碳酸盐岩缝洞型油藏注水开发研究

碳酸盐岩缝洞型油藏由于裂缝、溶洞的分布随机性强,其流动机理和开发方式与常规的碳酸盐岩裂缝性油藏存在很大差别,注水开发目前处于试注阶段,还没有形成相应的油藏注水开发理论体系。因此,建立适合碳酸盐岩缝洞型油藏的注采关系及注水方式,优化碳酸盐岩缝洞型油藏不同注水方式下的注采参数,是碳酸盐岩缝洞型油藏注水开发理论与方法的关键基本问题。该研究以油藏工程学、流体动力学理论为基础,以室内物理模拟实验、数值模拟、矿场注水试验和大量动态资料统计分析为基本手段,充分考虑理论研究、室内实验研究与现场试验研究相结合,针对课题研究目标,选择具有代表性的缝洞单元模型进行重点研究,对油藏能量、注采关系、注水方式、注采参数、注水开发动态及开发效果评价方法进行深入研究,进而形成系统的缝洞型油藏注水开发技术政策及注水开发效果评价方法。2013年通过进一步开展室内物模和数值模拟研究,建立了缝洞型油藏室内三维注才井组实验模型,完善了缝洞型油藏单元注水方式,优化了缝洞型油藏单元注水的注采参数,进一步完善了不同类型岩溶缝洞储集提注水技术政策。该课题完成了年度研究计划内容和目标。     

塔里木油田轮古井区注水替油参数优化研究

塔里木油田轮古井区奥陶系碳酸盐岩油藏属于缝洞型油藏,油藏非均质性极强,很多单井由于钻遇封闭缝洞
体产量迅速递减。注水替油技术可以大幅度恢复停喷或低效油井的产能,是开发缝洞型油藏的有效新方法之一。注
水替油的注采参数是否合理对注水替油的开发效果至关重要。以塔里木油田轮古井区注水替油典型井的地质、流体
资料为基础,建立单井注水替油的地质模型,通过数值模拟的方法优化注水时机、周期注水量、注水速度、焖井时间、
开井工作制度等注采参数,并将注采参数无因次化或拟合公式,以消除注水前油井生产动态差异对优化参数造成的影
响,使优化参数更具实用性。     

一种缝洞型油气藏水体能量评价方法

针对缝洞型油气藏水体能量评价困难的问题,在储层特征研究的基础上,运用物质平衡原理分析了缝洞型油藏见水前后油水产量变化规律,通过无因次简化得到产水、产油方程,经过无因次产水方程拟合分析及产油方程拟合验证,建立了一种新的缝洞型油藏有限水体能量的评价方法。综合考虑水体规模、避水高度及连通性等因素,以产水特征为研究对象,采用曲线拟合方法求取水体规模、避水高度及连通性等相关参数。     

H区块缝洞单元连通方式及注水开发对策研究

针对H区块缝洞型油藏连通单元井组实施注水驱替开发效果差异很大这一问题,开展了缝洞单元连通方式及注水开发对策研究。利用地球物理方法对微裂缝、大尺度裂缝、有效基质、孔洞进行刻画,提出了3种缝洞单元连通方式：暗河岩溶管道、大尺度缝、弥散缝伴有大尺度缝。对不同的缝洞连通单元开展机理性数值模拟和矿场试验研究,给出合理的注水开发对策。暗河体系具有连通井组低注高采、洞注暗河驱洞采的注采关系;弥散缝伴有大尺度缝,沟通缝洞单元,不同单元二者匹配具有差异性,应控制合理的注采比,后续动态调整,提高注水开发采收率,改善区块连通单元注水驱替效果,对相同或类似缝洞型碳酸盐岩油藏连通单元注水开发具有一定的借鉴及指导意义。     

泵挂深度对注水替油开发效果的影响研究

塔河奥陶系碳酸盐岩油藏属于缝洞型油藏,不同类型的缝洞单元由于储集体规模和水体的发育程度不同造成天然驱动能量具有较大差异,部分油井天然能量严重不足、产量递减快,采收率低。注水替油作为塔河碳酸盐岩油藏一种新型开采方式,已经取得了较好的效果。针对注水替油后期,油水界面上升导致含水上升快的问题,对衰竭式开发、单纯注水替油机抽开发以及采用机抽－深抽开发等不同方式的效果进行对比研究,明确了采用加大泵挂深度可以提高油藏采收率,改善开发效果,从而为矿场实施提供依据。     

