淺水三角洲沉積下的水平井試井圖版及應用

常會江 張 嵐 江遠鵬 翟上奇 陳曉明

中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院, 天津 300459

0 前言

渤海海域新近系淺水三角洲沉積廣泛發育,已成為渤海油田油氣增儲上產的重要勘探區域[1-2]。淺水三角洲儲層的非均質性定量表征難,尤其海上油田井距大,井網稀疏,主要利用地震、測井、沉積等確定儲集層構型,更需要結合油藏生產動態進行驗證[3-4]。紀淑琴等[5]、王鳴川等[6]、李振鵬[7]、岳大力等[8]主要通過油藏數值模擬對儲層構型研究成果進一步分析與驗證,趙倫等[9]、秦潤森等[10]、劉衛等[11]主要通過油水井的生產動態數據(注水量、產液量及含水率情況)對儲層構型研究成果進行驗證和完善。上述兩種方法存在研究尺度較大、數據響應不明顯的特征,針對該問題本文主要通過正演方法,利用淺水三角洲沉積的構型結果,將復合油藏模型應用到砂體疊置模式的數值試井模型[12-14]中,建立相應的試井圖版[15],并在實際油藏進行驗證,為復雜淺水三角洲沉積儲集層試井提供方法。

1 淺水三角洲沉積分類及試井圖版

分流砂壩型淺水三角洲為河壩間互沉積,其中分流砂壩隨河道演化不斷向湖盆方向生長,順物源方向低角度前積,為砂體富集優勢相帶;分流河道主要為過水環境,砂體沉積厚度較薄[16-17]。根據不同期次河道接觸范圍及樣式,劃分為分離式、接觸式、相鄰式及切割式四種類型。河道內部主要由分流河道及分流砂壩兩種沉積單元組成,其中分流河道作為過水通道,儲層厚度相對較薄,根據分流河道與分流砂壩的相對位置關系,進一步將復合河道劃分為河在壩上及河在壩間兩種類型,基于以上接觸模式建立了6種疊置模式,見表1。

表1 淺水三角洲沉積砂體疊置模式表Tab.1 Superposition model of sedimentary sand bodies in shallow water delta

首先根據6種接觸模式的定量參數利用Petrel軟件建立地質模型,整體上模型機理模型尺寸為1 500 m×700 m×10 m。在建立不同疊置模式過程中,為了保證所有疊置模式的物質基礎一致,Petrel建立的6種疊置模式的地質模型有效網格數相等。然后導出相關地質模型信息。其次利用Saphir試井軟件,選擇多層數值模型,直接導入已建立好的地質模型,在此基礎上進行數值試井設計研究,從而得到不同接觸模式下的試井響應圖版。采用Petrel+Saphir模式進行研究,既可以充分利用Petrel軟件的精細建模優勢[18-19],實現儲集層非均質性精細表征,又可以充分發揮利用Saphir軟件非結構化網格進行數值試井分析的優勢,能夠考慮鄰井的影響、復雜邊界及平面非均質性等問題[20-22]。

渤海油田新近系淺水三角洲儲層一般具有高孔、高滲的特征,試井測試過程易受鄰井干擾,因此本文在進行試井研究過程中,根據開發模式分為衰竭開發和注水開發兩種模式進行研究。通過渤海大部分油田開發經驗實踐證明,采油井部署在儲層上部,注水井部署在儲層下部[23],有利于減緩采油井含水上升速度,提高油田采收率。因此在試井設計過程中,采油井也部署在上部,注水井部署在模型下部。同時油田單井產能取該區域單井產量平均值200 m3/d,為保證注采平衡,單井日注水量也取200 m3/d。

1.1 衰竭開發模式

衰竭開發模式下6種疊置模式的數值試井模型見圖1。試井設計中生產條件是一口采油井以200 m3/d生產1 000 h,再關井1 000 h觀察壓力及壓力導數雙對數曲線和壓力歷史曲線,見圖2。

圖1 6種疊置模式數值試井模型圖(衰竭開發模式)Fig.1 Numerical well test model with 6 superimposition modes (depletion development model)

a)壓力及壓力導數雙對數曲線a)Pressure and pressure derivative double logarithmic curve

從壓力導數雙對數曲線上來看,壓力導數后期下降先后順序依次為切割式、分離式、河在壩上、相鄰式、河在壩間、接觸式。該信息反映采油井距河道邊界距離依次增加。

從壓力歷史曲線上來看,壓力下降幅度從大到小依次為分離式、河在壩間、接觸式、相鄰式、河在壩上、切割式。該信息反映了不同疊置模式下河道之間的連通能力依次增加。除分離式外5種接觸模式的物質基礎一樣,因此最后恢復壓力是一樣的。

1.2 注水開發模式

注水開發模式下6種接觸模式的數值試井模型見圖3。試井設計中生產條件是注水井以200 m3/d注水2 000 h,而一口采油井以200 m3/d生產1 000 h,再關井1 000 h觀察壓力及壓力導數雙對數曲線和壓力歷史曲線,見圖4。

