石油大学-断块油藏开发新技术

杜庆军等 复杂断块油藏开发新技术 复杂断块油藏开发新技术 杜庆军 陈月明 石丽娜 1 袁士宝 中国石油大学 华东 石油工程学院 1 中国石油大学 华东 数学与计算科学学院 山东 东营 257061 摘要 摘要 针对复杂断块油藏的复杂性 系统阐述了近年来复杂断块油藏开采中的新技术 如地层测试 细分层系 改善水驱效果的智能决策及油藏经营管理等 地层测试适用于早期地层复杂性的判断 测试油 藏参数 确定区域边界 利用最优分割法对开发层系进行细分 有利于消除层间差异 提高采收率 改善 水驱效果的智能决策对各种措施进行优化 达到合理配置的目的 油藏经营管理强调多学科 技术相结合 注重开发决策的整体性 达到利润的最大化 关键词 关键词 复杂断块 新技术 地层测试 细分层系 油藏经营管理 Abstract Aimed at the complexity of the complex fault block reservoir this paper systematically explains the new technologies applied in the development of complex fault block reservoir in recent years which include formation testing strata subdivision intelligence decision system for improving water flooding and reservoir management etc The formation testing is applicable to the judgment of the formation complexity in early stage it can test the reservoir parameters determine the shape of the reservoir With the optimal segmentation method the strata are subdivided which can eliminate the difference between layers and then improve the oil recovery The intelligence decision system can optimized all kinds of measures and then get the best scheme The reservoir management emphasized the combination between the multi disciplines and the multi technologies it attaches much importance to the integrity of development decision and then get the maximum profit Keywords Complex faulted reservoir new technology formation testing strata subdivision reservoir management 主要受断层作用形成的油气圈闭都称为断块油藏 同属于一个断裂带形成的含油气断 块油藏往往划归在一起称为断块油田 复杂断块油田是表明断块切割复杂程度的一种特殊 分类 通常认为含油面积小于 1km2的断块油藏 且地质储量占油田储量 50 以上的断块 油田 称为复杂断块油田 我国东部发育着以断块为特点含油丰富的油气区 分布众多的 断裂构造带形成多种复杂的复式构造油气田 目前 胜利 辽河 大港 华北 中原等油 区复杂断块油田占相当大的比例 为石油工业的发展 做出了重大的贡献 1 复杂断块油藏经过多年的开发 积累了大量的经验 勘探 开发滚动发展技术是断块 油藏开发的有效方法 但随着开发的不断深入 逐渐暴露出许多新问题 将复杂断块油藏 