（石油与天然气工程专业论文）孤岛稠油环蒸汽吞吐中后期井网加密技术研究.pdf

孤岛稠油环蒸汽吞吐中后期井网加密技术研究 毛卫荣( 石油与天然气工程) 指导教师：张建国教授 摘要 孤岛油田稠油环油藏目前已进入蒸汽吞吐中后期，油井含水上升加 快、产量递减加大，为减缓产量递减和提高稠油采收率，需要开展井网 加密技术研究。通过综合利用地质、测井、试油试采和生产动态等信息， 运用精细油藏描述技术，重建了孤岛油田河流相稠油油藏地层、构造、 储层、流体及油藏三维地质模型；通过运用动态分析手段，阐述了受边 底水和注入水双重影响的蒸汽吞吐开采特征；通过综合应用油藏工程方 法、数值模拟技术，开展了蒸汽吞吐中后期剩余油分布规律、井网加密 技术界限及井网加密优化研究。研究结果表明：水侵影响降低了蒸汽吞 吐采油速度和采收率，平面上受水侵影响较弱的热采区井间剩余油富集， 纵向上强水侵区域油层上部剩余油富集，弱水侵区域层内剩余油受储层 韵律性及重力作用影响，层内剩余油分布较均匀；孤岛稠油环应采用不 同加密方式，针对基础井网较完善的馆5 稠油环，宜采用直井加密，将2 0 0 2 8 3 m 反九点法井网加密成1 4 1 2 0 0 m 五点法井网，对油水关系更为复杂 馆6 稠油环，宜采用水平井与直井联合优化加密措施。实施后取得了显著 效果，新增可采储量3 1 0 x1 0 4 t ，采收率提高了1 0 2 个百分点；该技术对 于同类稠油油藏高轮次蒸汽吞吐中后期进一步提高采收率有较大的参考 意义。 关键词：蒸汽吞吐，井网加密，开采特征，剩余油，孤岛油田 i i t h es t u d yo fp a t t e r ni n f i l l t e c h n o l o g yf o rt h e d d l e l a s tt i m eo f c y c l i cs t e a ms t i m u l 棚o ni nt h e 丑e a y yo i l l o o po fg u d a oo i l f i e l d m a o w e i r o n g ( o i la n dg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o r ：z h a n gj i a n - g u o a b s t r a e t t h eh e a v yo i ll o o po fg u d a oo i l f i e l di si nt h em i d d l e l a s tt i m eo fc y c l i c s t e a ms t i m u l a t i o n ，t h ec o n t a i n i n gw a t e ro fo i lw e l lr a i s eq u i c k l ya n dt h e d e c l i n eo fp r o d u c t i o ni n c r e a s e i no r d e rt os l o wd o w nt h ed e c l i n eo f p r o d u c t i o na n di m p r o v et h er e c o v e r y ，t h et e c h n i c a lr e s e a r c hi np a r e m i n f i l l m u s tb ed e v e l o p e d t h r o u g hu s i n gg e o l o g y 、w e l ll o g g i n g 、p r o d u c t i o nt e s t a n dp r o d u c t i o np e r f o r m a n c ei n f o r m a t i o na n ds oo n ，w i t ht h et e c h n i q u eo f r e s e r v o i rd e s c r i p t i o n ，i ng u d a oo i l f i e l d ，w cr e c o n s t r u c tt h ef o r m a t i o n 、 s t r u c t u r e ，r e s e r v o i r 、i n f l u e n ta n dt h r e e d i m e n s i o n a lg e o l o g i cm o d e li nt h e h e a v yo i ll o o po ff l u v i a lf a c i e s t h r o u 【g hu s i n gd y n a m i ca n a l y s i s ，i t e l a b o r a t ed e t a i l e d l yt h ep r o d u c t i o nc h a r a c t e rw i t ht h ei n f l u e n c eo fe d g e 、 b o t t o ma n di n p u tw a t e r t h r o u g hu s i n gr e s e r v o i re n g i n e e r i n g 、n u m e r i c a l s i m u l a t i o na