大庆外围低渗透油田开发技术研究.pdf

第 2 3卷 第 5期 大庆石油地质与开发 【 ． ． I ． I 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 0 40 5 - 0 0 8 5 - 0 3 大庆外 围低渗透油 田开发技术研究 李 莉，韩德金 ，周锡生 大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆1 6 3 7 1 2 摘要在大庆外围 “ 三低”油藏开发实践中，发展 了油藏综合描述技术、优化井网设计、注水开发综 合调整技术和多种开采方式新技术， 提高了储量动用程度和油田采收率，为外围油田有效开发提供 了 有力的技术支持。 关 键词低渗透油田；非达西渗流；井网优化；开发设计；开发调整；开采方式 中图分类号TE 3 4 8 文献标识码A 大庆外围油田的显著特点是低渗、低产、低丰 度，简称为 “ 三低” 油藏。自 1 9 7 9年投入开发以 来，经历了小面积的注水开发试验、快速上产持续稳 产三个阶段 ，逐步形成了从富集区优选 、开发方案设 计到开发调整的开发技术系列。依靠这套技术先后开 发了2 3个油田，年产油量在 4 0 01 0 t 以上稳产了 5 年，成为大庆油田可持续发展的重要组成部分⋯。 1 地震一 地质一 测井多学科油藏综合描述 技术 大庆外围油田多是以岩性为主要圈闭条件的复合 油藏群，断层密集、砂体规模小、油水分布复杂。对 于这类油藏开发的首要问题是搞清构造的变化、储层 的发育情况和成藏规律，提高开发井钻井成功率。为 此，发展了地震、地质和测井综合描述技术，使钻井 成功率由7 9 ％提高到 9 5 ％以上。 1 ． 1 小砂体 、小断层和微幅度开发地震解释技术 识别小断层方法主要是根据小断层在剖面上的反 射特征，依据断层处地震反射记录的关联维变化以及 反射界面的倾角变化，发展了滑动相关倾角扫描和分 形维分析两种识别小断层的方法，确定断层的倾向和 断距大小 J 。微幅度构造解释采用分层厚度叠加构 造解释方法 。 在地震解释系统上，以解释层位时间作控制，提 取有效时窗的多种地震特征参数，并进行数据归一化 预处理，优选出与储层地质变化密切的地震特征参 数。由此确定地震特征参数与储层参数关系。再综合 关联度分析方法、人工神经网络方法 、模糊式识别 方法和油气分形维地震检测方法 ，利用地震资料反 演，综合形成 了基于地震特征参数的储层预测方 法 。 应用该方法能识别5～ 1 0 m的断层，砂体预测符 合率达到了 8 0 ％ 以上。 1 ． 2 复杂油藏测井解释技术 外围油田除发现正常油气水层外 ，还发现大量低 电阻率油气层、含钙薄互层 、油水同层、干层和高阻 水层等。为了提高这些油水层识别精度，首先分析了 油层低电阻率成因机理、含钙薄互层测井响应特点及 高阻水层的导电机理。认为存在高束缚水饱和度型、 薄互层型和泥浆滤液侵入深型 3 种低电阻率油气层类 型。含钙薄互层是因为储层存在分散的方解石结构， 水层存在残余油水层、致密砂岩水层、含钙砂岩水 层，残余油存在是形成高阻水的主要原因。 研制形成了侧向电阻率测井反演技术、测井曲线 高分辨率处理技术、运用模式识别技术 、 “ 可动水” 法建立油水层识别标准和测井综合评价方法 ] 。应 用该方法使外围低阻、含钙、薄互层储油水层测井解 释符合率达到 8 5 ％以上，较原国产资料解释砂泥岩 薄互层 ，解释符合率提高近 l 0 个百分点。 