圖3 6種疊置模式數值試井模型圖(注水開發模式)Fig.3 Numerical well test model with 6 superimposition modes (water injection development model)

a)壓力及壓力導數雙對數曲線a)Pressure and pressure derivative double logarithmic curve

在整個測試階段,因為采油井受注水井影響,注水開發模式下和衰竭開發模式下的壓力及壓力導數雙對數曲線和壓力歷史曲線變化規律不一樣。

從壓力導數雙對數曲線上來看,由于關井壓力恢復階段注水井仍然注水,除分離式外其他5種模式相當于變壓邊界,壓力導數后期不斷上翹,這幾種模式壓力導數曲線區分不明顯。

從壓力歷史曲線上來看,注水開發模式下生產過程中壓力下降幅度從大到小依次為分離式、接觸式、河在壩間、相鄰式、河在壩上、切割式;關井壓力恢復階段壓力恢復幅度從大到小依次為切割式、河在壩上、相鄰式、河在壩間、接觸式和分離式。由此可知分離式、接觸式、河在壩間、相鄰式、河在壩上、切割式6種模式注采連通能力依次增加。

從上述分析來看,對于高孔、高滲儲層,注水井對采油井壓力恢復試井曲線影響比較大,另外砂體疊置區連通能力主要受疊置區的寬度、厚度和物性影響,如果疊置區域厚度很小或者分離,基本沒有連通能力;如果有一定的疊置厚度,則具有一定的連通能力,但疊置區連通能力主要受物性影響。

2 實例分析

渤中BZ油田X砂體油層平均有效厚度為10 m,平均孔隙度31.0%,平均滲透率2 381.1×10-3μm2。砂體北側高部位采油井A16H井，井位圖見圖5。該井2010年投產,注水井A9井和A31井對其進行注水開發,動用地質儲量91.54×104m3,初期日產油200 m3;無水采油期較長,有500 d;自2015年10月開始出砂,2016年9月泵效低,2017年1月日產液降至60 m3,2017年6月檢泵,起泵后由于含砂量高(0.5%)停泵,累產油30.87×104m3,采出程度為33.7%。出砂前該井日產液320 m3,日產油41 m3,含水率87%。根據出砂前正常生產時候的產能判斷,該區域仍然具有調整潛力,同時根據單井水驅曲線及遞減曲線評價,該區域剩余可采儲量有8.61×104m3。因此需要對該區域進一步加強剩余研究,部署調整井進行剩余挖潛,但需要明確調整井部署位置。

圖5 開發井A16H井位圖Fig.5 Well map of development well A16H

首先從生產動態上來看,A9井和A31井在2011年4月增注2 a后,A16H井含水上升明顯加快,說明這兩口井與A16H井建立了一定的注采對應關系。其次,2016年4月對A16H井進行了壓力恢復測試,測試期間A31井注水,A9井停注。從試井壓力導數雙對數曲線來看,線性流后繼續上翹,而且上翹幅度較高,見圖6,說明A16H井周圍應該存在物性差的巖性或物性邊界,基于此首先選擇“定向井+均質油藏+平行斷層”模型進行試井解釋,從壓力導數雙對數曲線來看,曲線后期上翹不能完全擬合,從壓力歷史曲線來看,擬合精度非常差,說明A16H井周圍存在兩條長的物性邊界的認識與實際情況存在一定的誤差。

a)壓力及壓力導數雙對數曲線a)Pressure and pressure derivative double logarithmic curve

從壓力歷史曲線來看，后期壓力上翹應該是測試期間受注水井A31井的影響,而常規試井無法考慮鄰井干擾的問題,需采用數值試井分析。在常規試井分析的基礎上,根據A16H井周圍砂體展布特征及地層物性參數建立數值模型進行數值試井分析,并在A16H井和A9井之間建立物性邊界,A31井和A16H井處于同一河道內,并考慮注水井對試井曲線的影響,進行擬合分析,可以得到較好的擬合精度:壓力導數雙對數曲線及壓力歷史曲線擬合精度都比較好。結合試井解釋結果,在淺水三角洲現代沉積演化模式指導下,綜合應用高分辨率地震屬性、測井相、水平井地質導向及生產動態資料對該區域進行地質構型精細研究,見圖7,認為A9井與A16H井處于不同期次的河道上,A31井與A16H井處于同一期河道上。同時根據后期過路井B13H儲層剖面來看該區域為反韻律儲層，也減緩了含水上升率,解釋了該井無水采油期較長的原因。綜合以上考慮認為A16H井北邊剩余油潛力更大。調整井A16H1井于2019年投產,油井投產后初期平均日產油130 m3,含水率2%,見圖8。A16H1井初期基本不見水的情況也驗證了A16H井與A9井之間存在隔夾層的判斷,試井解釋證實了油田地質構型認識的準確性,為剩余油研究和井位調整奠定了基礎。

圖7 A16H井儲層構型表征圖Fig.7 Characterization of reservoir configuration in well A16H

圖8 A16H1井生產曲線圖Fig.8 Production curve of well A16H1

3 結論

1)對于高孔、高滲儲層,注水井對采油井壓力恢復試井曲線影響比較大,在試井解釋分析時候必須考慮注水井的干擾情況。試井響應圖版研究表明，砂體疊置區連通能力主要受疊置區的寬度、厚度和物性影響,如果疊置區域厚度很小或者分離,基本沒有連通能力;如果具有一定的疊置厚度,則具有一定的連通能力,但疊置區連通能力主要受物性影響。

2)通過對6種淺水三角洲沉積的試井響應圖版研究,定性確定連通能力由強變弱對應疊置模式依次為:切割式、河在壩上、相鄰式、河在壩間、接觸式和分離式。

3)本文研究成果豐富了淺水三角洲沉積的試井響應圖版,同時結合實際測試井進行數值試井解釋,為淺水三角洲復雜地質構型研究提供技術支持,為剩余油研究和井位調整提供了指導。