n dp r e s e n tv a l u ea n a l y s i st od e v e l o pt h ed i s t r i b u t i n gf e a t u r eo f r e s i d u a lo i l 、t h et e c h n o l o g i c a lb o u n d a r ya n dt h eo p t i m u ms t u d yf o rp a t t e r n i n i i l l d u r i n gt h em i l l e d l a s tt i m eo fc y c l i cs t e a ms t i m u l a t i o n t h ef i n d i n g i n d i c a t et h a tt h ei n f l u e n c eo fw a t e ri n v a s i o nr e d u c e dt h er e c o v e r yr a t ea n d r e c o v e r y t h er e m a i n i n go i lw a sc o n c e n t r a t e di nt h ew e a ki n v a s i o no fw a t e r o f p l a n e 、t h es t r o n gi n v a s i o no f w a t e ro f v e r t i a l t h er e m a i n i n go i lo f w e a k i i i i n v a s i o no fw a t e rw a si n f l u e n c e db yt h er h y t h m i c i t ya n dg r a v i t y ，i ti s u n i f o r mi nt h eb e d i ta d o p t e dt h ed i f f e r e n ti n f i l lm e a n si nh e a v yo i ll o o p s a tt h ec o m p l e t ep a t t e r ni nn 9 5h e a v yo i ll o o p ，而t ht h es t r a i g h th o l e ，t h e w e l lp a t t e r nw a si n f i l l e df i v e s p o to f1 4 1x2 0 0 mf r o ma n t i - - n i n e - - s p o to f 2 0 0 x2 8 3 m a tn 9 6h e a v yo i ll o o p ，t h ew a t e r - o i lr e l a t i o ni sm o r ec o m p l e x ， w h e r et h es t r a i g h ta n dh o r i z o n t a lh o l e sw e r eu s e d w i t ht h ei m p l e m e n t a t i o n o f t h i sp r o g r a m ，g o o dr e s u l t sw e r eg a i n e d ，t h er e c o v e r yo f t h ei r r f i l l e da r e a h a sb e e na d v a n c i n g1 0 2 a n dt h ea d d i t i o n a lr e c o v e r a b l er e s e r v e sw a sa b o u t 3 1 0 1 0 4t t h i st e c h n o l o g yw a si m p o r t a n tf o ri m p r o v i n gr e c o v e r yd u r i n g t h em i l l e d l a s tt i m eo f c y c l i cs t e a ms t i m u l a t i o nf o rt h eh e a v yo i lr e s e r v o i r k e yw o r d s ：c y c l i cs t e a ms t i m u l a t i o n ，p a t t e r ni n f i l l ；p r o d u c t i o n c h a r a c t e r ，r e s i d u a lo i l ，g u d a oo i l f i c l d 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国 石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 签名：乙2 益、一易彩年 午月，p 日签 名：至21 盈)年 午月，p 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：丕兰逸 御年 舻月 ，pe t 导师签名：；垒垒! 