1 ． 3 富集区优选技术 应用现代油气聚集理论，结合地震储层砂体预测 结果和油水层解释结果，研究认为长期发育的继承性 隆起、岩性非均质性的斜坡构造、斜坡上的封闭性断 层遮挡区、高温区及非正常压力分布区是油气有利聚 集带。极大地提高了预测 、识别含油富集区的科学性 和可靠性。 应用地质一 地震一 测井油藏综合描述技术，同时对 钻井实施过程的优化组织和科学管理，使大庆外围油 田开发井的钻井成功率提高了 l 5 个百分点。 收稿 日期 2 0 0 4 4 5 一 l 7 作者简 介 乍 { ji I 9 6 5～ ．殳．⋯ 牺 垃人 ．1 ’ 缄 I 程帅 ，人吠油⋯ 0 公 t ij 黝探 发研究院剐 恐 I ‘ f l O lli 维普资讯 大庆石油地质与开发 I ． ． ． J ． J ． 第2 3巷 第5期 2 低渗透油藏井网优化设计方法 2 ． 1 低渗透油藏有效驱动体系研究 由于低渗透油藏存在启动压力梯度，为非达西渗 流，并且普遍存在具有方向性裂缝。研究表明低渗透 油藏储层渗透率的各向异性 ，导致了储层各向渗流阻 力和有效驱动距离的差异 图 1 。 渗透率 有效驱动距离 渗流阻力 图1储层各 向异性示意图 应用低渗透油藏渗流理论 ，研究了应用矿场实 际资料计算启动压力梯度的方法，确定出了启动压力 梯度与渗透率的关系。如朝阳沟油 田通过对 l 7个区 块生产数据的数学处理获得了启动压力梯度与渗透率 关系式 A 一0 ． 0 2 2 5 I n K0 ． 0 8 4 7 1 式中A 启动压力梯度，M P a ／ m； 渗透率， l 0- ’ m 。 2 ． 2 低 渗透油藏井网优化 2 ． 2 ． 1 井网形式优化 油藏工程理论和数值模拟研究表明，矩形井网线 状注水方式可以避免正方形、菱形和七点法井网的不 适应性。如正方形反九点注水井网，油水井排油井开 发效果差异大，若油水井处于裂缝方位上，水淹快。 七点法注水井网存在死油区驱油效果明显较差等问 题。矩形井网形式由于井排方向与裂缝方位一致，注 水井沿裂缝线状注水，可以提高油井产能和注水井注 水能力，且油水井均可实施压裂措施。综合研究认 为，选择矩形井网线状注水方式是开发好低、特低渗 透油藏的有效井网形式。 2 ． 2 ． 2 井网参数设计 井网参数设计主要是井排方向和井距与排距设 计。井排方 向优选的实质就是使各方向驱替更为均 匀，尽量使不同方向油井见水时间一致。裂缝和基质 渗透率的高低，即 m K ／ K 比值的大小是设计井排 方向的关键。运用优化数学模型，计算出了不同 m 值下的最佳井排与裂缝方向问夹角。计算表明，如果 ≥ ，即裂缝渗透率远远大于基质渗透率情况下， 或 m较大情况下应该沿裂缝方向布置注水井排。 合理井距与排距通常用井排距之比表示 R 2 a 2 e t g o t 2 式中 R 井 排距 比，无 因次；Z 排距，m； 0 井距之半，m 。 令 m ，为使平面波及系数最大，要求 ￡ ￡ 。 j y R 2、 _ 二 3 分析表明，渗透率方向性差异越大，要求井距越 大。排距越小。因此。为保证油井不同方向均匀见 水，对于储层渗透率方向性差异比较明显的油藏，要 求采用不等距井网。 该方法首次在理论上证明了沿裂缝注水向两侧驱 油的合理性 ，推导出合理井排比的计算公式，打破了 长期采用正方形井网反九点注水传统模式。