作为一个整体开发将是该类油藏开发的有效途径 2 1 复杂断块油藏开发中的问题 作者简介 杜庆军 1979 年 6 月生 现为中国石油大学 华东 油气田开发专业博士生 联系方式Email duqj01 杜庆军等 复杂断块油藏开发新技术 复杂断块油藏以其含油区域复杂而开发困难 以中石化断块油藏来看 经过多年的开 发 主要暴露出的问题有 3 1 含油层系多 断块之间储量富集程度差异大 油水关系复杂 由于地质作用的影响 形成了断块间含油层位不一致 含油贫富差异大 每个断块有 独立的油水系统 油水关系复杂 同一断块各含油砂层组无统一的油水界面 甚至一个油 砂体就有一个油水界面 有的断块油藏油水界面多达数十个 给油藏开发带来很大的困难 2 储层物性 原油性质 油层产能差别大 断块间 层系间原油性质变化较大 由于油藏的渗滤条件 原油性质存在着显著差异 油层产能差别也很大 断块油藏储层物性差异较大 如东辛油田主力含油层系沙二段储层 油层空气渗透率在 0 16 6 0 m2 平均在 1 2 m2 原油粘度变化范围在 1 8 10 7mPa s 地 面原油粘度为 15 807mPa s 3 断层多 断块多 断块小 构造复杂 低序级断层描述与组合难度大 断块油田构造的主要特点就是其内部断层极其发育 形成众多的断块油气藏 以东辛 油田为例 油藏被大小不一 纵横交错的断层分割成 195 个断块 其中含油断块 128 个 层间组合相当困难 4 含油井段长 层系多 层间非均质性严重 断块油藏含油砂层组非常多 往往都有多套开发层系 生产厚度很大 断块层间渗透 率级差较大 导致层间采出程度和吸水能力差异大 2 复杂断块油藏开发新技术 针对复杂断块油藏开发过程中所暴露出的问题 提出了许多有效的方法 主要有 地 层测试技术 细分层系技术 改善水驱效果的智能决策技术以及油藏经营管理 2 1 地层测试技术 地层测试技术对于复杂断块油田早期判断油藏的复杂性显得尤为重要 3 通过不稳定 试井方法 利用在开井生产和关井恢复压力过程中连续测量井底压力变化 油藏工程师们 能够分析出一口井四周供油区域的有效渗透率和近井地带可能发生的地层污染 或改善 状况 在一定条件下 还能应用压力恢复曲线的变化趋势来判断一口井四周供油区域的边 界 断层 边水 气顶 特征 结合钻井取心和地震学资料 估算产油井的供油面积的大 致形状和储量的规模 这样就可以在复杂断块油田的滚动勘探开发中少打低效井 通过对地层测试资料的分析 一般可以获取如下主要参数和信息 原始地层压力 地层有效渗透率 储层的孔隙结构性质 不渗透边界的大致形状及最近边界的距离 表明井底受污染情况的表皮系数 油井的流动效率 地层的污染系数或堵塞比 措 施效果的评价 油井控制的动储量 2 2 细分层系技术 随着注水开发的不断深入 油层孔隙结构 孔隙度 渗透率 润湿性等方面均发生了 杜庆军等 复杂断块油藏开发新技术 明显变化 加上流体非均质性的影响 使得油藏各方面的非均质程度进一步加剧 开发矛 盾更为突出 特别是层间矛盾表现突出 集中表现为降低采收率 降低油田开发经济效果 及油水井生产注水能力 水井不同层位吸水能力差异过大 导致层间水驱状况不均衡 特 别是油藏进入特高含水开发期后 层间矛盾进一步加剧 高渗透层储量动用程度高 而中 低渗透层采出程度低 其潜力得不到有效的发挥 影响整个油藏开发经济效益的提升 对 于多油层复杂断块油藏来讲 开发过程中的层间矛盾始终是影响开发的主要矛盾 精细油 藏描述和开发研究表明 即使含水大于 90 以后 剩余油潜力仍然是主要在层间差异上 影响层间干扰的因素主要包括地质因素和开发因素两个方面 多油层 多种沉积相带是层 间各向异性的基本原因 油层物性和原油性质差异大是层间干扰的主要因素 大段合采合 注是造成层间干扰的主要开发因素 层系细分的主要原则有 只要单井控制储量高于经济极限 可以把具有经济产能的 单油层以上的油层划分为单独的开发目的层 但对于渗透率较低或具有气顶或底水的油层 其最小厚度应相应的增加 每一套独立的开发层系必须有良好的隔层分开 隔层厚度大于 2 5m 同一套层系主力层不宜超过 3 4 层 小层不宜超过 10 