李云鵬 王鳳剛 張鋒利 王天慧 劉艷濤

(1. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459； 2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300459)

渤海灣盆地渤南地區(qū)明下段多發(fā)育河道型砂體，這類砂體具有河道寬度窄、沉積厚度變化快的特點(diǎn)[1-2]，周邊油井注水受效不均，通過(guò)合理調(diào)剖可以有效地提高注入水的波及體積[3-4]，降低受效井的含水率，提高產(chǎn)油量。目前，中高滲油藏調(diào)剖選井過(guò)程中，壓力指數(shù)決策方法[5]和充滿度決策方法[6]都較為簡(jiǎn)便，得到了廣泛應(yīng)用，然而與橫向變化快、縱向疊置復(fù)雜的窄河道油藏[7-8]相配套的調(diào)剖選井方法較少。本文從油井入手，引入非均質(zhì)指數(shù)，結(jié)合兩步水竄診斷法，建立了一種針對(duì)窄河道油藏的調(diào)剖選井方法。

1 非均質(zhì)指數(shù)篩選調(diào)剖井

(1)

利用非均質(zhì)指數(shù)，就能反映出單井生產(chǎn)狀況比油田油井平均生產(chǎn)狀況是差還是好[10-11]。以日產(chǎn)油指標(biāo)為例，當(dāng)油井日產(chǎn)油高于平均日產(chǎn)油時(shí)，HI>0；日產(chǎn)油等于平均值時(shí)，HI=0；日產(chǎn)油小于平均值時(shí)，HI<0。非均質(zhì)指數(shù)已在國(guó)外一些油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，主要用于預(yù)測(cè)油井完井效果。本文將非均質(zhì)指數(shù)引入調(diào)剖選井決策中來(lái)，下面選取產(chǎn)油量、產(chǎn)水量2個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

(2)

式(2)中：Ko(i,t)為第i口井第t天產(chǎn)油非均質(zhì)指數(shù)；Kw(i,t)為第i口井第t天產(chǎn)水非均質(zhì)指數(shù)；i為油井序列號(hào)(i=1，2，3，…，n)；j為油井生產(chǎn)時(shí)間(j=1，2，3，…，t)；t為時(shí)間變量，d；qo(i,j)為第i口井第j天產(chǎn)油量，m3；qw(i,j)為第i口井第j天產(chǎn)水量，m3。

利用非均質(zhì)指數(shù)，可以計(jì)算每口油井隨時(shí)間變化的日產(chǎn)油量、日產(chǎn)水量，將這些坐標(biāo)(Ko(i,t),Kw(i,t))投影到直角坐標(biāo)系中，得到該井與油田平均值差值的連續(xù)變化曲線，反映多因素偏離油田平均值的過(guò)程。

典型井產(chǎn)水、產(chǎn)油非均質(zhì)指數(shù)變化圖(圖1)的4個(gè)象限分別對(duì)應(yīng)著不同的油井類別，第Ⅰ象限為產(chǎn)油量、產(chǎn)水量均大于平均值的高油高水井；第Ⅱ象限為產(chǎn)油量小于平均值、產(chǎn)水量大于平均值的低油高水井[9]；第Ⅲ象限為產(chǎn)油量、產(chǎn)水量均小于平均值的低油低水井；第Ⅳ象限為產(chǎn)油量大于平均值、產(chǎn)水量小于平均值的高油低水井。

圖1 典型井產(chǎn)水、產(chǎn)油非均質(zhì)指數(shù)示意圖Fig .1 Schematic diagram of water and oil heterogeneous index in a typical well

在選擇調(diào)剖井的過(guò)程中，第Ⅳ象限的高油低水井生產(chǎn)狀況良好，不做調(diào)整；第Ⅱ象限的低油高水井具有低效井的特征，但不能確定該井的注入水是否已沿大孔道形成竄流。第Ⅰ、Ⅲ象限的高油高水井和低油低水井具有日產(chǎn)水量、日產(chǎn)油量同時(shí)高或同時(shí)低的特點(diǎn)，對(duì)于這兩類井也不能給出明確的判斷。因此，把第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限的油井作為調(diào)剖疑似井進(jìn)行進(jìn)一步篩選。

選取目前日產(chǎn)液量和含水率，利用非均質(zhì)指數(shù)對(duì)調(diào)剖疑似井進(jìn)行二次篩選。表達(dá)式如下：

(3)

式(3)中：Kl(i)為第i口井日產(chǎn)液非均質(zhì)指數(shù);Kf(i)為第i口井含水率非均質(zhì)指數(shù)；ql(i)為第i口井日產(chǎn)液量，m3；fw(i)為第i口井含水率，%。

日產(chǎn)液量高于油井平均值、含水率高于油井平均值的油井能量較充足、低效循環(huán)，為待調(diào)剖井(表1)。

表1 油井非均質(zhì)指數(shù)參數(shù)選擇及篩選結(jié)果Table 1 Parameter selection and filtering results of heterogeneity index in producers

