低阻油层高效开发层位优选方法研究与应用——以羊二庄油田为例
武小娜
中国石油大港油田公司第二采油厂

作者简介:武小娜 工程师,1986年生,2009年毕业于西安石油大学勘查技术与工程专业,现在中国石油大港油田公司第二采油厂主要从事油藏开发工作。通信地址:061103 河北省黄骅市南大港管理区第二采油厂。E-mail:4344646612@qq.com

摘要

挖掘低阻油层潜力对油藏高效开发至关重要。由于低阻油层电阻率与水层相近,传统测井解释结论易误导开发技术人员的判断,导致其潜力被忽视。为此,对羊二庄油田近15年油井开发措施效果进行了深入研究与总结,通过重新开展测录井评价,并结合油藏生产规律,建立了低阻油层新评价标准。在此基础上,融合静态参数(电阻率、录井显示、有效厚度、声波时差)与动态参数(可采储量采出程度),构建了综合因子 λ及层位优选图板,确定了 λ≥117为高效开发层位阈值。实际应用表明,在羊二庄油田实施补层措施井14口,初期日增油116.8 t,累计增油7 895 t,措施成功率提升至85%以上,有效释放了低阻油层潜力,实现了增产增效。该技术不仅显著提升了对低阻油层的识别精度和效率,也为低阻油层油井开发提供了关键技术支撑,对提高同类油藏开发效果具有重要的现实意义。

关键词: 低阻油层; 层位优选; 评价标准; 综合因子; 羊二庄油田; 高效开发
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Study and application of efficient development horizon optimization method for low-resistivity oil layers:Taking Yangerzhuang Oilfield as an example
WU Xiaona
The Second Exploit Factory of PetroChina Dagang Oilfield Company,Huanghua,Hebei 061103,China
Abstract

Tapping the potential of low-resistivity oil layers is crucial in reservoir development. Because the resistivity of low-resistivity oil layers is similar to that of water layers,traditional well logging interpretation conclusions can easily mislead development technical personnel's judgments,causing its potential to be overlooked. Therefore,an in-depth study and summary of the oil well measures implemented in Yangerzhuang Oilfield over the past 15 years were conducted. By re-conducting well logging and mud logging evaluations and combining them with reservoir production law,the new evaluation criteria for low-resistivity oil layers have been established. On this basis,by fusion of static parameters (resistivity,mud logging shows,effective thickness,interval transit time) and dynamic parameters (recovery percent of recoverable reserves),a comprehensive factor of λ and a horizon optimization chart were constructed,determining that λ greater than or equal to 117 is the threshold for efficient development measures. The practical application shows that in Yangerzhuang Oilfield,14 wells implemented the measure of increasing the perforated intervals. In the initial stage,the daily oil production increased by 116.8 t,and the cumulative oil production increased by 7 895 t. The success rate of measures has increased to over 85%,effectively tapping into the potential of low-resistivity oil layers and achieving increased production and efficiency. This technology not only significantly improves the accuracy and efficiency of identifying low-resistivity oil layers,but also provides key technical support for the optimization of measures for developing oil wells with low-resistivity oil layers,which has important practical significance for improving the development effects of similar reservoirs.

Keyword: low-resistivity oil layer; horizon optimization; evaluation criterion; comprehensive factor; Yangerzhuang Oilfield; efficient development
0 引言

低阻油层在我国各大油田普遍存在, 尤其在老油田剩余油中占有相当大的比例。低阻油层的形成通常与复杂孔隙结构、高含水饱和度、特殊矿物成分及高地层水矿化度等因素密切相关。这类油层由于电阻率低、油水关系复杂, 传统的测井解释方法难以准确识别和评价, 给油田开发带来了巨大挑战。随着我国油田开发逐步进入中后期, 低阻油层作为重要的接替资源, 其高效开发已成为稳定油田产量的关键所在。然而, 低阻油层的开发面临多重技术瓶颈:一方面, 由于低阻油层电阻率特征与水层相近, 精准区分油水层难度大, 容易导致措施选井选层失误; 另一方面, 低阻油层通常岩性细、物性差、能量不足, 常规增产措施效果有限。目前, 国内外研究不仅缺乏对低阻油层的量化识别标准, 而且与长期生产动态数据之间存在脱节, 无法针对不同成因低阻油层的特异性建立个性化增产技术体系。因此, 构建一套量化识别低阻油层且密切结合生产动态信息的低阻油层层位优选方法, 对于提高低阻油层开发效益、挖掘剩余油潜力具有重要现实意义。