虱协m 占年 年月f 矿日 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 选题的目的和意义 河流相储层是我国已发现油田主要的储层类型，也是我国油气最富 集的储油层。我国东部各油田中，河流相储层在各类碎屑岩储油层中占 有重要比例。据不完全统计，河流相储层石油地质储量占我国已开发油 田动用储量的4 6 2 ( 俞启泰等，1 9 9 9 ) 。孤岛油田是我国2 0 世纪7 0 年 代投入开发的大型整装稠油疏松砂岩披覆背斜构造油气藏，主要含油层 系为上第三系的馆陶组，分为上、下两段，主要开发层系为上段的馆3 - 6 砂层组，属河流相正韵律沉积，其中馆3 - 4 砂层组属曲流河沉积，馆5 - 6 砂层组属辨状河沉积“1 。馆陶组原油性质为高粘度、低含蜡、低凝固点 的沥青质石油，其原油粘度的分布规律为顶稀边稠，各小层原油粘度受 小层深度控制，即随小层深度增加原油粘度增加。在开发实践中，孤岛 油田探索形成了多种开发方式并存技术，即：对处于构造高部位的“稀 油”，采用注水或注聚合物开发：对处于构造低部位的稠油区采用注蒸汽 热采开发。 孤岛油田稠油分布在孤岛背斜构造侧翼，纵向上为处于稀油与边底 水之间的油水过渡带，平面上围绕孤岛油田呈环状分布，分为馆3 - 4 、 馆5 、馆6 三个稠油环；具有油层厚度薄( 仅3 l o m ) 、原油粘度大( 5 0 时达5 0 0 0 3 5 0 0 0 m p a s ) 、储层埋藏深( 1 3 l o r e ) 、泥质含量高( 1 5 2 0 ) 、出砂严重、受边底水和注入水影响大的特点，属河道砂热采边际 稠油油藏。1 。按中国稠油蒸汽吞吐开采筛选标准啪，孤岛热采稠油属二等 3 4 类储量，油藏条件较差：按胜利油田标准“1 ，孤岛热采稠油属三类 薄层中渗普通稠油一特稠油，油藏条件远不如单家寺等其它油田。投资 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 经济风险和技术难度大，在国内外尚无成熟的开发理论和实用的配套技 术可照搬套用。在孤岛油田开发初期( 1 9 7 2 年) 曾采取过稠稀油层同时 射开、以稀油带稠油及稠油层与下部水同时射开、以水带油的试验，但 由于稠稀及油水的层间矛盾，常规开采无法正常生产，稠油储量基本未 动用。“九五”以来，从油田开发实际需要出发，针对其独特的油藏特征， 开展了相应配套技术攻关，成功地将厚度仅3 l o m 的边底水薄层疏松 砂岩稠油油藏投入工业性热采开发，到2 0 0 0 年已建成了6 0 万吨的稠油 年生产能力，有力的弥补了产量递减，热采稠油储量的动用已成为孤岛 油田接替稳产的主战场。 但随着油田开发的深入，孤岛油田稠油热采面临着资源接替困难和 高周期吞吐存在的诸多问题，加上受边底水和注入水水侵的双重影响， 热采老区逐步进入高含水、高轮次吞吐开发阶段，油井含水上升加快、 产量递减加大：“十一五”期间孤岛油田稠油新区潜力有限，而蒸汽吞吐 后期接替开采方式仍不明确，规划指标的完成主要仍必须依靠老区调整， 因此，如何进一步提高老区开发效果，最大限度的提高储量动用程度， 是油田开发面l 临的一项重要课题：因此，通过加强高含水、高轮次吞吐 中后期井网加密技术研究，迸一步挖掘稠油剩余潜力，对孤岛油田和整 个胜利油区稠油热采保持稳产高产和提高采收率具有重要意义。 1 2 国内外研究现状和发展趋势 稠油，即高粘度重质原油，中国在5 0 年代就有发现，并在6 0 年代 进行过小型热采试验。由于稠油在油层中的原油粘度高，渗流阻力大， 甚至不能流动，因而用常规技术难以经济有效地开发。在7 0 年代以来， 陆续发现了大型稠油油田，对某些原油粘度相对较低的普通稠油油藏， 采用常规开发方式投入工业性开发。从1 9 8 2 年开始，主要依靠中国自己 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 的技术力量，在引进国外部分先进技术及装备的基础上，大力加强科学 研究，经过“六五“、“七五“及“八五“三个国家科技攻关项目的试验 研究，中国采用注蒸汽热采技术，将过去难以用常规方式开发的稠油油 田相继投入了开发，1 9 9 5 年稠油热采达到了1 1 0 0 万吨。最近十多年来， 中国的热力采油技术发展很快，蒸汽吞吐技术已经稠油商业性开采的主 要方法，深井蒸汽吞吐开采技术已经配套，并具有自己的特点。不同类 型油藏的蒸汽驱先导试验也正在进行中，深层蒸汽驱开采技术正在完善、 配套、提高中，浅层油藏蒸汽驱开采技术已投入工业性应用。 世界稠油的开采以热采为主，以2 0 0 0 年为例，全世界强化采油日产 油3 6 6 x 1 0 4 t ，热力采油日产油2 0 7 x 1 0 4 t ，占5 6 6 ；热力采油中注蒸汽 开采占9 7 ，火烧油层占2 2 ，其它主要为s a g d 、热水驱、电加热等。 近几年来，世界稠油热采技术的进步和发展使稠油开采成本不断下降， 而采收率却不断提高。已形成工业性应用成熟技术主要有：蒸汽吞吐、 蒸汽驱、火烧油层技术( 应用有限) ；开展矿场先导试验技术主要有：蒸 汽辅助重力泄油( s a g d ) 、水平压裂辅助蒸汽驱技术( f ：a s t ) ：前沿研 究的热采技术主要有：蒸汽与非凝析气推进技术( s a g p ) 、水平注空气 技术t h a i 。 