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油层水驱优势向识别方法评述

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油层 优势 识别 方法 评述
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2009 年第 1 期 · 石油科技论坛 53油层水驱优势向识别方法评述中国石油吉林油田公司勘探开发研究院李迎九 刘运成 吴 伟摘 要 : 伴随油田注水开发时间的推移, 油、 水井注采关系确立—成熟—恶化, 油井水淹—明显—加重—关闭, 油层纵横向水淹状况复杂、 恶化, 由此而引发油田开发中的 “三个矛盾” 加剧, 严重影响油田的开发效果。因此, 在水淹初期、 甚至更早时期, 发现、 识别与分析注入水驱的优势向, 揭示其注采平面上和纵向上的非优势水驱方向和层段, 找出剩余油的分布、 富集区域, 对于实现油田长期稳产、 高产, 提高水驱采收率都是至关重要的。 本文根据作者多年来从事油田开发的实践经验, 对目前矿场生产中常用的一些注入水驱优势向识别方法进行了点评, 以为同行商榷。关键词 : 油田开发 水淹识别 油藏监测 动态分析 剩余油分布统计数据显示, 中国石油原油年产量中有 70% 左右来自于开发 10 年以上的老油田。 其中, 含水大于 80%的油井年产量占见水井总产量的 ; 含水大于 80%的油田剩余可采储量占总剩余可采储量的 。 由此可见, 老油田或者说含水大于 80% 的特高含水油田, 对国内原油总产量保持稳定和稳中有升是何等的重要,研究这类油田的开发潜力是非常必要的。老油田目前存在主要问题集中反映在两个方面 :一是可采储量的采出程度高, 平均达到 74% ; 二是综合含水高, 平均 85 %左右。 这就是所谓油田开发中的“双高” 问题。 “双高” 使地下剩余油高度分散化、 高度复杂化。 分析和识别注入水的优势方向, 明确注入水在储层中的流动规律和滞留位置, 找出剩余油的分布及其富集区域, 以便利用工艺和化学方法对其调堵和改造, 挖掘生产潜力, 对于矿场来说是相当重要的一项日常工作。一、 常用的水驱优势向识别方法油田注入水的运动不外乎朝着两个方向 : 纵向和横向, 即井筒与层段内的纵向运动和注采单元内的平面运动。 据此, 分析方法有单井点分析和注采井间分析 ; 从分析所依据的资料类型来分, 有静态分析和动态分析。 目前比较适用的方法主要有静态与动态两大类、 9 种方法 (图 1 )。李迎九 等 : 油层水驱优势向识别方法评述静态方法主要是从储层静态参数方面寻找有利于注入水流动的方向性规律, 包括油田或区块的古环境(沉积相) 及砂体展布分析、 裂缝发育方向与密度的状况分析和单井电测曲线分析等。动态方法主要是利用油田生产中所采集的动态资料来分析水的运动规律, 包括单井点的两个剖面监测以及其他过套管测井资料的对比分析、 储层流体中离子 (包括人工注入的离子) 浓度变化的监测分析、 追踪水驱前缘推进的微地震检测和常规的注采动态反应分析等技术方法。静态分析方法揭示的是注入水运动方向的原始储层条件, 通过分析储层的原始条件来推断注入水 (或图 1 油田开发中常用水驱方向识别方法框架图水驱优势向识别方法静态方法 动态方法单井电测曲线 古环境及砂体展布 裂缝发育情况 吸水与产液剖面监测 C/出液离子浓度监测 常规示踪剂测试 水驱前缘监测石油科技论坛 · 2009 年第 1 期技术创新边水、 底水) 流动的最大可能方向 ; 动态分析方法则是通过一定的技术应用, 对储层的某个方面或系统“体检”, 分析和 “确诊” 纵向和横向上最便捷的水流方向。 相对而言, 后者比前者要更复杂、 更先进、 也更准确。1. 静态分析方法1 ) 单井电测曲线判别方法这种方法主要是识别井点纵向上的水洗、 水淹状况, 它是最基本也是最重要的一种方法。 