在朝阳沟 油田长气 2 ～ 6等诸多区块得到实际应用，已取得显 著效果。 3 低渗透油藏注水开发综合调整技术 3 ． 1 井网加密调整技术经济界 限 3 ． 1 ． 1 有效驱动排距、井距及井网密度 有效驱动排距为油井达到稳定产液强度时的排 距。根据低渗透非达西渗流理论，推导出有效驱动排 距公式为 c n ／ z r ／ 有效 二 4 有 效 4 式中 有 效 有效驱动排距，m； P w 、 P 分别 为注水井和油井流压，M P a ；c 单位换算 系数； n 排距与井距 的比值，无因次； 稳定采液 强度，t／ d m ；A 启动压力梯度，M P a ／ m。 由此计算出外围油田扶杨油层典型区块的有效驱 动排距在 8 5～ 2 1 0 m之间，有效驱动井距在 1 6 9～ 5 6 8 m之间。相应的有效驱动井网密度在 1 1 ． 3 ～ 4 6 ． 1 口／ k m 之间，均大于原设计的井网密度 1 1口 ／ k m 。 3 ． 1 ． 2 加密井经济极限产量、合理井网密度及可调 厚度下限 根据盈亏平衡原理和外围各采油厂及公司不同的 经济条件，计算出外围油田可加密区块加密井的单井 经济极限产量在 2 2 7 0～ 4 4 6 0 t 之间。根据加密井增 加的可采储量，应用推导出的非达西渗流条件下的采 收率公式，得出加密井经济极限井网密度计算公式。 计算结果表明，外围已开发区块加密井经济极限井网 密度在 1 1 ． 1 ～ 2 5 ． 7口 ／ k m 之间。已开发区块可调厚 度下限葡萄花油层在 3 ． 6～ 4 ． 4 m之间；扶杨油层 及龙虎泡高台子油层在 6 ． 7～1 2 ． 6 m之间。 维普资讯 李 莉等大庆外围低渗透油田开发技 术研究 8 7 3 ． 2 井网加密方式 中渗透萨葡油层该类油层采出程度高、含水 高、剩余油分布零散。主要采用油井排加密油井。 裂缝发育的特低渗透扶杨油层主要为中含水、 受井网与裂缝组合关系及注水方式控制，剩余油连片 分布。井排方向与裂缝走向夹角 1 1 ． 5 o 采用油井排加 密油井、夹角 2 2 ． 5 。 采用不均匀加密油 水井、夹 角5 2 ． 5 。 采用三角形中心加密、夹角 4 5 ． 0 。 采用排间 加密油水井排。 裂缝不发育的低、特低渗透扶杨油层该类油层 采出程度低 、综合含水低、剩余油大面积分布。主要 采用排间加排，配合整体压裂，利用人工造缝实现线 状注水 。 3 ． 3 井网加密的作用 井网加密有 3 个主要作用一是井网加密能提高 水驱控制程度和采收率。加密区平均增加水驱控制程 度 9 ． 8 个百分点，平均提高 6 ． 5个百分点；二是井网 加密能增加有效驱动压差。头台油田茂 1 1 渗透率为 4 ． 8 7 1 0 ～ m ，加密水井排后注采排距由 2 1 2 m缩 小到 1 0 6 m后建立起了有效驱动体系；三是井网加密 能提高采油速度，加密区初期平均提高 0 ． 7 8 个百分 点。另外井网还能减缓老井产量递减和降低注水压 力，减少套管损坏。 4 多种开采方式新技术 为了有效的降低外围油田开发投资，近几年开展 了大量的科学研究和现场试验，其中提捞采油和大跨 距合采已基本成型配套，水平井已在葡萄花油层推广 应用，正在进行注气、热采等现场试验。 4 ． 1 提捞采油和大跨距两类油层合采技术 提捞采油研究表明，随着原油价格上升，经济极 限产量下降，而操作费用上升 ，经济极限产量也下 降。影响捞油周期的主要因素是流动系数和最大承载 能力。