从全国和世界范围看，蒸汽吞吐是目前国内外大部分稠油油田采取 的开发方式，国内目前已形成了不同类型稠油油藏蒸汽吞吐开发技术， 如：深层气顶、巨厚块状稠油油藏( 辽河高升油藏) ，边底水活跃的块状 稠油油藏( 胜利单家寺油田) ，多油组厚互层边水稠油油藏( 辽河锦4 5 块) ，多油层薄互层状稠油油藏( 辽河杜6 6 块) 。但对象孤岛油田稠油环 这样具有原油粘度大、储层厚度薄、泥质含量高、油层易出砂、受注入 水和地层水双重影响热采边际稠油油藏，投资经济风险和技术难度大， 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 如何进行注蒸汽有效开发，在国内外尚无成熟的开发理论和实用的配套 技术可照搬套用。 从查阅大量文献来看，目前国内外采用蒸汽吞吐开发的油田大都已 进入吞吐中后期，基本上处在高含水高轮次开发阶段，采出程度低，剩 余储量多。目前分析吞吐后稠油剩余油分布规律的方法较多，但对受水 侵影响的薄层稠油吞吐后剩余油形成机理、分布规律并未进行深入系统 的研究；国内外对井网加密技术一向较为重视，但针对稠油油藏，特别 是薄层边际稠油油藏研究较少，如薛文河等研究了热采配套措施，但对 井网未作深入研究，凡哲元等研究稠油油藏的井网优化，但对边际稠油 井网形式未作深入研究。 1 3 存在的问题及主要研究内容 1 3 1 存在问题 ( 1 ) 孤岛油田馆5 - 6 稠油环蒸汽吞吐中后期剩余油分布复杂，急需 总结一套适用疏松砂岩稠油油藏井网加密提高采收率优化设计技术； ( 2 ) 孤岛稠油环受水侵影响大，并非所有区块、所有单元都能开展 井网加密，需要开展井网加密目标区的优选，在此基础上优化设计完成 8 0 口稠油热采加密井； ( 3 ) 为提高稠油热采开发效果，要保证所钻新井新增年产油能力达 到2 0 x1 0 4 t ，加密调整区块采收率提高3 5 个百分点。 1 3 2 主要研究内容 ( i ) 目标区块储层精细地质研究 ( 2 ) 蒸汽吞吐开采特征研究 ( 3 ) 蒸汽吞吐中后期剩余油分布规律研究 ( 4 ) 蒸汽吞吐中后期井网加密优化研究 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第l 章前言 1 4 采取的研究方法、技术路线及关键技术 1 4 1 研究的方法及技术路线 本课题采用研究与应用相结合的思路，运用多学科理论和方法，综 合利用地质、测井、试油试采和生产动态等信息，最大限度地运用计算 机手段，以储层精细地质模型和蒸汽吞吐开采特征及剩余油预测为核心， 深入研究了孤岛河流相稠油油藏地层格架、构造模式、沉积模式及储层 非均质性、隔夹层的成因类型、分布特征及空间展布，进一步研究了河 流相薄层边际稠油的形成机理、分布规律，揭示了蒸汽吞吐中后期河道 砂储层剩余油分布规律和控制因素，明确潜力及挖潜方向。在这个基础 上，应用数值模拟技术对井网加密进行研究，并编制科学合理的加密调 整方案，形成一套适合孤岛油田薄层稠油油藏热采中后期的井网加密优 化配套理论和技术。从而达到不断提高稠油蒸汽吞吐采收率、增储上产 的目的( 图卜1 ) 。 图1 1 孤岛油田馆5 - 6 井网加密研究流程图 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第l 章前言 1 4 2 关键技术 ( 1 ) 精细三维地质模型建立和剩余油分布定量研究技术 重建了孤岛油田稠油环热采加密目标区地层、构造、储层、流体及 油藏三维地质模型，客观地反映了加密区复杂油藏的地质规律和油水分 布规律；同时，通过采用生产动态综合分析、热采数值模拟等方法和技 术，对孤岛油田蒸汽吞吐中后期剩余油分布进行了定量研究，明确了潜 力及挖潜方向。 ( 2 ) 井网加密优化设计技术 对储层物性较好、基础井网较完善、油层厚度较大、油层层数较多 的馆5 稠油环，通过优化设计，在原2 0 0 2 8 3 m 反九点法井网剩余油富 集的对角之间进行加密，加密成1 4 1 2 0 0 m 五点法井网。针对馆6 稠油 环存在着油层厚度薄、泥质含量高、储层非均性大、油层更易出砂、水 侵影响大及油水关系更为复杂的特点。为最大限度提高储量动用程度， 根据馆6 稠油环储层发育特征，制定了采用水平井与直井联合优化加密 的措施，即：1 ) 直井或斜井开发区域：在夹层发育多油层区域；2 ) 水平 井区域：在夹层消失的单油层区域；3 ) 直井与水平井联合开发区域：过 渡区域采用联合布井。 1 4 2 研究特色 本课题研究成果具有以下特色 ( 1 ) 建立了河流相边际稠油油藏精细地质模型，阐明了边际稠油形 成机理和分布规律； ( 2 ) 深入研究了受注入水和地层水双重影响下的薄层边际稠油油藏 蒸汽吞吐开采特征及剩余油分布规律和分布模式； ( 3 ) 根据稠油环热采区不同部位水侵方式的差异，提出并采取“用、 排、停、堵、避”相结合的综合治理水侵措施，提高了稠油热采产量， 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 降低了含水上升率，为井网加密创造了有利条件； ( 4 ) 率先采用反九点法与五点法相结合、直井与水平井联合的加密 井网技术，改善和优化了孤岛河流相薄层边际稠油油藏的热采井网，形 成了一套较为完整的河流相薄层边际稠油蒸汽吞吐中后期井网加密技 术，对油田开发提高采收率具有重要的指导意义，并取得了显著的经济 效益和社会效益。 