本文以羊二庄油田为例, 通过分析低阻油层的地质特征及开发难点, 综合当前多种有效的开发技术, 形成了一套适合该油田低阻油层的量化识别与动态响应相结合的高效开发层位优选方法, 旨在为现场应用提供理论指导和技术支持。

1 区域地质概况及低阻油层开发面临挑战
1.1 区域地质与开发现状

羊二庄油田位于黄骅坳陷羊二庄鼻状构造东北部, 为赵家堡断层下降盘上的一个逆牵背斜(穹隆背斜)构造, 纵向上发育层系较多, 主要开采层系为明化镇组和馆陶组。该区明化镇组和馆陶组平均有效厚度10.4 m, 孔隙度26.8%~33.8%, 渗透率1 490~3 938 mD, 属于高孔高渗储层。油藏埋深1 339~2 191 m, 含油不连片, 受构造、岩性双重控制。经过40余年的开发, 目前已进入特高含水(94.3%)、高采出程度(可采储量采出程度90.8%)开发阶段[1]。该油田低阻油层主要集中在明二、明三、馆一、馆二油层组。

1.2 低阻油层地质特征

低阻油层是指电阻率接近或低于相邻水层的油气储层, 其形成往往受多种地质因素控制。从沉积环境来看, 低阻油层多发育在河流相沉积、薄互层及复杂岩性油藏中, 具有明显的非均质性强的特点。从成藏机制分析, 低阻油层常发育于构造幅度较低的部位, 油水分异不充分, 多呈现油水同层的特征。从物性条件看, 低阻油层普遍具有高含水饱和度与复杂孔隙结构等特点, 这些因素共同导致其电阻率偏低。

在上述地质背景下, 羊二庄油田低阻油层的低阻成因主要是岩性细和泥质含量高。受沉积旋回与沉积环境的控制, 岩石中细粒成分(粉砂)增多, 导致地层中微孔隙发育, 微孔隙和渗流孔隙并存, 从而造成其电阻率较低[2]

1.3 开发面临的主要挑战

低阻油层的开发主要面临三大技术难题:识别评价难度大、措施适应性差异和开发效果预测不确定性。

在识别评价方面, 由于低阻油层的电阻率响应特征不明显, 传统的测井解释方法符合率低[3], 尤其是对于电阻率低于6.5 Ω · m、气测全烃小于1.5%的特低阻低气测油层, 常规方法难以准确识别, 容易造成油气层遗漏或误判。

在措施适应性方面, 低阻油层由于天然能量不足、孔隙结构复杂, 常规增产措施效果不稳定[4]。例如, 羊二庄油田明二7、明三2小层低阻油层表现为岩石细粒成分(粉砂)增多, 微孔隙发育, 与渗流孔隙并存, 形成了复杂孔隙网络。产能方面表现为低能、出砂, 即使采用防砂措施, 也常出现油层不产液的情况。

在开发效果预测方面, 由于油水关系复杂、渗流机理特殊, 低阻油层的开发动态响应难以准确预测, 加之缺乏针对性的开发技术政策, 进一步制约了开发效果的提升。

2 低阻油层重新识别与潜力评价
2.1 低阻油层解释标准的建立

准确识别和评价低阻油层是高效开发的前提。近年来, 基于多源融合测录井等静态资料与生产动态等信息的综合评价方法, 逐渐成为低阻油层识别的有效手段[5]。具体而言, 就是重新评价测井资料和复查录井显示, 同时结合低阻油层井历史生产数据来升级低阻油层解释的标准。