通过本井电测曲线形态的变化来定性识别水淹或水洗程度, 然后结合平面注采井点布局的综合分析, 就可初步判别水淹的方向。 这项工作是油田地质开发人员的基本功。各油田判别水洗级别的电测曲线种类不尽相同,但常用的有 。 其中, 线在油田注水开发前和注水开发的早期比较适用, 但随着注水开发时间的延续, 曲线基线偏移和曲线变形较重,定性判别水洗水淹比较明显。 线随着水洗状况的加重, 曲线越靠近基线、 阻值减小越严重。 这几种曲线在定性判别水洗程度和水淹情况时很明显, 是油田开发基层人员常用的方法。 扶余油田由此总结出了水淹程度判别的模式图 (图 2 ), 由此可以快速判断井点储层纵向上各层段的水洗水淹程度, 随之的平面联合分析就可以了解油田平面的水洗水淹方向和进度。 再通过油田各时期调整井纵向上水洗状况的连续分析, 了解油田的水淹速度和程度, 这也是油田开发中动态分析基本的、 必需的内容。也是油田投入开发后, 影响流体流动方向的一个内在因素。 分析储层古沉积环境可从一个侧面了解和掌握油藏中油水的运动规律。 因此, 以识别和还原储层古环境为主题的沉积相和沉积微相研究在油田开发的研究中显得尤其重要。 一般来说, 以古环境中水流强度较大的环境中沉积的储层物性相对较好, 在相同条件下, 原始含油饱和度和水驱效率都比较高, 储层延伸的方向也是注入水驱相对较强的方向, 即水淹较快的方向 ; 反之水驱效率低、 剩余油丰度高。3 ) 区域裂缝发育状况分析方法裂缝是指岩石中未发生明显位移的破裂面以及潜在的破裂面之统称。 如果微裂缝不被充填, 沟通孔隙,增强了基质的渗透性, 成为油气渗流的主要通道 (尤其是低渗透油藏)。 但这类油藏注水开发后, 注入水容易沿着裂缝推进, 导致沿裂缝方向排列的采油井的综合含水上升较快, 甚至暴性水淹。 这在扶余油田早期注水开发过程中, 有过深刻的教训, 并直接导致那个时期油水井套管严重变形、 直至错断。因此, 摸清油田裂缝的发育状况, 一方面可以指导基础开发井网的合理配置、 延长无水采油期 ; 另一方面可以预测和掌握注入水驱的优势向。 通过注水井注水参数和采油井压裂参数设计来控制和调整注入水驱的方向、 速度和水洗强度, 避免水淹井数量增加的速度和规模。吉林油田在近几年开发的区块中, 通过构造研究和人工裂缝监测分析, 掌握了区块裂缝的发育方向,并沿裂缝方向部署注采井排, 避免了类似扶余油田暴性水淹情况的再次出现。2. 动态分析方法动态分析方法主要是通过对油田开发生产动态数据的统计分析, 对油藏监测井点检测资料和化验数据分析, 并结合储层静态描述, 获得较为准确的水淹优势方向。 这种方法的基础和根本是对所有可能的动态资料的充分占有和综合分析, 取得动态资料的方法主要包括 :吸水与产液剖面判别法、 C/O 等过套管测井判别法、 注采动态反映判别法、 油井采出水中离子浓度变化判别、示踪剂测试与分析方法和水驱前缘监测方法。1 ) 吸水与产液剖面判别法这种方法主要用在监测和判断纵向上吸水与水淹54图 2 扶余油田水淹程度判别模式图( 高兴军, 2003)水淹越重, 其曲线的不对称性越强韵律性水淹程度弱中等强正 反2 ) 储层物性与古沉积环境分析方法古沉积环境是形成各类储层的基本和客观条件,2009 年第 1 期 · 石油科技论坛 55层段。 其中, 前者是监测注水井纵向上吸水状况的差异 ; 后者则是监测采油井纵向上产液与含水差异。 两者结合起来分析, 可以判断出某个层段的吸水强度与其对应的油井采出强度和含水高低, 在监测井点达到一定数量的情况下, 通过这两个剖面的综合分析就可以宏观了解和掌握某个区块的水驱优势向以及油井水淹优势向, 并由此明确油田存在剩余油的层段和区域。2 ) C/O 等过套管测井判别法过套管测井方法用来测试和分析剩余油的情况下较多, 但前提也是判断层段的含水与含油饱和度的情况。 目前常用的有 硼 — 中子、 , 主要是通过对储层流体中含水状况的测试与认识来分析剩余油的饱和度。 