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 第2 章储层精细地质研究 本课题以岩心分析、沉积微相研究成果为前提，利用测井响应特征、 砂体的空间分布特点、组合规律，重建了孤岛油田河流相储层地层、构造、 沉积、流体及油藏三维地质模型，揭示储层非均质性对剩余油分布的控制 作用，明确了稠油资源潜力，为蒸汽吞吐中后期井网加密奠定了基础。 2 1 运用“三元三维”技术进行统层对比，实现了单砂体识别 该技术通过充分利用计算机，进行三维岩性、岩相及油水三种地质 因素地层对比技术。首先是确定对比标准井：制定能够反映工区地层沉 积旋回变化规律、电性特征明显、测井曲线可靠的标准井作为地层对比 的参照井；其次是确定等时面深度：依据骨架对比剖面统计工区沉积等 时面对应地层深度，为下一步进行等高程法对比作准备：最后是建立三 维地层电性曲线模型：对于布井密度较高的工区，利用计算机三维可视 化建立多井电测曲线、多井三维模型，进行三维统层闭合性对比。其对 比方式主要有岩性、岩相、油水关系和异常层位四种，通过由邻井到井 排再到全区( 图2 1 ) 。 图2 1 三元三维地层对比流程 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 “三元三维”技术使地层对比更直观，更简单，也更精细。对于开 发进入中后期阶段的油田，一方面有了基础分层数据，另一方面又需要 更精细的认识地下静态地质情况，“三元三维地层对比”就显得非常有用。 其对比方法主要是应用沉积旋回和等厚切片法划分沉积单元、应用 等高程法划分沉积时间单元，建立了河道叠置砂体细分对比、下切砂体 细分对比、薄层砂体的细分对比、相变细分对比及闭合对比等多种模式 ( 图2 - 2 ) 。通过应用“三元三维”地层对比技术，将孤岛油田馆5 6 砂层原 来的1 0 个小层进一步划分为1 3 个沉积单元和3 1 个时间单元，实现了单 砂体的识别和划分。 图2 - 2 馆上段河流相储层对比模式图 2 2 建立了密井网条件下的微型构造及配置模式 井网加密特别是水平井加密对油层顶面构造描述要求非常严格，在 深度上微小的误差就可能导致水平段不能够在有效储层内穿行甚至水平 井钻井的失败，对于薄油层( 厚度3 - 4 m ) 热采水平来说，水平段一般要 求距顶、底2 m ，有的甚至1 m 。因此对水平井区进行构造和断裂系统精 细研究就显得非常重要。在充分利用所有动静态资料的基础上，对油田 的构造断裂系统和构造形态进行再认识，尤其需要对水平井设计位置的 构造做深入细致的工作，在井斜、补心、海拔校正的基础上，实现了目 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 的层顶、底面微构造图的空间展布( 图2 3 ) ；一方面帮助分析微构造与 剩余油的关系，另一方面为数模提供精确的构造模型。 图2 - 3 中一区水平井顶底微构造空间展布图 同时，微构造的形态对薄油层水平井挖潜也是至关重要的，在分析 不同的微构造与剩余油分布和油井生产状况的关系时，特别强调砂体顶 部和底部形态的组合模式的控制作用，总结出了顶底双凸型、顶凸底平 型、顶平底凸型、顶底均为鼻状凸起型、顶凹底平型、顶底双凹型、顶 平底沟槽型等8 种主力小层顶底微构造组合配置模式嘲( 图2 - 4 ) ，其中前 4 种为有利的储油区，油井生产情况较好。 图2 4 孤岛油田微构造配置模式 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 2 3 建立河道砂储层沉积模式，为平面剩余油研究奠定基础 孤岛油田馆5 - 6 砂层组为辫状河沉积，心滩为主要储集层，垂向上 二元结构不明显，平面上为泛连通体，落淤层及高渗透层使砂体连通性 复杂。分为河床、堤岸、河漫及废弃河道四种亚相及河床滞留沉积、河 道、边滩、天然堤、决口扇、河漫湖泊八种微相m ( 图2 - 5 ) 。 图2 - 5 辫状河测井相图版 不同的沉积微相由于沉积环境的变化、水动力条件不同导致岩性物 性均有较大变化，因此不同的沉积微相其剩余油分布有较大的差别。在 单井相分析的基础上，建立不同微相的岩电解释模式，并建立微相分布 特征和不同含水期油水分布的关系，利用丰富的测井资料和取芯资料， 采用定量识别模式实现了河流沉积微相研究的精细化、自动化( 图2 6 、 2 7 ) ，来研究目的层的平面和空间微相分布。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 图2 - 6 定量识别技术与传统方法划分沉积微相优势对比图 图2 _ 7 孤岛油田中一区馆5 3 1 沉积微相分布图 2 4 开展夹层空间构型研究，深化了储层内部结构认识 河流相储层的隔夹层是形成储层流体流动非均质的主要原因之一， 隔夹层研究是储层非均质性研究和油藏地质模型建立的重要组成部分。 2 2 1 夹层概念 夹层是指分散在单砂体内的相对低渗透层或非渗透层，有沉积夹层 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 和成岩夹层两种大类型，常称岩性物性夹层，沉积夹层主要为泥岩和粉 砂质泥岩组成，可在曲流河的点坝砂体内成斜变层面的夹层，也可在辫 状河的河心滩内部溢岸砂体内形成平行层面等两种沉积夹层类型。