层状砂砾岩油藏一体化开发优化设计——以935-936区块为例.pdf

收稿日期 作者简介 宋 阳()男山东济南人中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院工程师硕士主要从事非常规油藏开发研究:./.层状砂砾岩油藏一体化开发优化设计 以 区块为例宋 阳(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院山东 东营)摘 要砂砾岩油藏在渤海湾盆地、准噶尔盆地、三塘湖盆地、吐哈盆地、松辽盆地等地区均具有较大储量但目前砂砾岩油藏动用的多是厚层块状油藏层状砂砾岩油藏受其储层物性差异大、非均质性极强、连通关系复杂的特点整体开发难度大 为了进一步提高层状砂砾岩油藏的动用程度在对层状砂砾岩油藏的有效储层进行系统认识评价的基础上利用地质、油藏、工艺一体化手段合理设计不同特点层状砂砾岩油藏的开发方式、井网井型等关键开发对策 针对胜利油田永 层状砂砾岩区块根据不同位置地质特点合理优化设计不同井型、不同开发方式以及差异化压裂规模对提高区块整体储量动用率提升井区开发效果具有重要意义关键词层状砂砾岩油藏大斜度井压裂优化产能预测开发评价中图分类号 文献标识码 文章编号()层状砂砾岩在未动用的砂砾岩油藏储量中占比较大截至 年胜利油田砂砾岩油藏共有可供评价未动储量约 主要分布在东营北带和沾车北带且以层状砂砾岩为主 层状砂砾岩主要分布在远物源扇中扇端亚相分选性相对较好储层呈层状单层厚度相对薄连通性、物性相对较好目前胜利油田已动用的砂砾岩以块状为主主要分布在东营凹陷北带和沾车凹陷北带其中东营北带典型区块为盐家油田盐 永 块该块 年上报探明储量 年针对盐、永、盐 等厚度大、产能相对较高的块状砂砾岩采用注水开发和弹性开发两种方式先后动用储量 但边部以层状砂砾岩为主的永 块埋藏更深单层厚度更薄地质储量 一直未得到有效动用且目前尚无明确的层状砂砾岩有效动用技术 针对永 区块差异化地质特征综合考虑油藏地质特征、井型井网模式、工艺设计参数、经济效益指标等通过开展不同井区差异化布井模式、开发工艺技术及产能设计实现区块的规模效益开发 区域地质概况砂砾岩油藏受其特殊沉积环境影响储层展布规律复杂、非均质性强其中层状砂砾岩油藏储层整体呈层状分布相较于厚层砂砾岩油藏其分选性、连通性和物性一般相对较好但单层厚度相对薄储层描述难度更大 对于胜利油田砂砾岩油藏大多处于开发初期或早期勘探阶段低孔、低渗储层的有效厚度差异大单层有效厚度从十几米到上百米不等现代湖泊的野外观察显示砂砾岩油藏存在 种主要类型沉积:一是以弱构造活动、高水位和低坡度特征沟道供源为主的高位扇二是以强构造活动、低水位和高坡度的特点滑塌供源为主的低位扇 东营凹陷砂砾岩主体位于东营北带的冲沟处主要受陈一南断裂带控制 沙四上亚段时期气候为半湿润砂砾岩体由北部陈家庄物源区持续向断 年 月山东石油化工学院学报.第 卷 第 期 .