其中, 过测试储层中的 C/O 之值而认识剩余油状况 ; 硼 — 中子测试是通过分析层段中捕获的硼 — 中子数量来分析层段水淹状况及剩余油潜力 ; 是通过测试求得的储层混合液电阻值与裸眼井测试值相比较来分析剩余油饱和度分布情况。 这三者的基本点是分析所测试井点的纵向水淹与剩余油潜力, 与油田常用的产液剖面相类似, 但比后者要更直观和更准确。 同样, 通过这三类资料平面井点的联合分析, 就可以准确地认识油田水淹的优势向。扶余油田东区在 2002 年通过规模部署 8 个区块、30 口 试井点全面了解了这个储量 5019 × 10 4 t 区块的纵向和平面的水淹情况及剩余油分布情况, 并通过能谱水流测试与 组合应用, 精确显示了水淹的方向 ; 英台油田在 2004 年利用 11 个 试井点的实施, 明确了英台老区的水淹和剩余油富集情况,从而增加 10 4 t 的可动储量。3 ) 注采动态判别法注采动态分析是油田开发工作者的基础性工作,通过对注采井组的注采动态分析可判别水驱与水淹的方向。 一方面通过区块的开采现状图直观反映主要的注水见效和水淹的特点 ; 另一方面通过动液面、 产量、注水井注入压力、 功图充满系数和地层压力等动态参李迎九 等 : 油层水驱优势向识别方法评述石油科技论坛 · 2009 年第 1 期技术创新数变化的分析, 揭示注采井组的水淹前兆, 其中最明显的是综合含水。图 3 显示的是吉林油田某区块, 转注初期不同井排油井含水的变化情况。 油井排的油井含水先是下降, 然后慢慢上升, 说明这部分油井开始见到水驱的效果 ; 而水井排的油井在其同排的油井转注后, 出现短暂的含水下降, 然后迅速上升, 反映该油井与注水井注采反应明显、 水驱速度快、 水淹也较迅速。 说明区块水驱优势向是水井排的分布方向 ; 即东西向 ; 从另一个侧面也反映区块早期注水强度和参数偏大。另外, 英 144 区块通过不同时期油井综合含水绘制, 了解区块边水的推进方向和推进速度, 发现了边水推进的两个 “似突进” 条带, 从而为后期实施的边水调剖措施提供了可靠的依据, 实施效果比较明显。4 ) 采出水中离子浓度变化判别法该方法主要有地层水矿化度监测和氯离子浓度监测等。 运用的基础是地层水矿化度和氯离子浓度明显高于注入水 (地表水) 中的浓度。 这种方法比较适用于油田开发早期用清水注入的阶段, 而在污水回注的油田和阶段应慎用。该方法的优点是操作简便、 水淹定性认识强。 通过采出水中地层水矿化度或离子浓度变化的监测与分析, 可以了解注入水驱的速度与可能的方向, 这也是后来发展的示踪剂测试的理论基础。但缺点则是在多个注水井同时驱动 1 口采油井时, 很难判断水淹的优势方向 ; 同时, 定量认识也比较困难, 在油田适用的阶段性也比较强。图 4 是吉林某新开发油田的氯离子浓度监测的变化曲线。 在这个区域, 按东西井排方向分别监测 3 个局部小区域、 油井排和水井排油井的氯离子浓度变化情况。 从曲线分析, 油井排采出液中的氯离子浓度 (红色曲线) 明显高于注水井排油井采出液中的氯离子浓度 (蓝色曲线), 反映注水井排的油井水洗、 水淹得较重, 结合其他方向浓度监测情况的对比, 认为东西向是这个油田水驱和水淹的优势向。 同样, 也可看出来第二个局部区域的水井排东西向油井的水淹最重。5 ) 示踪剂测试与分析方法示踪剂测试是通过监测某一种或某几种由注水井随注入水人为投入的不溶水且易于检测的化合物离子到达相应采油井的时间和浓度, 然后绘制成浓度变化曲线, 从而帮助分析判断注入水的运移路径和运移速度。 通过分批分层段投入不同的化合物离子, 监测其运移方向和参数可以获得同一注水井的不同层段注入水的运动情况。 在笼统或分层注入示踪剂的监测中, 若同一种示踪剂浓度曲线中出现多个曲线尖峰, 反映储层不同层段的注入水到达时间和相关参数。 将同一井组单井监测的示踪剂浓度变化情况绘制在平面图上, 可以清晰地识别井组的水淹方向(图 5 )。 