成岩 夹层是成岩作用中再生矿物沉淀充填形成致密的砂岩层，多为泥质砂岩 组成的夹层。厚度多较小，一般为几厘米至几十厘米，夹层在横向上延 伸的规模也常较小啪。油藏的储集砂体内夹层几何形态、空间分布、产 状和非均质性都直接影响砂体宏观规模的垂直和水平渗透率的比值，控 制宏观、微观剩余油形成和分布。夹层岩性有泥质夹层( 及泥砾岩夹层) 、 钙质夹层、沥青质夹层等三种类型。 2 2 2 夹层的测井曲线特征及其识别 ( 1 ) 夹层的电性特征 根据孤岛油田岩心观察结果和隔夹层的岩性、物性特征，研究区河 道砂储层夹层主要分为泥( 粉) 质夹层、钙质夹层和物性夹层三大类。 根据取心井的岩心、薄片和扫描电镜等资料较容易正确识别上述三类隔 夹层。但是，一个油藏的取心井资料十分有限，而测井资料却较普遍。 因此，应用岩心标定测井资料，建立不同类型夹层的测井识别划分标志 是识别、划分、描述和预测井内、井间夹层分布最好的、应用效率最高 的方法。孤岛油田河道砂储层三类隔夹层的测井响应特征如下。 泥质夹层 岩性主要包括泥岩、页岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。这类夹层在纵 向上出现的频率相对较高，泥质隔夹层在测井曲线上主要反映为泥岩特 征，具体表现为自然电位靠近基线，微电极幅度明显下降，幅度差几乎为 零或很小：深侧向电阻率下降为邻层的5 0 9 6 以上；声波时差高值，一般在 4 0 0 us m 以上：井径曲线明显扩径( 图2 8 ) 。 1 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质研究 钙质夹层 图2 - 8 泥质夹层在测井曲线上的典型特征图 这类夹层主要与沉积物碳酸盐胶结作用、溶解作用等成岩作用不均 匀性有关，分布随机性较强，在纵向上出现的频率相对较小。钙质夹层 导电性差，密度大，渗透率低，在测井曲线上表现为：深侧向电阻率高 于或接近油层电阻率；微电极比值超过邻层的1 2 倍以上，呈尖峰状； 声波时差明显低值，一般小于3 0 0 1 1s m ，井径曲线无扩径( 图2 9 ) 。 物性夹层 s p i3 n i2 m l 图2 - 9 钙质夹层在测井曲线上的典型特征图 该隔夹层的泥质含量也很高，但含有砂、砾，含油性可至油斑，性 质复杂。其测井曲线特征为：微电极曲线介于泥岩和钙质夹层之间，有 一定的幅度差；自然电位幅度低，自然伽玛值升高( 图2 - 1 0 ) 。 1 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章储层精细地质巫窒 图2 1 0 物性夹层在测井曲线上的典型特征图 ( 2 ) 夹层的物性特征利用研究区单层试油井段资料，分析了每米采 油指数与渗透率之间的关系，当渗透率为2 0 x1 0 一胛2 时，每米采油指 数为零。因此，渗透率小于2 0 1 0 1 朋2 的层段基本上是非有效层。毛 细管曲线的排驱压力与渗透率关系表明：当渗透率小于2 0 x1 0 。朋2 时， 排驱压力明显增大，说明孔喉连通性变差，孔喉半径明显变小，流体流 动能力降低，成为非有效层。 根据孤岛油田中一区取心井的储层参数资料，作出了储层孔隙度 渗透率关系曲线( 图2 1 1 ) ，对渗透率与孔隙度的关系进行了二次曲线拟 合，经过计算，拟合的二次曲线模型的复相关系数为0 7 8 7 4 7 。在方差 分析表中，f = 8 8 9 6 1 7 3 ，显著性概率s i g n i ff = o 0 0 0 0 5 m ) 的情况下，避射厚度 越大越好。如：中1 8 x 2 3 井，2 0 0 1 年7 月射开馆6 3 上部油层5 4 i n ，避射 下部油水同层1 3 8 m ，在周围老井含水达到9 5 以上情况，该井投产后日 产油2 4 t ，含水仅5 6 9 ，无水产油量达到了2 5 0 0 t 。 总之，通过开展以水侵综合治理为主的热采老区配套技术应用，减 缓了产量递减和含水上升率，使馆5 热采区老井产量递减率由2 0 9 下 降到了8 9 ，含水上升率由2 8 5 下降到了o 6 8 ，增强了油田稳产基 础。 3 l 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 第4 章剩余油分布规律研究 4 1 蒸汽吞吐剩余油研究方法与技术 通过采用油藏工程分析、热采数值模拟、密闭取芯等方法和技术， 对孤岛油田蒸汽吞吐中后期剩余油分布进行了系统研究，对蒸汽吞吐加 热半径、温度场、含油饱和度变化进行了定量研究，阐明河流相储层蒸 汽吞吐中后期剩余油分布规律和控制因素，平面上受水侵影响较弱的热 采区井问剩余油富集，纵向上强水侵区域油层上部剩余油富集，弱水侵 区域层内剩余油受储层韵律性及重力作用影响，层内剩余油分布较均匀。 4 1 1 油藏工程方法与技术 通过对稠油注蒸汽开发动态分析，充分认识油藏开采特征，重点是 搞清不同开发阶段、不同井网条件下蒸汽吞吐的开采规律、水侵影响规 律，尤其是含水上升规律、油藏能量、压力水平、产能及存在的问题等， 并作出准确的评价。