缝洞型碳酸盐岩油藏非对称不稳定注水研究

非对称不稳定注水广泛应用于强非均质和裂缝型砂岩油藏中,但由于大尺度碳酸盐岩缝洞型油藏地质构造和流体流动规律的复杂性、特殊性,在大尺度碳酸盐岩缝洞型油藏运用较少。笔者在深入调研国内外周期性注水理论、注水机理和影响因素、吸入过程非平衡状态、砂岩油藏中非对称不稳定注水理论及示踪剂监测技术等基础上,从非对称不稳定注水作用机理出发,结合碳酸盐岩缝洞油藏地质构造的特殊性,针对由于地质、流体参数难以有效获取而导致的不能确切计算合理的注水参数的难题,先后对注入量和注水周期和示踪剂监测的原理和意义进行了研究。研究表明,对于缝洞型碳酸盐岩油藏非对称不稳定注水,在注水初期可利用示踪剂监测峰值及衰竭时间来近似确定合理的停注时间,并进一步判断水窜风险;在注水后期,结合示踪剂突破时间和受效井生产动态进行动态调整可取的良好的效果。最后笔者通过实例分析进一步论证了,非对称不稳定注水对大尺度缝洞型碳酸盐岩油藏有很好的适应性。     

缝洞型油藏井间示踪剂分类等效解释模型及其应用

针对目前孔隙型油藏井间示踪剂解释模型难以有效定量表征缝洞型油藏井间缝洞参数的问题,基于塔河缝洞型油藏井间缝洞组合结构与示踪剂曲线形态匹配关系,将井间缝洞组合结构等效为一系列的缝洞条带(流道),利用对流扩散理论及井间示踪基本思路,分别推导了缝洞型油藏单峰型、独立多峰型及连续多峰型井间示踪剂等效解释模型,并对塔河油田四区S...     

碳酸盐岩缝洞型油藏井间连通性的示踪剂监测——以塔河油田T402注采井组为例

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏的储集体以分布非常复杂的缝、洞、孔为主,连续性差,非均质性强,这类油藏裂缝-溶洞复合存在,底水十分发育,没有统一的油水界面,井间连通性极大地影响注水、注气措施的有效性。对此,探究了示踪剂监测确定缝洞型油藏井间连通性的原理、方法,以及参数优选等问题,计算了水线推进速度和注入水分配系数。通过对塔河油田T402注采井组连通性评价分析表明,应用示踪剂监测确定缝洞油藏的井间连通性是一种十分有效的方法。     

碳酸盐岩缝洞型油藏气驱机制微观可视化模型试验

针对缝洞型碳酸盐岩油藏开发中开口向上和开口向下两种缝洞类型,建立该类油藏气驱机制下的微观可视模型,采用模拟油和液化气,在常温低压下进行水驱、活性水驱、直接注气驱及气-水交替驱4组试验,研究不同注入流体及注入方式对驱替效率和含水率的影响。结果表明:水驱、活性水驱、气驱和气-水交替驱的驱替效率分别为81.12%、68.95%、74.88%和99.84%,缝洞型油藏的最佳注入方式为气-水交替注入;注气只能驱开向下的洞,注水只能驱替开口向上的洞,气-水交替驱可以同时解决这两种洞的驱油问题;活性水由于毛管压力低不利于驱油。     