层 有效厚度不易超过 20m 只要经济 上合理 一套层 系所含的油层数 应尽可能少 以 减少层间干扰 粘度较高 渗 透率高的油层必 须与低粘度 低 渗透的油层分开 同一套层系中 油层渗透率级差 不宜大于 5 平 均单层突进系数 不宜超过 2 0 同一套层系的油 层比采油指数相 差不大于 2 倍 同一套层系中 油层压力要相近 具有同一驱动类 型 对构造相 对简单 含油面 积大于 0 5km2的 静态因素 原油物性 储 层物性 开发厚度等 动态因素 剩余油 采油 指数 含水 压力等 层间干扰因素研究 层间干扰定量化研究 渗 透 率 孔 隙 度 有 效 厚 度 粘 度 含 油 面 积 相对 吸水 强度 采 油 指 数 剩余 可采 储量 含 水 率 压 力 层次分析法给出权重 参数无量纲化处理 合成综合指数 最优分割法聚类分析 形成最佳分割组合 初步部署 进行经济评价 进一步优化开发层系 开发方案部署 不满足 不满足定量化判断 静态因素 原油物性 储 层物性 开发厚度等 动态因素 剩余油 采油 指数 含水 压力等 层间干扰因素研究 层间干扰定量化研究 渗 透 率 孔 隙 度 有 效 厚 度 粘 度 含 油 面 积 相对 吸水 强度 采 油 指 数 剩余 可采 储量 含 水 率 压 力 层次分析法给出权重 参数无量纲化处理 合成综合指数 最优分割法聚类分析 形成最佳分割组合 初步部署 进行经济评价 进一步优化开发层系 开发方案部署 不满足 不满足定量化判断 图 1 断块油藏细分层系技术思路图 杜庆军等 复杂断块油藏开发新技术 区块 油层具备条件的可划分开发层系 复杂 破碎断块不宜细分层系 可根据动态监测 作局部调整 下层系井网调整以打新井为主 上层系井网充分利用老井 以利于简化管 柱 层系划分重组是要建立在对储层性质正确认识的基础上的 而对于描述处于高含水开 发后期的多油层复杂断块储层 所涉及的参数是复杂的 单一的任何一个参数都不能全面 表征储层的性质 因此 引入综合指数法 对各层性质进行描述 进而根据所选的数学分 类方法 最优分割法 对层系进行重组划分 根据断块油藏的特点及现场资料的统计状况 选择如下指标表征储层的性质 静态指标 渗透率 孔隙度 有效厚度 粘度 含油面积 动态指标 相对吸水强度 采油指数 剩余可采储量 含水 压力 给出各样品的评价指标之后 需对各参数进行无量纲化 以剔除不同量纲之间的影响 选择最大 最小值方法对各参数进行无量纲化处理 在计算出各评价样品各项参数的评价 得分值后 应根据评价目的对各项参数给以不同的权重 体现各参数的不同的重要程度 我们选择层次分析法作为确定权重的方法 将无因次矩阵和权重向量进行合成 最终得出 我们所需的静态指标 动态指标和综合指标 层系的优化与组合是多油层复杂断块油藏高含水开发后期改善开发效果的基础 而影 响层系优化组合的地质因素和开发因素较多 无法以某一种主要参数来划分开发层系 必 须以综合各种参数进行综合评价 故我们采用综合指数法 在根据综合指数对各对象进行 分类时 分类的标准和方法都是多种多样的 根据多方面的调研我们合理地采用聚类分析 法来完成这一任务 对断块油藏进行合理的细分 具体的分类步骤如图 1 所示 2 3 改善水驱效果的智能决策技术 随着断块油田开发的深入 大部分 都已进入了高含水期 但是油田采出程 度并不高 油田开发的三大矛盾 层 间矛盾 层内矛盾和平面矛盾十分突出 油藏水驱动用程度低 很大一部分原油 仍留在地下 随着油井含水率升高和地 层物性变差 老井的综合递减逐步上升 增产 增注措施的效果逐步变差 经济 效益下降 这一时期油田开采难度加大 措施的施工量也很大 断块油田开发的 目标集中到如何降低含水 稳定采油量 或减缓产量的递减 为了最大限度地改 善油田开发经济效益 提高最终采收率 实现油田稳产措施的优化组合 从而得 到最优的油田开发调整方案 对高含水 注水开发效果评价 调整方向及措施 措施规划 效果预测 措施配置方案 单井措施排序 提高采收率目标及每种 措施贡献率 满意 结束 是 否 注水开发效果评价 调整方向及措施 措施规划 效果预测 措施配置方案 单井措施排序 