缝洞型碳酸盐岩油藏洞穴充填程度计算方法——以塔里木盆地富满油田为例.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 104 缝洞型碳酸盐岩油藏洞穴充填程度计算方法以塔里木盆地富满油田为例 袁安意1 孙银行2 姚 超1 曹 文1 李会元1 1.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000 2.北京奥能恒业能源技术有限公司，北京 100088 摘要：摘要：洞穴储集体是缝洞型碳酸盐岩油藏最主要的储集体类型，大多数高产井都属于洞穴型储集体。实践证明，洞穴充填程度直接影响油藏的注水开发效果和最终采收率。缝洞型碳酸盐岩油藏大部分油井具有“一井一藏”的开发特点，原油性质区域差异较大，常规方法对其动态储量难以准确评价。本文利用油井 PVT 资料拟合经验公式，求取物质平衡法计算动态储量所需要的原油体积系数、原油压缩系数，准确地计算了油藏单元的动态储量、水驱波及储量。洞穴充填程度可用水驱波及储量、动态储量来表征，洞穴充填程度低的油藏单元，垂向油水分异能力强，注水替油开发效果好，最终采收率高。洞穴充填程度高的油藏单元，需要合理制定注水开发技术政策，提高油藏采收率。关键词：关键词：缝洞型碳酸盐岩油藏；物质平衡方程；动态储量；水驱波及储量；洞穴充填程度 中图分类号：中图分类号：TE122 0 引言 塔里木盆地富满油田奥陶系碳酸盐岩油藏属于典型的缝洞型油藏，储集空间以裂缝和洞穴为主，具有非均质性强、流体性质多变、流体分布及油水关系复杂等特点。洞穴型储集体是缝洞型碳酸盐岩油藏主要的储集体类型，钻遇几率大，是油田高产、稳产的关键。洞穴储集性能主要受洞穴规模、洞穴充填程度的影响，不同充填程度的洞穴型储集体注水开发时见水特征不一样，也影响油藏的最终采收率。因此，准确地计算洞穴储集体的充填程度，对缝洞型碳酸盐岩油藏的高效开发具有重要的指导意义1-2。1 油藏动态储量的计算 物质平衡法是老油田复算地质储量的一个重要方法，由物质平衡法计算的石油地质储量，是当前井网控制范围内的油藏开发动用石油地质储量，即在生产中具有动态反映的那部分储量，通常比容积法计算结果小，相对于容积法更能反映油田储量的实际动用部分。单井动态地质储量计算主要采用物质平衡法进行计算。对于封闭、没有气顶气、没有底水、没有水侵、没有注水的缝洞型碳酸盐岩油藏，当油藏压力高于饱和压力时，物质平衡方程式可以简化为（1）式3-4：pooiotN BNB CP (1)pN累计产油，m3；oB目前原油体积系数；N动态储量，m3；oiB初始原油体积系数；otC油藏总压缩系数，10-4MPa-1；P油藏压降，MPa；缝洞型碳酸盐岩油藏 90%以上的油井具有“一井一藏”的开发特点，井间原油性质差异较大，导致井间原油体积系数、原油压缩系数差异较大，受开发成本的制约，不可能每口井都进行 PVT 取样分析，初始油藏压力下原油体积系数及原油压缩系数可以利用已测PVT 油井的数据拟合经验公式求取。1.1 原始油藏压力下原油体积系数 分析油井 PVT 资料发现，不同井之间原油初始体积系数与溶解气油比呈近似线性关系（图 1），开发过程中，油藏没有气顶且油藏压力高于饱和压力时，生产气油比近似等于溶解气油比。本文介绍的方法是用地面原油密度、天然气相对密度和气油比三者的组合关系来计算原油初始体积系数，并作出了相应的关系曲线（图 1、表 1），发现它们之间变化规律明显，精度也较高5-7。中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 105 其计算公式（2）式：(Ab)ooiGRrBr (2)图 1 初始油藏压力下原油体积系数关系散点图 表 1 富满油田不同井 PVT 资料数据表 井号 体积系数 压缩系数（10-4MPa-1）初始气油比(m3/m3）原油密度(20.0g/cm3）天然气相对密度 X-1 2.32 37 459 0.7899 0.6946 X-2 2.18 39 441 0.8023 0.7490 X-3 1.97 31 386 0.8023 0.7490 X-4 1.85 24 348 0.8273 0.7309 X-5 1.66 27 305 0.8098 0.7857 X-6 1.64 23 235 0.7908 0.6844 X-7 1.52 25 211 0.8218 0.7209 X-8 1.55 18 169 0.8108 