中东地区孔隙型碳酸盐岩油藏水平井水淹模式

水平井注水开发是中东地区孔隙型碳酸盐岩油藏的主体开发技术之一,而水平井水淹是制约注水开发效果的关键因素,为了尽快建立这类油藏的高效注水开发方式,需要对水平井水淹规律及其模式进行深入研究。与中国缝洞型碳酸盐岩油藏不同,中东孔隙型碳酸盐油藏具有发育生物碎屑灰岩、孔隙结构呈多模态、物性夹层及高渗条带普遍分布等特征,注水开发效果存在很大不确定性。岩心分析和测井解释表明高渗条带、断裂带和高黏流体是薄层孔隙型碳酸盐岩油藏水平井水淹的主控因素,导致水平段各部分见水不均衡,表现为点状见水局部水淹、多点见水局部水淹和线状见水整体水淹三种类型。基于主控地质因素和动态响应特征建立四类水平井水淹模式,并分析了不同模式下水平井见水规律、剩余油分布特征及开发调整对策。研究成果可以为中东地区孔隙型碳酸盐岩油藏水平井水淹治理和注水开发调整提供理论和技术指导。     

缝洞型油藏拟颗粒法多尺度流动模拟

缝洞型油藏储集空间类型多样,且尺度差异非常大,储层中多种流动状态共存,既有孔隙渗流,又有溶洞自由
流,属典型的多尺度多相复杂流动,物理仿真实验及常规数值模拟难以准确地描述此类油藏流动特征。基于拟颗粒方
法建立油水两相流动多尺度离散计算模型,利用其在界面追踪上的优势,通过在两相界面处引入一种斥力的方式实现
表面张力模拟,建立了表面张力模型,实现了缝洞型油藏的油水流动模拟,并通过理论分析及与实验现象对比的方法,
验证了模型的正确性。结果表明：该方法能够在不同尺度上刻画此类油藏油水流动特征,可以取代室内物理仿真实
验,确定不同缝洞组合类型下的剩余油分布情况,能够进行宏观油藏模拟,为此类油藏的高效开发奠定基础。     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型影响因素

通过对缝洞型油藏三重介质数值试井模型进行数值求解,分析了各个模型参数对试井曲线的敏感性,确立了数值试井模型的参数体系。这些参数直接对应着油藏渗透性、缝洞大小、长度等物理量,更直观具体。不同的参数对曲线的影响方式不同：原始地层压力和裂缝渗透率影响压力恢复曲线的位置分布,表皮系数、井筒储集系数主要影响早期的曲线形状,基质渗透率等其他参数的影响则反映在曲线上的两个拐弯处,这些结论在曲线拟合求参时具有重要的参考价值。     

缝洞型底水油藏油井见水及含水规律实验研究

针对塔河碳酸盐岩缝洞型底水油藏的特点,根据矿场生产的动静态资料,利用相似理论,构建不同缝洞组合的可视化模型,开展物理模拟实验。比较和验证了不同含水上升规律所对应的储集空间类型,揭示了不同含水上升规律的物理本质,为此类油藏的合理开发提供了必要的实验和理论依据。实验证实,碳酸盐岩缝洞型底水油藏油井见水和含水上升规律存在5 种基本形态,而每一种类型都与特定的储集体地质特征、缝洞组合关系、水体能量的大小以及水体与储层的沟通程度密切相关;底水入侵的方式与砂岩油藏有很大区别,底水主要沿大裂缝窜进,溶洞内油水界面缓慢水平抬升,流体流动属于层流,这将简化管流与渗流耦合的数学模型。     

裂缝-孔洞储层连通溶洞模式注气效果研究

针对缝洞碳酸盐岩油藏主要进行自喷采油或停喷后注水替油作业,导致本体溶洞内存在大量剩余油的问题,开展了缝洞碳酸盐岩油藏注气采油开发效果的研究。对裂缝孔洞储层连通溶洞模式进行模型简化,计算分析氮气、甲烷及二氧化碳气体的注入适应性,通过物理模拟方法对该类储层进行自喷、注水及注气模拟实验,并建立了注气开发分析方法,结果表明,对于该类储层溶洞连通底水规模越大,裂缝孔洞储层物性越好,注气开发效果越差,且随注气周期增加,缝洞体的弹性能量逐渐增大。在矿场条件下,应选择上部裂缝孔洞储层物性较差,溶洞连通底水规模较小的缝洞体进行注气实践;建立弹性产率与压缩系数的线性关系式,可预测气顶体积、油水能量及周期产出量等参数,为注气效果评价提供一定依据。     