陷湖盆搬运其中重力流和牵引流的持续作用时间和沉积盆地的古地貌特征共同影响扇体的垂向厚度和横向延伸距离 扇体发育时期处于盆地构造活动阶段以砂质碎屑流、泥石流发育为主扇中处由砂质碎屑流体搬运的厚层块状砂岩指示含油气的有利储层(图)图 砂砾岩扇体沉积模式 永 区块处于东营北带东部北部靠近物源区陈家庄凸起 古近系自下而上依次为孔店组、沙河街组和东营组沙河街组可进一步分为沙四段、沙三段、沙二段、沙一段 综合岩心、测井和地震等多手段的砂砾岩特征永 块砂砾岩是由不同含量比例的砂岩和砾岩组成在近物源的陡坡带上快速沉积形成砂砾岩扇体具有局部岩性变化大、相变快和成层性差等特点 受湖泊水体和构造运动的影响形成多期次的旋回沉积沙四上亚段沉积时期因受古构造背景控制季节性洪水携带大量粗碎屑沉积物沿古冲沟直接入湖使得在区块发育了多期砂砾岩扇体 该区块沙四上砂砾岩由于距物源较近杂基含量高岩屑为花岗片麻岩及片麻岩、碳酸盐岩混和物岩石胶结物主要为黏土矿物胶结物和碳酸盐胶结物砂、砾岩主要以石英、长石为主变质岩次之泥质胶结为主泥质含量和碳酸盐含量较低 多口井的岩屑录井剖面显示岩性多样性且变化大主要包括砾岩、含砾砂岩、砾状砂岩、砂岩和泥岩等几个大类并且随砾石、砂质和泥质含量的变化又可以细分为众多的亚类根据岩心可归纳为砾岩、砂砾岩、含砾砂岩和泥岩等 种类型(图)图 永 区块沙四上段砂砾岩主要岩性照片 在储集空间方面根据本区铸体薄片及扫描电镜观察主要储集空间类型包括原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔(岩屑粒内溶孔、长石粒内溶孔)、铸模孔、晶间孔以及杂基孔粒间孔不均分布微孔隙发育 其中粒间溶孔最为发育粒内溶孔较少见伊利石、伊蒙混层晶间孔较发育 储层整体喉道常呈片状管状喉道细主要填隙物为白云石、黄铁矿、伊蒙混层、绿泥石(图)第 卷 山东石油化工学院学报 年 第 期图 层状砂砾岩铸体薄片 在储层物性方面根据岩心试验分析孔隙度为 平均为 渗透率为()平均为 区块砂砾岩属于特低孔、特低渗油藏 区块一体化开发优化设计单井增产压裂改造工艺日趋成熟但层状砂砾岩的规模开发技术对策及效果有待研究 产能是影响开发成本的关键因素之一提高产能可以大幅降低开发成本 盐家油田开发实践表明低渗透油藏产能每提高 /吨油完全成本降低 为此鉴于层状砂砾岩类型多主要有薄厚兼互(层多有多个主力层)、单主力层(层相对较少主力层突出)、薄互层(层多、层薄)等几种类型针对其压裂层段匹配、缝网匹配、注采匹配等问题提出层状砂砾岩单井分段压裂理念通过设计针对性的井网合理选取开发方式和井型对平面、纵向上渗透率差异大的层系细分统筹兼顾整体优化最大程度地提高储量动用率和采收率创建层状砂砾岩经济有效开发的新模式 井型设计永 块为纵向多油层叠加砂砾岩油藏油层间泥岩发育可采用定向井开发以直斜直方式中靶点中靶角度在 确保单井可钻遇多个砂砾岩期次有效储层(图()并在传统垂直中靶基础上降低钻井要求提高钻井速度 在实施节奏上优选甜点采用“大规模压裂一次动用”“井工厂模式建产”进一步提高储量动用率 年单井增产压裂改造工艺日趋成熟在 块厚度较大区域部署定向井开发累计动用储量 年在永 西翼部署永 斜 井钻遇油层变薄不能满足效益开发需求针对边部厚度减薄的次甜点区砂砾岩体油藏以钻井、压裂工程投资为约束条件工程、油藏、地质一体化结合优化创新大斜度井(图()实现少井高控最终形成中心部位定向井边部大斜度井的组合井型开发模式(图)图 永 区块不同井型 为提高区块整体储量动用程度初期针对边部未动储量部署设计大斜度井 口其中号井钻遇厚度薄控制储量少、号井方位角变化大钻井难度大 