在此基础上，利用注采法( 累积产油一累积注汽) 、 水驱特征曲线法、综合法( 根据油井的生产动态，对同热采单元油井分 别采用注采法和水驱特征曲线法) 、产量递减曲线法、经验公式法、同 类油藏类比法等多种手段和途径进行采收率预测，对蒸汽吞吐中后期平 面上、纵向上剩余油分布规律及影响因素进行系统研究；同时通过水侵 量计算、水驱前缘推进位置、含水等值图分布、产量劈分等对井区剩余 油分布进行定性、定量研究，对井区剩余可采储量给出定量评价。 4 1 2 数值模拟方法与技术 通过热采数值模拟软件研究驱替机理，通过历史拟合研究剩余油分 布，由于目前计算机速度的限制，流行的商用热采软件计算的节点少， 一般热采模拟主要以井组和小区块为主，通过模拟典型单元来研究整个 3 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 油田的剩余油分布规律，同时通过运用数值模拟对不同井网条件下蒸汽 吞吐的温度场j 压力场、含油饱和度的变化情况进行了研究。 4 1 3 密闭取芯法 通过密闭取芯的方法，研究取芯井位置储层驱油效率、水淹状况， 从而研究取芯井位置的剩余油分布，该研究结果比较直观、可靠。 4 1 4 测井解释法 通过打更新井，比较新老井的测井曲线变化，研究剩余油分布。随 着测井技术的开展，象核磁共振、p m d 测井技术，都为研究剩余油分布 提供了技术支持。 稠油油藏剩余油研究与稀油油藏相比，由于稠油油藏注入介质及原 油性质的特殊性，即使是在稀油油藏比较成熟的技术方法，在稠油油藏 中不适用或存在局部性。如数值模拟方法，在稀油油藏可以开展全油田 的精细油藏描述，而稠油油藏目前还局限在井组和典型单元规律上，如 密闭取芯方法，稀油油藏存在大量的密闭取芯井，而稠油油藏目前的密 闭取芯井则很少，这便限制了该技术应用范围。因此，受多方面的制约， 稠油油藏剩余油提出的定量化及精细程度必然比稀油油藏差。 4 2 蒸汽吞吐剩余油分布规律 4 2 1 平面剩余油分布规律 采用油藏工程、密闭取芯、数值模拟及动态监测方法，通过对稠 油环分区块研究，揭示了剩余油在平面上的分布规律。总体表现为： 平面剩余油多集中在井问、并网未控制区域及动用程度较差的部位。 ( 1 ) 井网未控制区域、动用程度较差的部位为平面剩余油的主要 富集区 依据油藏精细描述成果，对开发效果较差的孤气9 块建立了全区 3 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 的网格模型( 图4 一1 ) 。通过数值模拟研究，从孤气9 两个主力油层的 剩余油饱和度分布图也可以看出，由于孤气9 动用程度较差，主力油 层n 9 4 2 层和n 9 4 3 层整体剩余油饱和度都较高，平均剩余油饱和度在5 0 以上( 图4 2 ) ，剩余油储量主要分布有效厚度较大的中部。 图4 一l 孤岛油田孤气9 断块网格模型 图4 - 2 孤岛油田孤气9 断块n 9 4 3 剩余油饱和度场分布图 ( 2 ) 蒸汽吞吐剩余油主要分布在井问 井间剩余油形成机理 蒸汽吞吐作是一种以弹性开采为主的热采方式，其泄油主要在井 周围，对稠油油藏由渗流规律可知，只要热量波及到的区域，启动压 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 力梯降低，原油流动性变好，通过数值模拟研究，吞吐中后期的加热 半径为6 0 8 0 m ，目前各油藏一般为2 0 0 2 8 3 m 的九点法井网，井间大 部分区域处于原始油藏温度，由于启动压力存在，此区域原油流动性 差，这样在吞吐井间剩余油较为富集( 图4 - 3 ) 。 图4 3 井间剩余油形成机理模式图 解析法计算和数值模拟均表明，蒸汽吞吐加热半径有限，井间剩 余油富集“” 应用玛克斯一兰根海热量平稳及传导方程，计算了不同原油粘度及不 同油层厚度下的加热面积及最大加热半径“，如表4 - 1 所示。在5 0 c 时 粘度为5 0 0 0 m p a s 、油层厚度为1 5 m 的油层，吞吐8 个周期( 累积注汽 量为2 7 0 0 0 t ) ，最大加热半径为3 9 m , 吞吐1 0 个周期( 累积注汽量为 3 5 0 0 0 t ) ，最大加热半径为4 4 m ，注入汽量相当于半径为4 4 m 圆形孔隙 体积的0 8 4 倍。 3 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 表4 一l不同原油粘度及油层厚度下的波及系数及加热半径 原油粘度( m p a s ) 5 0 0 01 0 0 0 03 0 0 0 0 油层厚度( m ) 1 01 5 2 01 0 1 52 0l o1 52 0 加热半径( m )5 04 4 3 9 4 54 03 84 33 53 4 波及系数 o 5 30 5 30 5 30 6 30 6 30 6 3o 7 lo 7 1o 7 1 在吞吐周期数和每米油层注汽量相同的情况下，厚度越大，则加热 面积越小；原油粘度越高，加热面积也越小。当油层厚度为1 0 i n ，5 0 时原油粘度1 0 0 0 0 m p a s 时，吞吐l o 个周期( 累积注汽量为3 5 0 0 0 t ) ， 蒸汽吞吐最大加热半径为4 3 m ，与解析法计算结果相差不大( 图4 - 4 、 4 5 ) 。 