因此, 这类示踪剂在油田开发中的应用越来越得到重视和推广。6 ) 水驱前缘监测方法研究表明, 储层及其流体的压力变化可引起地层微地震的产生, 而注水井开注的一段时间里,随着注入水前缘的推进, 势必在其周边产生压力56图 3 吉林油田某区块不同井排油井在临近油井转注后的含水变化曲线1009080706050403020100转注含水(%)2005005005006006006007007)图 4 吉林某油田氯离子平均浓度变化曲线(井排为东西方向)1 区油井排平均1 区水井排平均2 区油井排平均2 区水井排平均3 区油井排平均3 区水井排平均2005005005006006006006006007007007第 1 期 · 石油科技论坛李迎九 等 : 油层水驱优势向识别方法评述57变化, 并由此引发周边的微地震。 因此, 注水前缘移动前后两次地震观测成果的差异可以指明注水波及面积, 利用这种微地震监测资料的对比分析, 就可以获得对储层水驱状况的认识, 进而指导区块剩余油的研究工作。 将监测的水驱前缘变化情况绘制在平面图上, 由此识别水驱的优势向 (图 6 )。 这是近年来开发应用的新技术, 从目前应用的情况看, 监测成果与生产井的动态生产数据吻合较好, 它在指导油田注水技术政策分析与调整方面将会发挥重要的作用。另外, 与此相类似的时移地震技术, 对于监测水驱前沿也是很不错的。 它依据的基础是注入水造成储层流体成分、 温度、 压力等发生变化必然引起储层弹性变化, 进而产生地震响应。 时移地震就是通过测量不同开发时期的地震响应变化来监测开发过程中油藏的变化和预测剩余油。 这种方法对于注水开发早期的区块, 在了解注入水运动方向与强度及调整技术对策方面比较实用。二、 几点认识( 1 ) 油田开发过程中, 水体的运动与变化始终是被关注的焦点, 不论是注入水还是边底水。 一旦掌握了水体的运动规律和参数, 就可以了解剩余油相关参数的变化情况。 因此可以说, 水淹状况的分析贯穿于油田开发的每个环节。( 2 ) 储层静态条件是引起水淹的基本和客观要件。 因此, 古环境的还原与分析 (包括裂缝发育) 是从根本上了解水驱和水淹优势向的不可缺少的方法 ;而单井纵向上的水淹状况是分析平面水淹情况的基础, 同样不可缺少。( 3 ) 动态因素是引起油田水淹优势向的外部重要因素, 而油藏监测方法是了解这方面情况的重要手段,但每种方法都有其技术本身和适用条件的局限性。 因此, 往往要结合油田生产和油藏动态分析才能奏效。( 4 ) 油田开发是一项复杂而庞大的系统工程, 在分析油田水驱方向问题时要综合运用静态、 动态两种资料进行综合性分析, 要了解可能引起水淹的诸多方面和诸多因素, 以系统的思想去进行思考和判断, 避免因单因素分析引起错误的结论。【参考文献】[1] 胡永乐 , 宋新民 , 等编译 . 低渗透油气田开采技术[M]. 北京 : 石油工业出版社 ,2002.[2] 闫存章 , 李阳主编 . 高含水油田改善开发效果技术文集 [C]. 北京 : 石油工业出版社 ,2006.[3] 中国石油 “十五” 科技进展丛书编委会 . 提高采收率技术进展 [M]. 北京 : 石油工业出版社 ,2006.[4] 刘健中 , 等 . 注水前缘监测及井周应力状况 [J]. 岩石力学与工程学报 7).[5] 李迎九 , 等 . 关于油田精细注水的思考 [J]. 石油科技论坛 ,2007,(4).[6] 季华生 , 等 . 油田注水工作中的几个问题 [J]. 石油科技论坛 ,2006,(6) 吉林某注采井组示踪剂监测成果图(b) 平面示踪剂运移示意图(a) 单井监测曲线+6+6+8+88+8d)示踪剂浓度()8765432100 50 100 150 200硫氰酸铵亚硝酸钠+6
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