为提高区块整体效益最大程度地提高单井控制储量及可采储量同时优化投资加大单簇加砂规模提高单井产能开展井位优化号井向西移动降低钻井扭方位难度号井靶点向西北平移优化控制厚度中心(图)根据砂体长轴展布的特点合理设计大斜度井井身轨迹通过井井协同、交互控制实现各砂体储量的最大化控制 根据砂体退积叠置的特点以钻遇砂体最多为原则设计多靶点顺势斜穿各期次厚度中心工程、地质反复迭代微调轨迹得到储量控制、工程可行的最优解 优化结果:号井钻遇油层段增加 方位角由 优化到 单控储量从 提高到 总投资从 万元人民币降低至 万元人民币内部收益率从 提高至 取得较好的开发效果宋 阳:层状砂砾岩油藏一体化开发优化设计 以 区块为例图 永 区块井网优化部署图 永 区块大斜度井优化部署 为进一步验证井数优化的合理性开展数值模拟预测预测结果表明 年末优化后比优化前井数减少 口累油仅由 减少至 压裂设计为进一步提高单井产能必须加强压裂工艺优化提高裂缝改造体积增加单井缝控储量 根据东营北带砂砾岩区块压裂施工参数及监测优化大排量、低黏滑溜水可有效实现改造体积裂缝优化暂堵工艺迫使裂缝转向能增加裂缝复杂程度优化高黏液携高砂比造高导流主缝可形成多分支组合裂缝大幅度提高裂缝改造体积 通过压裂工艺的优化:一是要形成平面上、纵向上足够复杂的裂缝二是要形成有效支撑提升产能 针对储层泥质含量高、物性差的特点对压裂液配方进行改进优化防膨剂类型和用量针对弹性开发地层能量不足的特点优化 增能助排措施针对孔喉半径小、流动困难的特点优化渗吸提采的新思路进一步置换地层原油确保压裂增产效果 最终利用地质工程一体化手段地质上建立多参数的开发甜点评价标准优化有利目标组合体工艺上考虑地质甜点和第 卷 山东石油化工学院学报 年 第 期地应力方向优化施工工艺和压裂参数确定最优化压裂设计通过压裂缝沟通更多连通体(表)表 永 区块开发甜点评价标准甜点类型甜点评价参数/水平应力差/改造建议地质工程双甜点 精细改造最大程度释放产能地质甜点非工程甜点 充分改造尽可能发挥产能工程甜点非地质甜点 不建议投产邻段控缝高非甜点 不建议投产邻段控缝高 结合地质工程一体化甜点评价体系及改造建议对各井提出详细压裂设计建议如下:号井压裂建议精细改造段:、期地质工程双甜点段释放产能优化改造段:期物性较差泥岩砾石夹杂不投产井段:井段含水饱和度高、含油性差避射井段:(第 段)距永斜 井 低应力区易井漏 号井压裂建议精细改造段:期双甜点段最大化释放产能优化改造段:、期物性较差泥岩砾石夹杂避射井段:距永 斜 井 低应力区规模控制段:第二段适当控制改造规模结合上述 口井压裂设计及建议根据压裂施工进程现场增加暂堵压裂 段增加砂量 段最大程度提高压裂改造体积 永 扩与同类型油藏压裂相比单井分段最多(段)单段加砂量最大()、施工排量最高(/)并首次实践了大规模 增能压裂施工(单井注 )产能优化结合东营北带砂砾岩老井开发效果和地质特征针对永 区块在数值模拟的基础上采用多种方法开展产能优化明确合理产能并确定砂砾岩油藏合理产能优化技术 同类油藏类比法盐 块为 块相邻区块地质参数及原油物性参数相近(表)可以为本块提供借鉴盐:正常生产井平均钻遇油层厚度 分 段压裂单井累油 第一年平均单井日油 /永 扩:预测平均油层厚度 分 段组合缝网压裂按产能公式折算 口类水平井第一年平均单井日油 /表 永 区块与盐 