0.7688 X-9 1.39 25 157 0.8027 0.8408 X-10 1.44 18 153 0.8137 0.7003 X-11 1.46 18 136 0.8031 0.8108 X-12 1.36 19 134 0.8033 0.7876 X-13 1.34 18 128 0.8148 0.7877 X-14 1.37 18 120 0.8316 0.8922 X-15 1.28 17 118 0.8148 0.7877 X-16 1.31 17 95 0.8332 0.7991 X-17 1.36 21 93 0.8098 0.7857 X-18 1.26 19 91 0.8218 0.7209 X-19 1.27 15 79 0.8423 0.8669 X-20 1.23 14 66 0.8275 0.8876 X-21 1.14 12 62 0.9072 0.9577 X-22 1.19 13 58 0.8332 0.8433 X-23 1.18 14 54 0.8267 0.7738 X-24 1.19 12 54 0.8564 0.8008 X-25 1.14 13 49 0.8726 0.7675 筛选 25 口油井的 PVT 资料（表 1），根据表 1 里数据回归的经验公式是（图 1）：oiB=0.0022oGRrr+1.0621 (3)R气油比，m3/m3；or地面原油密度，常压，20；Gr天然气相对密度；利用（3）式和生产气油比、原油密度和天然气相对密度可以求取未测 PVT 资料油井的原油初始体积系数。1.2 原油压缩系数 分析油井 PVT 资料发现，原油压缩系数与溶解气油比呈近似线性关系（表 1），同求取原油初始体积系数的过程一样，根据表 1 里数据回归的原油压缩系数的经验公式是（图 2）：oC=0.0484oGRrr+11.606 （4）图 2 原油压缩系数关系散点图 利用（4）式和生产气油比、原油密度和天然气相对密度可以求取未测 PVT 资料油井的原油压缩系数。2 油藏单元水驱波及储量和洞穴充填程度的计算 洞穴型碳酸盐岩储层，垂向油水分异能力的好坏直接由洞穴的充填程度来决定。当洞穴完全被泥质或者方解石等矿物充填时，没有储存空间，为无效储层，而未充填或部分充填型洞穴，具有一定的储存空间，才可能是有效的储层11。依据充填物的成因，洞穴充填物可划分为机械沉积充填物、垮塌角砾岩充填物和化学沉积充填物。机械沉积充填物主要是指在流水作用和重力作用下沉积形成的充填物质，具有流水冲刷和重力分异作用产生的层理以及分选性结构特征，成分复杂。垮塌角砾岩中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 106 充填物是在洞穴形成演化过程中，洞顶、洞侧基岩垮塌崩落后原地堆积的产物，角砾成分一般与碳酸盐岩围岩一致，角砾间的空隙是油气储集的有效空间。化学沉积充填物是以化学沉淀方式沿溶洞壁向溶洞中心生长而形成的各种溶洞充填物质，包括白色粗晶或巨晶方解石、流石类灰岩和钙结岩，多见于潜流岩溶带，其成分主要为方解石。化学沉积充填物的储集空间以晶间孔为主，基本不具有储渗性能，难以构成有效的储集空间12。物质平衡法计算得到的洞穴型油藏单元动态储量可以分为两部分，一部分储量在油藏单元内部未被充填空间内，一部分储量在油藏单元内部充填物孔隙内。油藏单元未被充填空间内的储量，注水后压力能迅速波及到，基本几天时间可达到压力平衡，可称之为水驱波及储量，用表示。充填程度低的洞穴型油藏，注水后压力短时间内几乎波及整个油藏单元，水驱波及储量接近油藏单元动态储量。充填程度高的洞穴型油藏，注水后压力短时间内只能波及油藏单元的未被充填部分的动态储量。油藏单元注水开发后，可以及时测压，根据注入水量、注水后累产出量、注水前后油藏压力变化值计算油藏单元水驱波及储量13-14。油藏单元注水开发时，对于没有气顶气的缝洞型碳酸盐岩油藏，当油藏压力高于饱和压力时，物质平衡方程式可以写为（5）式8-10：wowotwinjinjewpwowpwwN B CPWWNBW B （5）wN水驱波及储量，m3；owB注水后原油体积系数，m3/m3；otwC注水后综合压缩系数，10-4MPa-1；injP注水后压力升高值，MPa；injW累计注入水量，m3；ewW注水后水侵量，m3；pwN注水后累计产油量，m3；pwW注水后累计产水量，m3；wB水体积系数；利用（5）式，可以求取油藏单元的水驱波及储量wN。