少。水淹层射孔方案研究目的在于,通过研究制定科学合理射孔方案,确保调整井实施效果,提高油田采收率。
水淹层射孔方案研究是否正确,首要前提是能否准确认识和判断油层的水淹级别[6,7,8],因此必须首先找到适合本油田的水淹定量化判别标准。
A油田共有20组油水相渗曲线,纵向、平面上均能覆盖主力井区及主力层位(图1)。根据渗流特征将相渗曲线分为3类,其中有18个岩样渗流特征一致归为一类,此外35号岩样、84号岩样为相对高渗,渗流特征有所不同,分别归为一类。将具有A油田代表性的18个岩样相渗进行归一化处理,从含水率与驱油效率关系对比曲线可以看到,35号、84号相渗样本影响基本可忽略,最后选取A油田20组相渗归一化代表油田渗流特征(图2)。
利用图2中A油田的含水率与驱油效率曲线,回归得到含水率fw与驱油效率η关系式:
fw =-149.13η5 +261.8η4 - 165.16η3 +39.567η2 +0.104 8η
根据水淹级别fw范围计算出对应驱油效率η,确定A油田水淹级别判定标准(表1)。当驱油效率大于30%时,判断为强水淹级别。
基于原油粘度、相渗以及物性分布,建立机理模型,进行水淹层射孔方案优化研究。其中渗透率级差最大为8.5,平均渗透率为600 mD,地层原油粘度为11.0 mPa·s,原油体积系数为1.09, 模型网格节点分别为Ny=Nx=20,Nz=12,平面上x,y方向的网格步长均为60 m,油藏为正常温、压系统。
2.1.1 方案设计
基于静态地质认识,方案设计4 m、7 m、10 m不同厚度油层,进行正韵律储集层内部强水淹层避射敏感性研究。
2.1.2 研究结果
对于4 m油层,下部1 m油层强水淹,分别研究上部3 m油层避射0 m、 1 m、2 m的开发效果。结果显示:不避射效果最差,单井累产油、油井初期年产油均最低;避射1 m效果最优,单井累产油、初期年产油均最大(图3)。分析原因认为:强水淹油层不避射,油井含水上升过快,油井过早水淹关井;若避射油层较多,虽然能延缓油井含水上升,但是油井初期产油量低[9],效益不好,同时不能满足海上油田高效开发的要求。
对于7 m油层,下部1 m油层强水淹,分别研究上部6 m油层避射0 m、1 m、2 m、3 m的开发效果。研究结果显示:7 m油层避射2 m, 油井单井累产油量、初期年产油量均最高(图4)。采用同样方法对10 m油层进行射孔优化研究,结果表明避射3 m开发效果最佳。
因此,通过数模机理模型研究得出结论:410 m油层,底部强水淹,油井避射未水淹油层厚度为1/3时,单井开发效果最好。
2.2.1 实际模型建立
基于静态地质认识建立的油田实际地质模型,历史拟合程度高达85%,数模预测油井水淹状况与测井解释吻合度高达90%,用实际模型进行水淹层射孔研究更加符合实际[10],其优点在于考虑构造幅度与实际油田注采井网。以单砂体A 21-1603(图5)为例进行水淹层射孔方案研究,模型地层倾角为2.1°,通过1注1采井网,高部位采油,低部位注水。该砂体油层厚度7 m,纵向分7层,纵向网格步长DZ=1 m,其中砂体最底部1 m油层为强水淹,驱油效率32%。模型中1至6层高部位基本未水淹。考虑油田实际注采井数比1∶2,注采井距400 m,在未井控区域设计1口油井C,C井所在位置底部为强水淹。
2.2.2 方案设计与优选
C井所在位置储集层厚度为7 m,未强水淹油层厚度6 m,地层倾角2.1°。针对强水淹以上油层不同避射程度共设计5个方案,分别为避射0 m、1 m、2 m、3 m、4 m,油藏控制条件均为:初期定日产油量生产,限最大生产压差2.0 MPa,限最大日产液量生产,含水率极限为98%,经济极限为5 m3/d。
研究结果显示,C井避射油层越多,初期日产油量越低,主要是由于避射损失部分油层,如图6所示。对比单井累产油与含水率变化曲线,可以看到C井避射2 m、避射3 m,在含水达到85%后,两条曲线基本重合在一起,均可以通过后期提液达到提高油井累产油的目的(图7)。因此,7 m油层底部强水淹,剩余6 m油层避射底部23 m均可,考虑初期产能,建议避射2 m,即强水淹油层以上剩余油层厚度的1/3。
通过机理模型研究, 410 m油层,如果油层底部强水淹,需从下往上避射剩余油层1/3厚度,开发效果最好。通过实际模型研究,7 m油层,如果油层底部强水淹,亦是从下往上避射剩余油层1/3厚度开发效果最好。结合两种研究方法,制定水淹层射孔方案:对于层内底部强水淹油层,避射强水淹层以上油层厚度的1/3,单井累产油量最高,避射效果最好。
A油田B 12井为2015年9月投产的一口开发井,该井生产的主要层位为明化镇组Ⅱ油层组4-1300砂体,目前主力产层的含水率为40%60%之间,根据水淹等级分类,测井解释结果为弱水淹-中水淹。射孔方案定为:对B 12井的主力层位涉及弱水淹及中水淹的层位全部射开,如表2所示。
表2 B 12井明化镇组Ⅱ油层组射孔数据
| 砂体 | 含油饱和度/% | 综合解释结论 | 射开段斜深/m |
|---|---|---|---|