区块地质条件对比区块埋藏深度/单控储量/渗透率/孔隙度/体积系数地面原油密度/()地面原油黏度/()压力系数盐 永 采油指数法通过老井计算本块采油指数为 /()动用厚度 按照生产压差、月递减率 开展产能预测 经 口水平大斜度井第一年平均单井产能为 /平均为 /数值模拟法应用数值模拟方法建立本块井组模型考虑生产压差、储层厚度、压裂段数等参数开展产能优化研究通过多因素交叉融合优化综合考虑压裂段数(平均 段)生产压差(取 )布井区厚度宋 阳:层状砂砾岩油藏一体化开发优化设计 以 区块为例(平均 )建立不同厚度、不同生产压差等多因素约束下的合理产能图版 数模计算初产取值 /通过地质与工程结合综合考虑储层厚度、压裂段数、压裂规模、生产压差数值模拟预测产能变化确定该块大斜度井第一年初产约为 /永 区块大斜度井开发效果通过协同优化、差异设计、实时调整永 扩新井储层钻遇厚度、单井产能、累油等方面均有大幅提升实现了边部小于 储层厚度效益动用提振了全面动用砂砾岩未开发储量信心永 块投产 口长井段大斜度井初期自喷峰值达到 /和 /平均产能提升了 倍号井压裂 段累积用压裂液 加砂 该井于 年 月 日投产截止 年 月底液量为 /油量为 /含水率为 累积产油 号井压裂 段累积用压裂液 加砂 该井于 年 月 日投产截至 年 月底液量为 /油量为 /含水率为 累积产油 结 论()基于层状砂砾岩区块有效储层展布及纵向叠置关系根据单井效益开发厚度界限设计定向井和大斜度井 种井型的组合开发井网模式 其中大斜度井综合考虑投资、产能与储层展布地质工程一体化优化井段长度为 并将井数由 口优化为 口()综合考虑油藏地质及工程参数建立地质工程双甜点评价标准体系并差异化制定压裂参数设计实现井网、缝网的有效匹配最大程度动用井间储量提高单井产能()针对油藏及单井地质背景条件开展同类油藏对比、采油指数计算、数值模拟计算等多方法联合的产能预测结合各井地质、压裂参数通过多因素交叉融合优化预测单井产量该方法应用在永 大斜度井中具有较好的效果参考文献 于景强张云银孙志峰等.东营凹陷盐家地区陡坡带砂砾岩特征及分布.断块油气田():.张守伟.东营北带砂砾岩储层岩石物理特征研究.青岛:中国石油大学(华东).邱隆伟韩晓彤宋璠等.东营凹陷盐 区块沙四上亚段近岸水下扇岩相特征及沉积演化.大庆石油地质与开发():.孔省吾于正军宋璠等.东营凹陷永北地区沙四上亚段砂砾岩储层构型特征及分布样式.科学技术与工程():.豆梦园.致密油藏开发井网设计与参数优化.西安:西安石油大学.曾凡辉郭建春陈敏.大厚段砂砾岩储层压裂工艺技术研究及应用.石油天然气学报():.刘向军王小军赵保伟等.砂砾岩储集层水力压裂裂缝扩展规律与可压性评价.新疆石油地质():.孟庆民张士诚郭先敏等.砂砾岩水力裂缝扩展规律初探.石油天然气学报():.金国文王堂宇刘忠华等.基于核磁共振测井的砂砾岩储层分类与产能预测方法.石油学报():.路研徐守余刘可禹等.陆相滑塌浊积扇储层流动单元定量表征.中国石油大学学报(自然科学版)():.康毅力田健罗平亚等.致密油藏提高采收率技术瓶颈与发展策略.石油学报():.庞秋维霍勇马强等.油田试油层自然产能预测方法研究.长江大学学报(自然科学版).():.谭成仟马娜蕊苏超.储层油气产能的预测模型和方法.地球科学与环境学报():.责任编辑 董大伟第 卷 山东石油化工学院学报 年 第 期