提高采收率目标及每种 措施贡献率 满意 结束 是 否 图 2 改善水驱效果的智能决策技术研究思路 杜庆军等 复杂断块油藏开发新技术 期措施规划与配置进行研究成为油田开发领域一项极为重要的工作 改善水驱效果的智能 决策技术的提出可以有效优化断块油田措施的设计 合理规划与配置措施实施 改善水驱效果的智能决策技术的主要内容包括 油田开发调整的宏观决策研究 包括开发层系的重新评价及重组 开发井网的适 应性分析 注采系统的分析与调整 措施效果分析 包括增油量分析和增加采收率分析 工艺措施的宏观规划研究 在满足产量 含水等一系列技术经济目标条件下 实 现措施的优化配置 措施的单井配置研究 包括措施的适应性筛选 数据库的建立及模糊优选的内容 高含水期油田开发调整的宏观决策软件的编制 注水开发效果评价包括 开发技术指标 生产管理指标 经济效益指标 开发调整方 向与措施的内容包括 油田开发后期宏观调整知识获取与分类 专家系统的实现等 计算 出合理指标 将实际的开发指标与合理开发指标对比 通过模糊决策的方法推理出结论 措施规划要求建立措施规划数学模型并求解 进而进行规划 效果预测可以采用时间序列 分析法对产量进行预测 措施配置方案需要建立措施筛选标准库 最后专家经验确定提高 采收率目标及每种措施的贡献率 研究思路如图 2 所示 2 4 油藏经营管理 油藏管理是在一定的管理环境下 将目前已有的工艺技术应用到一个已知的油藏系统 通过优化开采并降低资本投资和作业费用来最大限度地提高经济效益 4 集约式的油藏经 营管理是指将技术 经济与管理等学科相结合 多学科的协同与综合 以求达到最好的经 济效益和开发效果 复杂断块油藏开发过程强调集约式的油藏管理具有十分重要的意义 正是由于复杂断块油藏的复杂性 在整个勘探 开发滚动发展的过程中 有组织地把油气 藏开发相关的众多学科 技术集约成一个整体 统一在一个项目组中 实行统筹规划和集 约经营 对复杂断块油田各个开发阶段进行目标设立 方案部署和调整 经济优化 方案 实施 工艺措施及流程的选择 动态监测 效果评价和方案调整 以提高复杂断块油田的 采收率 并获得最大的经济效益 具体可表述如下 1 勘探与开发紧密结合 地球物理 油藏地质 油藏工程等专业相互依赖 在断块油田开发全过程中成为不可 分割的整体 复杂断块油田滚动勘探开发程序要求勘探与开发更紧密结合 相互渗透 一 个复杂断块构造带发现之后 在对断块区进行评价阶段 开发就应早期介入 收集一切油 气显示 根据测试资料初步确定压力系统 油气水界面等 利用现代高精度地面 钻井 测井 测试技术 尽可能地提高油藏描述的综合水平 对勘探 开发的战略布局做出研究 并随着情况变化不断完善滚动勘探开发的部署 并且随着项目的实施进行 始终贯彻勘探 与开发相互渗透 使复杂断块油田开发达到最佳开采效果 2 复杂断块油田滚动开发中 既要有总体部署 不同阶段又要有灵活多变的实施方 案和调整方案 杜庆军等 复杂断块油藏开发新技术 复杂断块油田的开发 首先对一两个大的断块区或一个构造带进行油藏评价 对不同 的区块进行分类 明确简单区 复杂带和富集区 形成整体的规划部署 井以此作为油田 地面建设骨架工程的依据 断块油田在总体规划部署方案指导下分步实施 往往开始是编 制初步的开发方案 随后实施开发方案 试采方案 注采方案 这些方案并不是同步的 但又是互相联系的 随着不同方案的实施 认识在深化 方案也逐步完善 油田的调整方 案总的趋势是层系不断细分 井网逐步加密 通过不断地协调注采关系 提高水驱控制储 量 水驱动用程度 达到较长时期的高产稳产 3 根据不同断块单元的地位 分别制定经营管理的策略 每个断块油田中 复杂断块油藏类型很多 要根据储量的大小 开采的难易程度 制 定出不同经营管理的技术政策界限 储量大 较整装的断块是油区的主体 可以保持一定 的速度 以保证全区有较长的高产稳产期 对于井浅 气油比低 具备高产的小断块 不 追求稳产 采用较高的采油速度 分期分批实施高速开采 对于井深 低产 开采难度大 的断块 要进行先导试验 进行工艺技术攻关 拿出开发这类油藏的办法 作为产量接替 的后备 同时在开采过程中 使各个断