湯勇，廖松林，雷欣慧，余光明，康興妹

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610500；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018）

中國陸上油田新增的原油探明儲量中，低滲透油藏所占比例越來越大，低滲透油藏受成巖作用影響，儲層物性較差，滲流能力差、滲流規(guī)律復(fù)雜、采用常規(guī)驅(qū)替開發(fā)方式有效動(dòng)用難度大、驅(qū)替介質(zhì)易發(fā)生竄流，導(dǎo)致油田采收率較低[1-2]。CO2作為一種高效驅(qū)油劑，在低滲透油藏中具有較高的滲流能力，易注入油藏，可有效恢復(fù)地層能量，并能降低原油黏度、膨脹原油體積、與原油混相等，可大幅度提高原油采收率[3-5]。

黃3區(qū)油藏屬于低滲裂縫性油藏，由于注水壓力高，達(dá)不到要求的配注井逐年增多，導(dǎo)致地層壓力保持水平較低（壓力保持水平72.4%）；油藏西北部微裂縫較為發(fā)育，裂縫型見水井較多，因裂縫影響見水導(dǎo)致日損失產(chǎn)能18.5 t；2017年7月進(jìn)行注CO2驅(qū)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，整體見效效果較好，但部分井見氣，氣竄現(xiàn)象嚴(yán)重，降低了CO2驅(qū)替效果。

黃3區(qū)油藏儲層裂縫發(fā)育，存在流體滲流的優(yōu)勢通道，優(yōu)勢通道的存在會(huì)使CO2過早發(fā)生指進(jìn)與氣竄，使采出液氣油比急劇上升，CO2波及體積下降，采收率降低[6-8]。因此，為了改善CO2驅(qū)油效果，提高CO2波及效率，針對黃3區(qū)油藏長8低滲透儲層，通過對地質(zhì)裂縫特征分析，以示蹤劑監(jiān)測結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析的方式識別并確定了典型區(qū)塊的優(yōu)勢通道分布，并采用數(shù)值模擬技術(shù)建立考慮優(yōu)勢通道的井組機(jī)理模型[9]，從而制定相應(yīng)的對策來改善并提高CO2驅(qū)波及效率。

1 黃3低滲透油藏優(yōu)勢通道識別

1.1 黃3區(qū)油藏裂縫特征

黃3區(qū)低滲裂縫性油藏油組為三疊系延長組，自下而上分為10個(gè)油組，其中長6和長8為本區(qū)的主力油層。長8 儲層巖性主要為細(xì)砂巖、中—細(xì)砂巖、粉—細(xì)砂巖。在同一小層內(nèi)，微裂縫發(fā)育的井段比微裂縫不發(fā)育的井段的滲透率高得多，高達(dá)2.13～16.34 倍，顯微鏡下觀測到巖心微裂縫發(fā)育情況見圖1。由表1可以得出黃3區(qū)長8儲層屬于低孔—特低孔、低滲儲層并且發(fā)育有明顯的裂縫。

1.2 優(yōu)勢通道的識別

優(yōu)勢滲流通道，也稱大孔道、竄流通道、高滲條帶。優(yōu)勢滲流通道可以導(dǎo)致無效循環(huán)，同時(shí)，優(yōu)勢流場、井間連通性也能顯示優(yōu)勢滲流通道發(fā)育情況[10-13]。優(yōu)勢滲流通道會(huì)降低水驅(qū)波及效率，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致注入的CO2過早發(fā)生氣竄，嚴(yán)重降低CO2驅(qū)波及效率。

表1 黃3區(qū)長8油藏地質(zhì)特征描述Table 1 Geologic description of Chang-8 reservoir in Huang-3 block

圖1 黃3區(qū)巖心顯微鏡下微裂縫Fig.1 Microscopical microfracture of core in Huang-3 block

針對黃3 區(qū)長8 油藏采用示蹤劑監(jiān)測結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析的方式，識別和確定儲層優(yōu)勢通道分布。黃3試驗(yàn)區(qū)采用了井間示蹤劑監(jiān)測[13]方案，監(jiān)測到第5 天、15 天示蹤劑的分布結(jié)果見圖2，示蹤劑的滲流前緣及井間滲流推進(jìn)速度差異很大，滲流優(yōu)勢通道影響明顯；通過分析井組內(nèi)注水過程中生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的變化[13]，分析井組內(nèi)優(yōu)勢通道對水驅(qū)動(dòng)態(tài)的響應(yīng)，進(jìn)一步明確井組內(nèi)優(yōu)勢通道的發(fā)育情況。根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)將井組內(nèi)含水率上升分為三種類型，可以識別井所處的優(yōu)勢通道類型：

圖2 監(jiān)測井組第5天、15天示蹤推進(jìn)反演Fig.2 Tracer propulsion inversion at day 5 and day 15 of monitored well group