Z 5-18-1井明二9小层电阻率为7.3 Ω · m, 声波时差为376 μ s/m, 按原标准解释为油水同层, 但历史试油日产油12 t, 综合含水15%, 实际表现为油层特征, 因此认为原有的测井评价标准偏低, 不适合本油田低阻油层的挖潜。为此, 对该油田62口井测井资料进行了重新评价, 同时结合样本井的录井资料, 分析全烃值是否显著升高及烃组分是否齐全, 观察岩屑/岩心油斑、油迹显示等。将电性、含油性与岩性信息结合对比[6], 只要形成“ 低电阻率下存在明确油气显示” 的证据链, 即可做出初步判断, 再通过已实施油井措施来证实[7]。例如:Z 4-16-4生产井明三2小层电阻率仅为5.5 Ω · m, 与下部水层(4 Ω · m)差异极小, 但岩屑录井见荧光-油斑显示, 气测全烃由背景值0.1%升至2.5%, 组分C1-C4齐全, 同时自然伽马值较高, 指示泥质含量高。据此综合分析认为, 高泥质导致的高束缚水饱和度是该层电阻率低的主因。该层油气显示丰富, 测试结果日产油3 t, 综合含水65%, 证实其为油水同层。

综上所述, 电阻率(Rt)是区分油水层的直接电性指标, 基于62口井的统计结果, 确定本油田低阻油层的新标准如表1所示:各层位油层统一为Rt≥ 6.5 Ω · m; 油水同层标准因层位而异, 明二6-7小层为4.5~6.5 Ω · m, 明二9和明三1-3小层为5.0~6.5 Ω · m。这一新标准较原有解释标准(油层Rt≥ 8 Ω · m)显著降低。据此, Z 5-18-1井明二9小层由原标准解释的油水同层升级为油层。

表1 羊二庄油田低阻油层电阻率与声波时差判断标准
2.2 动态开发的潜力评价技术

测录井多元评价是从静态资料锁定了低阻油层目标, 但是“ 潜力有多大、范围有多广” 的问题需要动态潜力论证的支撑, 即井区注采连通情况与剩余油分布情况的评价。

在羊二庄油田, 从低阻油层井区的历史邻井产油数据入手, 结合注水井吸水剖面资料、示踪剂资料, 研究注水见效情况, 对井区累计产油量进行劈分计算, 同时结合数值模拟等判断剩余油分布规律, 最终计算出低阻油层井区剩余可采储量。以明二9小层为例, 计算得其平均单井剩余可采储量约0.9× 104 t, 该值直接决定了挖掘潜力和经济效益。以此为基础, 该油田以具备低阻油层特征的水层、油水同层和水淹层(明二、明三、馆一、馆二油层组)为对象, 对28个井区、15个单砂层的生产规律与电测响应参数进行分析, 重新刻画砂体展布范围[8], 明确了明二9、明三2、馆一3、馆二2等9个小层的剩余油富集方向。

基于上述动态分析结果, 量化了各目标砂体的可采储量采出程度(R值), 将该参数作为核心动态指标, 用于后续层位优选。

3 低阻油层高效开发层位优选图板建立

低阻油层层位优选应综合考虑油藏地质静态特征、生产动态表现、剩余可采储量评价和经济可行性四大类因素[8, 9], 其中:油藏地质静态特征包括测录井响应、储层物性等; 生产动态表现包括井网完善程度、产量递减规律等; 剩余可采储量评价包括砂体范围、砂体储量评估等; 经济可行性则涉及投入产出比、技术成本等。将四大因素综合考虑, 建立了一套适用于羊二庄油田的动静态结合的低阻油层层位优选图板。对羊二庄油田62口补层措施井进行统计分析, 根据电阻率与日增油的关系图(图1)、有效厚度与日增油的关系图(图2)找出高产规律, 即电阻率为7.5~30 Ω · m、有效厚度集中在1~7 m之间。然后根据日增油量大小对电阻率(Rt)、录井显示(L)、有效厚度(h)、可采储量采出程度(R)4项参数分别赋值, 建立评分标准(表2), 并采用声波比( ΔAC=目标层声波时差值/已知油层声波时差值)替代声波时差实测值, 以消除不同井、不同仪器间的系统误差。综合储层质量的静态参数(RtLh、 ΔAC)与储层潜力的动态参数(R), 构建综合因子λ [10]

