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：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：复杂断块新技术地层测试细分层系油藏经营管理Abstract：Aimedatthecomplexityofthecomplexfault-blockreservoir,thispapersystematicallyexplainsthenewtechnologiesappliedinthedevelopmentofcomplexfault-blockreservoirinrecentyears,whichincludeformationtesting,stratasubdivision,intelligencedecisionsystemforimprovingwaterflooding,andreservoirmanagement,etc.Theformationtestingisapplicabletothejudgmentoftheformationcomplexityinearlystage,itcantestthereservoirparameters,determinetheshapeofthereservoir.Withtheoptimalsegmentationmethod,thestrataaresubdivided,whichcaneliminatethedifferencebetweenlayersandthenimprovetheoilrecovery.Theintelligencedecisionsystemcanoptimizedallkindsofmeasuresandthengetthebestscheme.Thereservoirmanagementemphasizedthecombinationbetweenthemulti-disciplines,andthemulti-technologies,itattachesmuchimportancetotheintegrityofdevelopmentdecision,andthengetthemaximumprofit.Keywords：Complexfaultedreservoirnewtechnologyformationtestingstratasubdivisionreservoirmanagement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：13455461873，Email：[e-mail]杜庆军等：复杂断块油藏开发新技术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0.16~6.0μm2，平均在1.2μm2，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：①原始地层压力；②地层有效渗透率；③储层的孔隙结构性质；④不渗透边界的大致形状及最近边界的距离；⑤表明井底受污染情况的表皮系数；⑥油井的流动效率、地层的污染系数或堵塞比；⑦措施效果的评价；⑧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，而中低渗透层采杜庆军等：复杂断块油藏开发新技术出程度低，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：①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。②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。③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。④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。⑤同一套层系的油层比采油指数相差不大于2倍。⑥同一套层系中油层压力要相近，具有同一驱动类型。⑦对构造相对简单，含油面积大于0.5km2的区块，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。⑧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：①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。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