2 見(jiàn)水類型診斷

窄河道油藏油井見(jiàn)水類型多樣，為達(dá)到良好調(diào)剖效果，需要使用與見(jiàn)水類型相匹配的調(diào)剖劑，如底水錐進(jìn)型的油井對(duì)調(diào)剖劑的強(qiáng)度和用量要求較高，所需調(diào)剖劑多為高強(qiáng)度凝膠類。在識(shí)別油井見(jiàn)水類型的過(guò)程中，應(yīng)用了兩步水竄診斷法，即基于含水率及含水變化速度曲線分析油井含水變化規(guī)律，通過(guò)水油比及水油比導(dǎo)數(shù)曲線[12]劃分不同油井產(chǎn)水類型，診斷并分析油井的出水特征及出水原因。兩個(gè)方法互相佐證，既能確保認(rèn)識(shí)的準(zhǔn)確性，又能避免控水措施的盲目性。

步驟1,利用含水率及含水變化速度來(lái)識(shí)別水竄。

窄河道油藏水竄的發(fā)生會(huì)直接導(dǎo)致油井含水快速上升，產(chǎn)油量下降，可以利用含水率及含水變化速度曲線來(lái)識(shí)別水竄，并分析含水上升趨勢(shì)。

步驟2,利用水油比曲線進(jìn)行診斷和分類。

Randy[13]于1977年在底水錐進(jìn)研究中開(kāi)始系統(tǒng)利用產(chǎn)水類型特征曲線預(yù)測(cè)水油比(WOR)。水油比是生產(chǎn)井日產(chǎn)水量和日產(chǎn)油量的比值，產(chǎn)水類型特征曲線是水油比及水油比導(dǎo)數(shù)(WOR′)隨生產(chǎn)時(shí)間的變化曲線，不同產(chǎn)水類型的水油比和水油比導(dǎo)數(shù)與生產(chǎn)時(shí)間的雙對(duì)數(shù)曲線呈現(xiàn)不同形態(tài)特征。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 調(diào)剖井篩選

E油藏為巖性-構(gòu)造油藏，埋深1 700 m，單期河道寬度180～200 m、厚度4～10 m，區(qū)域沉積背景為海平面三升三降[14-15]形成的湖退型鳥(niǎo)足狀淺水三角洲沉積；油藏平均孔隙度31%，平均滲透率2 715 mD，地層原油黏度平均為120 mPa·s；多層合采、不規(guī)則井網(wǎng)，截至2020年底，共有油井29口，注水井12口，綜合含水86%，采出程度14.9%。油藏有大量的剩余油富集，具備調(diào)剖的物質(zhì)基礎(chǔ)。

利用E油藏所有油井累產(chǎn)油、累產(chǎn)水非均質(zhì)指數(shù)圖(圖2)，對(duì)生產(chǎn)井分類，可以看出，第Ⅳ象限的高油低水井為高效井，占油井總井?dāng)?shù)41%，這些井主要分布在砂體分支河道，油藏厚度大，水驅(qū)井網(wǎng)完善，注采連通性好；第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限的油井為疑似調(diào)剖井。

圖2 E油藏油井累產(chǎn)水、累產(chǎn)油非均質(zhì)指數(shù)變化圖Fig .2 Graph of accumulated water and oil heterogeneity index in E reservoir

統(tǒng)計(jì)分析疑似調(diào)剖井當(dāng)前的日產(chǎn)液量、含水率值，應(yīng)用非均質(zhì)指數(shù)法進(jìn)行二次篩選(圖3)，可以看出，第Ⅰ象限的9口油井日產(chǎn)液與含水率均較高，這些井位于砂體分支河道，由于儲(chǔ)層滲透率變化大，水竄嚴(yán)重，導(dǎo)致油井產(chǎn)液能力相對(duì)較強(qiáng)，但含水上升較快，具有低效循環(huán)井的特征，篩選該類井為待調(diào)剖井；第Ⅱ、Ⅲ象限的井含水率或日產(chǎn)液量沒(méi)有完全具備低效循環(huán)的特征，故非調(diào)剖井。

圖3 E油藏疑似調(diào)剖井日產(chǎn)液、含水率非均質(zhì)指數(shù)圖Fig .3 Diagram of daily fluids and water heterogeneity index for suspected profile control wells

3.2 水竄類型識(shí)別

針對(duì)E油藏9口待調(diào)剖井，采用兩步診斷水竄法，進(jìn)行水竄類型識(shí)別，結(jié)果見(jiàn)表2。少數(shù)油井見(jiàn)水類型為邊水推進(jìn)、套管外竄流，大部分油井屬于注水多通道型，由于邊水推進(jìn)及套管外竄流對(duì)堵劑強(qiáng)度、用量要求較高，考慮經(jīng)濟(jì)效益，選取采油井見(jiàn)水類型為注水多通道型進(jìn)行調(diào)剖。