裂缝型底水油气藏开发模式研究

裂缝型底水油气藏的一个重要特点就是底水供给充足,储油岩层裂缝系统极其发育,造成油气藏极易在开发过程中发生水窜,而裂缝发育的不均质及产状类型的多样化,使水窜进入油气藏后的油气水关系变得十分复杂。“水窜式”的活动更多地表现为降低了油气藏的有效厚度和单井泄油范围,在油气层和井筒中消耗油气藏的能量,降低油藏的采收率。针对裂缝型底水油藏水窜特点,在建立基岩一裂缝超双重介质模型基础上,通过全隐式数值模拟研究方法,分析比较T两向裂缝对油气藏动态开发指标的影响。     

无供给溶洞弹性开采实验

大型溶洞是塔里木油田缝洞型储层的重要储集空间,其成因复杂,结构相对简单,分布极不规律,是构成复杂缝洞型油藏的一个基础.目前该类油藏的开采方式主要依靠弹性能量开采.为了研究溶洞弹性开采自喷期阶段的井底压力和产量的变化规律,本文对其进行了简单的理论分析,又进行了模拟油和高黏度原油的物理模拟实验,理论分析结果和模拟实验结果能够很好吻合.结果表明,井底压力随开采时间星指数递减趋势,递减指数与井口产量控制和溶洞内油水体积比、压缩系数有关,油井产量随开采时间也呈指数递减趋势;累积产量与累积压降曲线呈直线关系,其斜率的物理意义是单位生产压差下的累计产液量,大小只与溶洞内油水体积比和压缩系数有关,由此可估算溶洞体积范围.     

井打在溶洞外的缝洞型油藏数值试井模型

 缝洞型碳酸盐岩油藏多发育大尺度的溶洞和裂缝, 非均质性极强。这类油藏不能使用常规的连续介质理论描述。根据缝洞型碳酸盐岩油藏的特征, 结合地震、地质等资料, 建立了井未钻遇溶洞的缝洞型碳酸盐岩油藏数值试井物理数学模型。利用有限元方法对模型进行求解并绘制了试井样版曲线, 对影响井底压力动态的主要因素进行了分析。研究表明: 当井打在洞外时, 由于洞内的渗透性远优于洞外地层, 压力导数曲线后期出现明显下掉, 溶洞的尺寸主要影响压力导数曲线的下掉幅度。模型解释结果与实测数据对比分析表明, 该试井模型具有较高的预测精度, 能够为碳酸盐岩油藏的试井分析提供理论指导。     

单一缝洞内油水相对渗透率及其影响因素

将复杂的缝洞系统简化为裂缝和溶洞的基本组合,从分析油水相对渗透率曲线着手探索其两相流动规律。在考虑实际油田碳酸盐岩储层特征的基础上,制作不同溶洞直径的单一缝洞有机玻璃模型,利用稳态法测定模型中的油水相对渗透率研究溶洞直径、缝洞倾角、油水黏度比、注入速度等因素对油水相对渗透率的影响。结果表明:对于单溶洞单裂缝的基本组合,随着溶洞直径的增大,油相相对渗透率曲线由直线型逐渐转变为下凹型,水相相对渗透率曲线呈上凹型且曲率越来越大;残余油饱和度随着溶洞直径、缝洞倾角、注入速度的增大和油水黏度比的减小而降低。     

注水井压裂调剖设计方法研究

对于低渗透油田 ,主要通过水力压裂提高油水井的增产增注能力 ,区块经过整体压裂改造后 ,水力裂缝参数将对油水井的产量起决定性作用。对于多油层非均质油藏 ,层间差异会导致吸水剖面不均匀 ,影响水驱效率。对需要经过压裂再投注的注水井 ,建立了压裂后预测注水井注入量的数值模型 ,分析了各层注入量与地层物性、裂缝参数和注入压力的关系。研究结果表明 ,通过合理地设计裂缝参数 ,可以减缓层间矛盾 ,改善吸水剖面。现场试验 8口井 ,其中 6口井进行了吸水剖面测试 ,全井达到配注方案的有 4口井 ,说明该方法对多油层非均质油藏注水井的调剖具有一定的应用价值。