洞穴充填程度（）可由（6）式来计算：（1)100%wNN （6）3 实例计算 YM-X1 井钻井过程中，目的层漏失 773.5m3，放空4m。该井 2014 年 10 月 31 日投产，3.5mm 油嘴自喷生产，投产油压 50MPa，生产 212 天后停喷，累产油量0.94104t，不含水，为典型的定容洞穴型油藏。停喷后进行单井注水替油，累计注水替油轮次 22 轮，累计注水量 13.63104m3，注水替油过程累计产油量7.19104t，累计产水量 1.02104m3。YM-X1 计算单井动态储量为 12.0104t，水驱波及储量为 11.7104t，总累计产油量 8.13104t，计算洞穴充填程度为 2.5%，洞穴充填程度低（表 2），注水替油第 17 轮才开始见水，采出程度达到 67.8%，注水替油效果好（图 3）。图 3 YM-X1 井单井注水替油开发曲线 富源 Y 油藏单元共有 5 口投产井，钻井过程中 5口井在目的层均有漏失，平均单井漏失量 890m3，有 4口井发生放空，平均单井放空 0.9m。该单元 2019 年 6月 21 日投产，根据钻井过程目的层漏失、放空情况和油藏生产指示曲线（图 4），判断富源 Y 油藏单元整体表现为定容洞穴型油藏。图 4 富源 Y 油藏单元生产指示曲线 0102030405060050000100000150000200000250000300000油压降、地层压力降（MPa）累产液量（t）油压降地层压力降开始注水中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 107 该单元 2021 年 6 月 15 日开始注水，5 口投产井陆续有 3 口井转注水井，注采位置关系见图 5，累计注水量 27.28104m3，注水初期注采比由 1 升至 4.7，见水后注采比降至 1（图 6），注水后油藏压力最高时升高41MPa，压力保持程度高达 90%。图 5 富源 Y 油藏单元孔隙度剖面注采关系图 图 6 富源 Y 油藏单元 5 口井注水开发曲线 富源 Y 油藏单元计算动态储量 215.0104t，水驱波及储量为 101.7104t，累计产油量 25.51104t。计算洞穴充填程度为 52.7%（表 2），充填程度高。充填程度高的定容洞穴型油藏单元，储层内部结构复杂、非均质性强，单井注水替油时垂向油水分异能力差，单元注水时容易水窜。定容洞穴型油藏单元初期注水采油实质是注入水提高整个油藏单元压力，压缩地下原油，恢复地下原油的弹性产能，也是一个先增压、后降压开采的过程，不仅是水驱油的过程。单元注水开发初期最好只选择一口低部位注水井注水，注入水提高整个油藏单元压力，利用压力传导采油，过多注水井会使注入水广泛、杂乱分布，从而导致水窜。单元注水开发中期根据采油井地层压力情况、含水情况，调整注采井网，利用注入水水驱油，采取剩余油。开发后期可以注水+注气开发，采取单元顶部和井间致密孔隙剩余油（图 7）。（a）初期 （b）中期 （c）后期 图 7 富源 Y 油藏单元开发技术对策流程图 表 2 油藏单元充填程度计算表 油藏单元 动态储量（104t）水驱波及储量（104t）累产油量（104t）采出程度（%）充填程度（%）YM-X2 单井注水替油 7.3 7.2 3.2 43.8 1.4 YM-X1 单井注水替油 12.0 11.7 8.1 67.8 2.5 YM-X3 单井注水替油 11.6 10.5 3.8 32.8 9.5 YM-X4 单井注水替油 45.8 22.9 7.9 17.2 50.0 富源 Y1 单元注水 46.6 29.7 7.0 15.0 36.3 富源 Y2 单元注水 83.5 42.6 8.0 9.6 49.0 富源 Y 单元注水 215.0 101.7 25.5 11.9 52.7 本次对富满油田 4 口单井注水替油井，3 个注水开发单元的充填程度进行了计算，计算过程结合注水开发特征，发现有如下规律：不同区域的洞穴充填程度不同，跃满地区洞穴型油藏充填程度较低 0-10%，富源地区洞穴型油藏充填程度较高 30-60%；一般来说，洞穴充填程度越低，垂向油水分异能力越强，采收率越高；同一断裂带储量规模越大，充填程度越高。充填程度高的多井油藏单元注水开发初期注水井不宜过多，更适合低注高采。4 结论（1）根据生产数据和油井 PVT 资料，拟合出利用物质平衡法计算动态储量所需要的原油体积系数和压缩系数的经验公式，准确地计算了油藏单元动态储量和水驱波及储量。