1）優(yōu)勢通道井：水驅(qū)初期含水率快速上升且穩(wěn)定（fw＞80 %），該類井受優(yōu)勢通道主控，典型井如Y29-104（圖3a）。

2）次優(yōu)勢通道井：水驅(qū)中后期含水率快速上升，該類井受優(yōu)勢通道的影響相對第一類小，典型井如Y30-100（圖3b）。

圖3 根據(jù)井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)定義優(yōu)勢通道井Fig.3 Dominant channel well definite by production performance

3）優(yōu)勢通道欠發(fā)育井：水驅(qū)過程中含水率相對較低且穩(wěn)定（fw＜40%），該類井受優(yōu)勢通道的影響較小，典型井如Y28-103（圖3c）。

2 優(yōu)勢通道對CO2驅(qū)油效率的影響

選取典型井組，根據(jù)已有的油藏物性資料，結(jié)合精細(xì)數(shù)值模擬技術(shù)，示蹤劑測試、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析確定井組優(yōu)勢通道的分布，建立井組4 注21 采菱形九點(diǎn)井網(wǎng)機(jī)理模型，分析優(yōu)勢通道對CO2驅(qū)油技術(shù)的影響。菱形九點(diǎn)井網(wǎng)機(jī)理模型參數(shù)：網(wǎng)格總數(shù)量130×105×8=109 200 個(gè)，平均滲透率0.4×10-3μm2，平均孔隙度10%、流體泡點(diǎn)壓力10.18 MPa，單脫氣油比85.2 m3/m3，地層油黏度1.41 mPa·s。井組模型優(yōu)勢通道分布見圖4。

圖4 井組模型優(yōu)勢通道分布Fig.4 Dominant channel distribution of well pattern model

模擬計(jì)算井網(wǎng)模型CO2連續(xù)注入且氣竄后轉(zhuǎn)注，注入量為0.5PV，對比存在和不存在優(yōu)勢通道兩種模型的生產(chǎn)效果。模擬結(jié)果表明優(yōu)勢通道的存在會(huì)降低CO2驅(qū)替水平方向與垂向上的波及效率及洗油效率。存在優(yōu)勢通道時(shí)原油采收率為14.18%，不存在優(yōu)勢通道時(shí)為21.40%，優(yōu)勢通道使得CO2驅(qū)油效率下降了7%。同時(shí)驅(qū)替過程中優(yōu)勢通道的存在使得生產(chǎn)氣油比上升較快（圖5），可見優(yōu)勢通道對于氣驅(qū)開發(fā)的不利影響。

3 改善CO2驅(qū)波及效率對策分析

存在優(yōu)勢通道時(shí)，CO2驅(qū)采收率下降了7%，嚴(yán)重影響了CO2驅(qū)油效果，趙習(xí)森等人[6]采用封堵優(yōu)勢通道的方式大幅提高了CO2驅(qū)波及效率。針對優(yōu)勢通道的分布進(jìn)行了注入井優(yōu)勢通道封堵、優(yōu)勢通道井氣竄關(guān)井、注水保持地層壓力，關(guān)井條件等改善CO2驅(qū)波及效率的措施進(jìn)行研究，確定CO2驅(qū)提高驅(qū)油效率的對策。

圖5 優(yōu)勢通道對CO2驅(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響Fig.5 Effect of dominant channel on production performance of CO2 flooding

3.1 優(yōu)勢通道封堵

采用氣竄后轉(zhuǎn)排狀井網(wǎng)的方式進(jìn)行注入井優(yōu)勢通道封堵效果評價(jià)，模擬注入井采取封堵措施時(shí)，有效距離30 m 內(nèi)，措施引起優(yōu)勢通道滲透率下降的比例定義為封堵程度（K/Ki）。模擬計(jì)算K/Ki為0.04～1時(shí)的CO2驅(qū)油效率，K/Ki越小則表示封堵程度越高，措施越有效[14-15]。模型注入量均為0.5PV，注入速度相同，計(jì)算出14 種不同封堵程度值方案。計(jì)算結(jié)果表明措施引起的優(yōu)勢通道滲透率降低越多，采收率和換油率均滿足冪函數(shù)下降（圖6），封堵程度為1時(shí)，RF=12.02 %；封堵程度為0.04 時(shí)，RF=13.82 % ，RF 提高了1.8%，累產(chǎn)油量增加0.57×104t；對于黃3低滲透儲層優(yōu)勢通道實(shí)施封堵，堵劑封堵性越強(qiáng)，CO2驅(qū)效果越好，對CO2驅(qū)開發(fā)效果影響越大。高強(qiáng)度封堵劑有：高強(qiáng)度凝膠、淀粉膠、顆粒堵劑等。