λ=FRtFLFhΔACFR

式中: FRt为电阻率分值; FL为录井显示级别分值; Fh为有效厚度分值; ΔAC为声波比, 直接参与计算; Fh为有效厚度分值; FR为采出程度分值。

图1 羊二庄油田补层措施日增油与电阻率关系图

图2 羊二庄油田补层措施日增油与有效厚度关系图

表2 羊二庄油田低阻油层补层措施前期评分标准

根据羊二庄油田62口已实施措施井的层位综合因子λ 与日增油数据, 构建了该油田低阻油层高效开发层位优选图板(图3)。由图3可见, λ 值与日增油呈明显正相关关系。当λ < 117时, 日增油普遍低于5 t; 当λ ≥ 117时, 日增油显著提升, 多数井超过5 t。据此得出在羊二庄油田低阻油层层位的综合因子λ 至少在117以上补层措施见效的概率更高, 可为现场层位优选与开发决策提供定量依据。

图3 羊二庄油田低阻油层高效开发层位优选图板

4 应用实例与效果分析

针对羊二庄油田河道发育窄, 砂体不连片的现状, 在完成层位优选后, 对确定的有利层位提前植流场补充地层能量[11]; 对岩性细导致出砂严重的井, 优化防砂施工参数, 有效恢复油井产能。依托精准层位优选配合“ 一井一策” 的精准管理, 实现本区低阻油层高效开发。

4.1 Z 7-17-4井层位优选

通过测录井多元评价与层位优选, 最终优选出Z 7-17-4井明二9小层, 其电阻率为7.3 Ω · m, 声波时差为352 μ s/m, 录井气测组分较全, 全烃值为12.2%, 岩性为灰色油迹细砂岩, 通过生产验证证实了该层可升级为油层。根据评分标准计算其综合因子为123.6(表3), 满足层位高效开发条件(λ 值在117以上), 故实施补层单采明二9-1、明二9-2小层, 初期日产液16.7 m3, 日产油15.4 t, 含水8%, 日增油15 t, 阶段累计增油3 105 t, 实现了低阻油层高效开发。

表3 Z 7-17-4井措施前综合因子评价
4.2 低阻砂体实施规模开发

在羊二庄油田, 通过油层复查单井措施的成功实施, 以点带面, 以面成块, 成功发掘了低阻单砂体的隐藏潜力。通过井网部署实现整体开发, 新动用地质储量63.2× 104 t, 提高了低阻油藏的采收率。完成了39个单砂体的油层复查研究, 优选出明二7、明二9、明三2、馆一1、馆二2等6个潜力单砂体。制定措施方案18口, 已实施14口, 初期日增油116.8 t, 累计增油7 895 t, 预计增储89.3× 104 t。应用建立的层位优选图板, 对羊二庄油田14口补层措施井进行了效果验证, 其中:综合因子λ ≥ 117的井共12口, 措施成功率85%以上; λ < 117的井共2口(主要目的是为了拓展未动用砂体潜力)。这表明λ =117作为高效开发层位阈值具有较好的区分效果, 验证了该方法的有效性。

与此同时, 近年在明二9小层部署Z 7-18-3H水平井实施储层专打, 成功钻遇水平段137 m, 解释油层107.8 m, 通过先期注水1口、后期同步转注1口完善井网, 投产初期日产油31.6 t, 含水21%, 阶段采油9 406 t, 为油田低阻油藏开发打开了新篇章。

5 结论

本文系统分析了低阻油层的地质特征及开发难点, 整合了多种有效开发技术, 形成了一套油藏特征与动态响应相结合的低阻油层高效开发层位优选方法, 主要结论如下:

(1)建立低阻油层测井解释新标准, 将油层电阻率下限从8.0 Ω · m降至6.5 Ω · m, 识别准确率可达90%以上。

(2)构建融合动静态参数的综合因子λ 及层位优选图板, 确定λ ≥ 117为高效开发层位阈值, 实现了开发效果的量化预测。

(3)应用该方法, 实施补层措施井14口, 初期日增油116.8 t, 累计增油7 895 t, 措施成功率达85%以上。

该方法实现了低阻油层识别从定性到定量的转变, 为类似复杂油藏的潜力挖掘提供了可复制的技术路线。现场应用表明, 该方法能有效提高措施实施成功率和增油效果, 对老油田稳产增效具有重要的实践意义。

编辑 卜丽媛

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