（2）洞穴充填程度计算方法定量描述了洞穴型油藏内部复杂程度，为缝洞型碳酸盐岩油藏的合理注水、高效开发奠定了基础。FY210-H1FY210HFY210-H3FY210-H4FY210-H65001000150020002500300035004000450050010001500200025003000350040004500-7400-7300-7200-7100-7000-6900-6800-6700-6600-6500-6400-7400-7300-7200-7100-7000-6900-6800-6700-6600-6500-6400W1 W2 W3 W4 W5FY210-H1FY210HFY210-H3FY210-H4FY210-H65001000150020002500300035004000450050010001500200025003000350040004500-7400-7300-7200-7100-7000-6900-6800-6700-6600-6500-6400-7400-7300-7200-7100-7000-6900-6800-6700-6600-6500-6400W1 W2 W3 W4 W5FY210-H1FY210HFY210-H3FY210-H4FY210-H65001000150020002500300035004000450050010001500200025003000350040004500-7400-7300-7200-7100-7000-6900-6800-6700-6600-6500-6400-7400-7300-7200-7100-7000-6900-6800-6700-6600-6500-6400W1 W2 W3 W4 W5中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 108 参考文献 1陈利新,孙银行.哈拉哈塘油田饱和压力经验公式J.新疆石油地质,2014,35(6):690-693.2陈利新,孙银行.缝洞型油藏动态储量计算的一种新方法J.新疆石油地质,2016,37(3):356-359.3李江龙,张宏方.物质平衡方法在缝洞型碳酸盐岩油 藏 能 量 评 价 中 的 应 用 J.石 油 与 天 然 气 地质,2009,30(6):773-785.4宋宏伟,张智,任文博.缝洞型碳酸盐岩油藏物质平衡 法 计 算 储 量 探 讨 J.天 然 气 勘 探 与 开发,2012,35(1):32-35.5马立平,李允.缝洞型油藏物质平衡方程计算方法研究J.西南石油大学学报,2007,29(5):67-68.6雷广发.高饱和压力油藏开发方式的研究J.渤海大学学报(自然科学版),2011,32(1):84-86.7曹建,陈勇,陈琛.利用不稳定试井资料求取饱和压力J.新疆石油地质,2011,32(4):424-425.8王玉英,王江.流压低于饱和压力时油井开采制度J.油气天地面工程,2006,25(2):19-23.9鄢斌,张虎俊.确定溶解气驱油藏地层压力的简便方法J.油气井测试,1997,6(4):30-33.10李传亮.岩石压缩系数对油藏动态储量计算结果的影响J.大庆石油地质与开发,2004,23(6):31-38.11赵军,李宗杰.碳酸盐岩洞穴充填物及其充填程度的测井判别方法J.中国岩溶,2013,32(2):225-230.12胡向阳,权莲顺.塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏溶洞充填特征J.特种油气藏,2014,21(1):18-21.13刘杨.溶解气驱油藏提高采收率方法实验J.大庆石油学院学报,2008,32(2):32-35.14任彩琴.塔河油田碳酸盐岩油藏油井合理工作制度确定方法J.石油钻采工艺,2008,30(4):79-83.15伊向艺.计算法预测地层原油饱和压力的方法探讨J.新疆石油学院学报,1997,9(1):19-23.16郑俊德,孙智,孙品月.萨中地区萨葡高油层原油饱 和 压 力 相 关 式 的 确 定 J.石 油 勘 探 开发,1997,25(1):57-62.作者简介：作者简介：袁安意(1987)，男，汉族，新疆和田人，研究生(中国石油大学华东)，中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院三级工程师，研究方向为油气藏开发，动态分析。