圖6 不同封堵程度CO2驅(qū)采收率與換油率Fig.6 Recovery and oil draining rate of CO2 flooding with different seal degree

3.2 優(yōu)勢通道井氣竄關(guān)井及關(guān)井條件

優(yōu)勢通道井關(guān)井效果評價(jià)方案見表2，模擬計(jì)算生產(chǎn)井不關(guān)井、僅優(yōu)勢通道井氣竄關(guān)井、優(yōu)勢與次優(yōu)勢通道井關(guān)井和優(yōu)勢通道井轉(zhuǎn)注且次優(yōu)勢通道井關(guān)井時(shí)的驅(qū)油效果。各方案注入總量為0.5PV，注入速度相同。計(jì)算結(jié)果（表2）表明：優(yōu)勢通道井氣竄后及時(shí)關(guān)井RF 為14.18%；次優(yōu)勢通道井同時(shí)關(guān)井時(shí)采收率有所降低，RF 為13.39%；優(yōu)勢通道井轉(zhuǎn)注且次優(yōu)勢通道井關(guān)井時(shí)，RF 增加至14.29%，說明次優(yōu)勢通道井關(guān)井時(shí)機(jī)應(yīng)相對滯后，RF 可提高0.9%，累產(chǎn)油量增加0.29×104t。因此，優(yōu)勢通道井氣竄早期關(guān)井，次優(yōu)勢通道井氣竄后滯后關(guān)井能有效改善CO2驅(qū)波及效率，且對CO2驅(qū)開發(fā)效果影響很大。

同時(shí)，模擬計(jì)算了優(yōu)勢通道井氣驅(qū)過程關(guān)井條件為：不關(guān)井、關(guān)井氣油比為500 m3/m3、關(guān)井氣油比為2 000 m3/m3、關(guān)井氣油比為4 000 m3/m3時(shí)對比CO2驅(qū)油效果，模型其余條件均一致。計(jì)算結(jié)果表明（圖7）關(guān)井氣油比為500 m3/m3時(shí)，RF=12.02%；關(guān)井氣油比為4 000 m3/m3時(shí)，RF=12.13%，RF 提高0.11%，累產(chǎn)油量增加0.03×104t，改善效果不明顯，綜合考慮建議優(yōu)勢通道井關(guān)井氣油比為2 000 m3/m3。同時(shí)，明確了關(guān)井條件對CO2波及效率影響較小。

表2 優(yōu)勢通道關(guān)井效果評價(jià)方案Table 2 Evaluation program of shut-in effect of dominant channel

圖7 不同關(guān)井條件時(shí)產(chǎn)油量曲線Fig.7 Oil production curve under different shut-in conditions

3.3 注水保持地層壓力

注入水能夠保持地層壓力，進(jìn)而改善CO2與地層原油的混相性[16-17]。模擬計(jì)算水氣同注時(shí)不同注水壓力時(shí)的驅(qū)油效果。注入時(shí)先保持連續(xù)注入，氣竄后2口優(yōu)勢通道井轉(zhuǎn)注氣，4口轉(zhuǎn)注水。模型注入量為0.5PV，各方案注入總量為0.5PV，注入速度相同。計(jì)算結(jié)果（圖8）表明：水氣同注時(shí)，注水壓力為17 MPa時(shí)，RF=12.75 %；注水壓力為21 MPa 時(shí)，RF=13.57%，RF提高了0.82%，累產(chǎn)油量增加0.26×104t；注水壓力越高（17 ～21 MPa），地層壓力保持越高，RF越高，能有效地改善CO2驅(qū)油效率，同時(shí)應(yīng)注意注水量不宜過大，以免干擾氣相流場。

圖8 水氣同注時(shí)不同注水壓力下原油采收率與換油率Fig.8 Crude oil recovery and oil draining rate under different injection pressure when water and gas were injected together

4 結(jié)論及認(rèn)識

1）采用示蹤劑監(jiān)測結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析及數(shù)值模擬生產(chǎn)歷史擬合方法可以較好地識別儲層優(yōu)勢滲流通道，與實(shí)際動(dòng)態(tài)吻合較好。

2）優(yōu)勢通道的存在會(huì)加重氣竄，使CO2驅(qū)原油采收率相對無優(yōu)勢通道模型下降約7%。

3）4 種提高波及對策中，高強(qiáng)度封堵優(yōu)勢通道CO2驅(qū)效果最好，RF提高了1.8%，增產(chǎn)效果明顯；生產(chǎn)井GOR 達(dá)到2 000 m3/m3時(shí)關(guān)井措施效果最差，RF僅提高0.11%?，F(xiàn)場可考慮針對優(yōu)勢通道采用高強(qiáng)度堵劑來提高CO2驅(qū)波及體積。