流动系数越大，捞油周期越短，而最大承载能 力越大，捞油周期越短 J 。 在合采矿场试验研究中，发展了长跨距油层分 注、比例泵分采技术，基本解决了两套油层干扰等问 题；地化法劈分产量及液面恢复一 模拟回压量油技术 ， 解决了分层段产量测试问题 。 截至 2 0 0 3年外围油田共有提捞井 1 6 7 0口，合 采井3 0 0多口，占总油井数的 2 0 ％。应用这两项技 术使无效油藏得到有效开发。使经济极限产量降到了 1 ． 5 t ／ d以下 。 4 ． 2 高粘稀油油藏蒸汽吞吐和微生物吞吐开采技术 朝阳沟油田原油粘度相对较高，对热能适应性较 强，其原油性质适合蒸汽吞吐。由于微生物吞吐对原 油具有降解作用，结果原油粘度降低，改变油水界面 张力 ，可促进滞 留原油流动。为此，2 0 0 2年在朝 阳 沟油田开展了两口井蒸汽吞吐和 1 3口井微生物吞吐 现场试验 ，2 0 0 3年底两 口井蒸汽吞 吐累积增油量 1 1 2 7 ． 1 t 。 1 3口井微生物吞吐试验中，有效井 1 0口， 有效率 7 6 ． 9 ％。 4 ． 3 特低丰度薄层水平井开采技术 在国内外水平井开发技术调研的基础上，应用油 藏工程方法和数值模拟技术，研究形成了水平井产 能、轨迹、水平段长度设计等方法。研究认为，只要 控制地质储量大于直井控制的5倍以上，水平井的经 济效益就好于直井，水平井注水与水平井采油开发周 期短、阶段采出程度高，开发效果最好，直井注水与 水平井采油次之，水平井注水直井采油开发效果较 差。目前外围在特低丰度葡萄花油层设计了2 1口水 平井，完钻 1 1口。从投产井看，单井超过直井的 3 ～ 5 倍 ，取得了较好效果。 5 结论 1 应用地震一 地质一 测井油藏综合描述技术 ，寻 找有利开发区块，是岩性复合油藏提高开发井钻井成 功率的重要保障。 2 深化渗流机理研究，优化井网设计，可 以 有效提高特低渗透油藏开发效果。 3 井网加密调整的目的是提高水驱控制程度 和建立有效驱动体系，控制产量递减，以进一步提高 油田采收率。 4 “ 三低”油田开发必须以降低投资和操作成 本为目的，因地制宜不断发展各种实用新技术。 参考文献 [ 1 ]巢华庆 ． 大庆外围油田开发技术与实践 [ J ]．大庆石油地质与 开发， 2 0 0 0 ，1 9 5 l 一 3 ． [ 2 ]王彦辉，王欢 ．小断层的识别方法 [ J ]．大庆石油地质与开 发， 2 0 0 0 ，1 9 5 3 1 ． 3 2 ． [ 3 ]秦月霜，陈显森 ． 用优选后的地震属性参数进行储层预测 [ J ]． 大庆石油地质与开发 ， 2 0 0 0 ，1 9 6 4 4 4 5 ． [ 4 ]杨青山，艾尚君，钟淑敏 ．低电阻率油气层测井解释技术研究 [ J ]． 大庆石油地质与开发，2 0 0 0 ，1 9 5 3 3 - 3 6 ． [ 5 ]周锡生，李艳华 ，徐启 ．低渗透油藏井网合理加密方式研究 [ J ]． 大庆石油地质与开发，2 0 0 0 ，1 9 5 2 0 - 2 3 ． [ 6 ]李长禄，崔宝文 ．低产油田应用提捞采油工艺技术探讨 [ J ]． 大庆石油地质与开发， 2 0 0 0 ．1 9 5 5 8 - 6 0 ． [ 7 ]薛凤云，白玉，王德金．大庆外围油田长跨距葡、扶油层合采 工艺技术 [ J ]．大庆石油地质与开发，2 0 0 0 ，1 9 5 5 6 - 5 7 ． 编辑邵宪志 维普资讯