图4 - 4 注蒸汽后最大加热范围 图4 - 5 注周期末加热范围 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 油田东区n 9 5 蒸汽吞吐数值模拟温度场表明：在吞吐3 2 4 0 天( i 0 个周期) 后，2 0 0 m 反九点法井网井排之间建立了热连通，储量得到动用， 对角井之间，仍有一定的区域未被加热和动用，存在较大潜力( 图4 - 6 ) 。 图4 - 6d 3 5 1 2 井区吞吐3 2 4 0 天温度等值线图 图4 - 7 孤岛中二北中2 4 检5 3 3 、中2 5 检5 3 3 取心井平面位置图 3 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 取心井及动态监测资料表明，距离吞吐老井6 0 m 外剩余油富集 中二北在2 0 0 0 年1 1 月距吞吐井中2 4 5 3 3 井附近8 0 m 处打了一口 密闭取芯井中2 4 - 检5 3 3 井( 图4 7 ) 。分析密闭取芯井的驱油效率， n 9 5 驱油效率低，平均驱油效率仅为2 1 6 。据经验公式计算，中2 4 5 3 3 井吞吐5 个周期的加热半径应在4 8 m 左右，故在距中2 4 5 3 3 井8 0 m 处 蒸汽尚未波及到，n 9 5 3 为见水级别，n 9 5 4 为弱见水级别，该井点剩余 油富集，剩余油饱和度在5 3 5 7 ；加密后，2 0 0 4 年1 0 月距吞吐井中 2 5 5 3 3 井7 5 m 处打了一口密闭取芯井中2 5 - 检5 3 3 井( 图4 7 ) ，分析 表明该密闭取芯井的平均驱油效率为3 0 5 ，比加密前的密闭取芯井 的驱油效率高8 9 ，由此说明中2 5 一检5 3 3 井已经受到一定的波及， 井间剩余油有所减少，但仍较为富集。 分析统计了孤岛油田n 9 5 稠油环投产时间相当、地质条件变化较小 的3 3 对新老对子井剩余油饱和度变化情况，在老井油层厚度为l o m 左右、 吞吐5 - - 6 个周期后、平均单井注汽量在1 1 一1 5 1 0 4 t 时，随着新井 与老井距离的增大，新井含油饱和度下降幅度逐渐减少，距离在3 0 m 以 内，新井含油饱和度降低了1 6 7 个百分点，距离在3 0 - - 5 0 m 左右时，新 井含油饱和度降低了1 2 8 个百分点，距离超过6 0 m 后，新井含油饱和度 仍高达近6 0 ，与老井相比仅降低了3 5 个百分点，说明油层基本未动 用，距离蒸汽吞吐老井6 0 m 外剩余油富集( 表4 2 ) 。以2 0 0 4 年中二中 n 9 5 稠油热采调整为例，新钻的中2 9 x 5 2 5 井为位于周围有4 口老井的 2 0 0 m 正方形井网中心，老井吞吐了5 8 个周期，中2 8 - - 3 2 6 井为一口1 9 8 8 年完钻的其它层系生产井，距离新井中2 9 x 5 2 5 井为5 0 m 。从新老井测井 曲线看( 图4 - 8 ) ，n 9 5 3 感应电导率均为5 0 m s m ，折合电阻率为2 0 q r a ， 新老井测井解释含油饱和度分别为6 2 3 、6 2 8 ，基本未变化。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 表4 - 2 新井和老井不同距离时的含油饱和度变化情况表 与吞吐老统计井数 老井吞老井平均老井含油新井含油饱和度 周期单井注汽量饱和度饱和度差值 井距离( ) ( 口) ( 次)( i 0 t )( ) ( ) ( ) 3 0 以内 541 1 26 6 54 9 81 6 7 3 0 一5 0351 1 5 6 4 3 5 1 5 1 2 8 6 0 一8 0461 5 5 6 3 4 5 9 93 5 1 0 0 - 1 1 0651 1 46 3 76 1 22 5 1 3 0 - 1 4 01 561 3 86 4 26 3 11 1 图4 8 新老井测井曲线对比图 同时，p n d 剩余油测井资料也表明，蒸汽吞吐加热半径有一定范围， 6 0 m 外含油饱和度基本不下降，以中3 6 n 6 1 井p n d 测井为例，该井距离 热采老井中3 6 - - 5 0 8 井为6 5 m ，从其p n d 测井成果图可以看出( 图4 9 ) ， 处于1 2 5 6 4 m - 1 2 6 7 3 m 的稀油注水开发的n 9 4 4 层( 稀油) ，含油饱和度仅 为3 9 5 ，为强水淹特强水淹，而处于1 2 9 1 4 m - 1 2 9 7 1 m 稠油热采开发 3 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章剩余油分布规律研究 的n 9 5 4 层含油饱和度仍高达为6 0 5 ，与原始含油饱和度6 1 1 相比，仅 下降了0 6 个百分点。 图4 9 孤岛油田中3 6 n 6 1 井p n d 测井图 4 2 2 纵向剩余油分布规律 纵向剩余油分布与注入蒸汽质量、油藏类型和储层非均质性有关。 当注入蒸汽质量较好，在井底仍为蒸汽，注入地层后，由于蒸汽的超 覆，在油藏顶部油藏加热效果好，温度高，动用程度高。如果注汽质 量差，尤其孤岛稠油油藏埋深大，一般1 3 0 0 m 左右，蒸汽热损失大， 蒸汽到井底多为低干度和高温热水，这样由于重力作用，热介质一般 在油藏中下部，加热油藏中下部，中下部动用程度相对高些。同时