表2 E油藏水竄井見(jiàn)水模式Table 2 Water channeling types of E reservoir

以水平井E38H井為例。E38H井于2015年3月投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油44 m3，含水率1.8%，周邊兩口注水井先后注水，含水率緩慢上升，截至2020年底，日產(chǎn)油43 m3，含水率83%，累計(jì)產(chǎn)油10.3×104m3。

步驟1。分析生產(chǎn)資料，作該井的含水率及月度含水上升速度隨時(shí)間變化曲線(圖4)。由圖4可以看出，生產(chǎn)井初期不含水，無(wú)水采油期約19個(gè)月，隨著注水井注水，含水率呈階梯式升高。觀察月度含水上升速度曲線，第20個(gè)月，含水上升速度由0.03%陡升至5.3%，第39個(gè)月含水上升速度由0.5%上升至4.0%，后期在0.9%左右平穩(wěn)變化。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在第20和第39個(gè)月存在相對(duì)高點(diǎn)，反映了注水井注水后的含水上升速度存在變化，初步判斷注水多通道竄流。

圖4 E油藏E38H井含水率及月度含水上升速度隨生產(chǎn)時(shí)間變化曲線Fig .4 Curve of water cut and water cut rising speed of Well E38H in E reservoir

步驟2。作E38H井的水油比及水油比導(dǎo)數(shù)曲線(圖5)，曲線初期平穩(wěn)，生產(chǎn)過(guò)程中隨著注水井陸續(xù)注水，水油比曲線先后出現(xiàn)陡升后平穩(wěn)趨勢(shì)，而水油比導(dǎo)數(shù)曲線呈階梯式緩慢上升趨勢(shì)，曲線特征為注水多通道竄流的特征。

圖5 E油藏E38H井水油比及水油比導(dǎo)數(shù)隨生產(chǎn)時(shí)間變化曲線Fig .5 WOR and WOR′ curves of Well E38H in E reservoir

3.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

綜合分析E油藏各井組，選取E05井組進(jìn)行調(diào)剖實(shí)驗(yàn)。注水井E05井周邊E01、E02、E04、E08、E09、E38H共6口一線受益在產(chǎn)油井，油井含水差異大，含水率在50%～90%，E01、E02、E04、E38H均為篩選出的調(diào)剖井，而且油井見(jiàn)水類型均為注水多通道型，井組剩余可采儲(chǔ)量為地質(zhì)儲(chǔ)量的40%，具有較大挖潛潛力，E05井井口注入壓力6.5 MPa，破裂壓力18.5 MPa，有12 MPa上調(diào)空間，調(diào)剖后提高井口注入壓力可以完成配注，周邊油井固井質(zhì)量合格。

2018年12月25日—2019年6月30日，在E05井組注入聚合物微球進(jìn)行調(diào)剖作業(yè)。注入端，在霍爾曲線[16-17]圖上反映出不同的直線段，用曲線分段回歸求出各直線段的斜率，斜率表征了各注入時(shí)期滲流阻力變化，其變化幅度反映了調(diào)剖的有效性(圖6)。注入調(diào)剖體系后，注入井霍爾曲線顯著抬頭，視阻力系數(shù)為1.55，說(shuō)明注入微球體系調(diào)剖后，地層滲流阻力增加，說(shuō)明了調(diào)剖的有效性。

圖6 E油藏E05井調(diào)剖前后階段霍爾曲線Fig .6 Hall curve of well E05 in E reservoir before and after profile control

E05井組實(shí)施調(diào)剖后，采出端開(kāi)發(fā)效果明顯好轉(zhuǎn)，井組產(chǎn)油量穩(wěn)中有升，日產(chǎn)油平均增幅為44 m3，井組含水率緩慢下降，含水率平均降幅4%(圖7)。截至2020年11月底，井組累計(jì)增油1.35×104m3。

圖7 E油藏E05井組調(diào)剖前后生產(chǎn)曲線Fig .7 Production curves of well E5 in E reservoir before and after profile control

4 結(jié)論

1) 將非均質(zhì)指數(shù)引入窄河道油藏調(diào)剖選井決策中，通過(guò)二次篩選確定出待調(diào)剖井；應(yīng)用含水率及含水變化速度曲線、水油比及水油比導(dǎo)數(shù)曲線來(lái)診斷水竄類型，優(yōu)選出調(diào)剖劑。實(shí)踐表明，本文方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較好，達(dá)到了降水增油的目的。

2) 目前渤海海域窄河道油藏很多已經(jīng)進(jìn)入中高含水期，油水關(guān)系非常復(fù)雜，本文調(diào)剖選井方法，既為下步調(diào)剖推廣試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，也為其他復(fù)雜油藏調(diào)剖方案的論證提供了借鑒。