| 34.5 | 中水淹 | 1 506.21 507.7 | |
| 4-1300 | 43.2 | 弱水淹 | 1 509.51 511.6 |
| 41.2 | 中水淹 | 1 511.61 515.2 |
投产后,B 12井产油95 m3/d,含水率21.2%,达到钻前设计要求,截至2019年2月,该井累产油10.7×104 m3,目前含水率为70.3%。
D 17井是A油田的一口综合调整井,2014年8月投产,共钻遇油层20.0 m。该井生产的主要层位为明化镇组Ⅲ油层组的4-1467砂体,目前两个主力产层的含水率为8%82%之间,根据水淹等级分类,测井解释结果为未水淹-强水淹,射孔方案为:对D 17井的主力层位涉及未水淹和弱水淹的层位全部射开,强水淹层位采取避射,如表3所示。
表3 D 17井明化镇组Ⅲ油层组射孔数据
| 砂体 | 含油饱和度/% | 综合解释结论 | 射开段斜深/m |
|---|---|---|---|
| 53.6 | 弱水淹 | 1 918.41 924.6 | |
| 4-1467 | 63.3 | 未水淹 | 1 926.51 928.5 |
| 36.1 | 强水淹 | 1 931.61 939.2 |
投产后,D 17井产油165 m3/d,含水率6.3%,达到钻前设计要求(图8)。截止至2019年1月,该井累产油20.1×104 m3,目前含水率为54.0%。
(1)结合测井解释的驱油效率与确定的水淹划分标准判断水淹级别,测井解释驱油效率达到30%以上均判断为强水淹。
(2)通过机理模型结合实际模型得到水淹层射孔方案:弱、中水淹油层不需避射;对于层内底部强水淹油层,避射强水淹层以上油层厚度的1/3,单井、累产油最高,避射效果最好。
(3)水淹层射孔方案研究在指导油井射孔的同时,对调整井井位优选有指导作用。A油田在综合调整方案实施过程中,应用效果显著,20余口油井应用该射孔方案射孔后,不仅投产初期具有较高油井产能,平均单井含水率均低于10%,而且可有效延缓油井含水上升,确保综合调整方案的实施效果。整体来说,A油田水淹层射孔方案制定科学、合理,油田开发效果显著,通过了实践的检验。
| [1] |
砂岩底水油藏底水锥进影响因素研究 [J].Factors affecting water coning in sandstone reservoirs with bottom water drive [J]. |
| [2] |
海上油田射孔方案优化研究及应用效果 [J].Offshore oilfield perforation scheme optimization research and application [J]. |
| [3] |
底水油藏开发地质研究 [J].Development of geological research in bottom water reservoir [J]. |
| [4] |
射孔优化设计在油田中的应用 [J].The application of the perforating optimization design in oilfield [J]. |
| [5] |
分层射孔调剖技术在低渗透油田的应用 [J].Application of layered perforating profile control technology in low permeability oilfield [J]. |
| [6] |
薄差水淹层Fisher判别分析方法 [J].Fisher discriminating and analyzing method for thin and poor water flooded layer [J]. |
| [7] |
稠油水淹层识别方法研究:以井楼油田为例 [J].Study on identification method of heavy oil flooded layer:Taking Jinglou Oilfield as an example [J]. |
| [8] |
利用饱和度反演电阻率法定量评价水淹层 [J].Quantitative evaluation of water-flooded layers by saturation inversion resistivity method [J]. |
| [9] |
多层合采复杂水淹层产能预测新方法 [J].The new method of productivity prediction for multilayer commingled water flooded zone [J]. |
| [10] |
水驱多层砂岩气藏射孔层位优化的实用方法 [J].Optimization method of perforated intervals for water drive gas reservoirs with multiple sand beds [J]. |
/
| 〈 |
|
〉 |
