较大天然裂缝对油田开发影响探讨

2022-09-10

一、西峰油田储层特征

1. 地质特征

西峰油田长8油组可分为4个小层, 其中长811、长813小层砂体发育局限, 为小层沉积末期和初期独立型砂体, 是物源供给不充分情况下形成的离散式结构沉积, 而长812-1、长812-2小层砂体发育广泛, 切叠式接触, 是物源供给充分时期形成的丛聚式结构沉积。

2. 沉积特征

西峰油田岩性主要为黑色泥岩、页岩、灰黑色粉砂质泥岩及灰黑色细~粉砂岩、细砂岩, 沉积厚度30~45m。沉积微相包括三角洲前缘水下分流河道、前缘河口坝、决口扇、水下天然堤、分流间湾、前缘席状, 其中长812-1、长812-2水下分流河道微相最发育, 水下分流河道以其砂层厚、物性好构成西峰油田主力油层。长811和长813以分流间湾和水下天然堤沉积为主, 同时它们的河道厚度规模相对小, 所以储集能力相对差。

3. 流体性质

西峰油田原油属于低粘度、高饱和压力、高原始气油比流体。白马中、白马南地下原油粘度1.21MPa·S;白马中原始气油比106m3/t, 白马南原始气油比106.4m3/t, 董志原始气油比78.2m3/t。

4. 储层物性

由岩性资料分析, 西峰油田主力层长8属低孔、特低渗型储层。平均有效厚度11.2m, 平均有效孔隙度10.5%, 平均渗透率1.21×10-3μm2, 突进系数0.19, 层内非均质强。

二、西峰油田开发特征

通过对西峰油田裂缝油藏见水特征分析, 油井见水存在较大差异, 部分油井试油出水、部分油井投产半年很快见水水淹、部分油井生产1-3年见水水淹, 还有一部分油井生产3年以后才开始见水。由于压裂时加砂量接近, 压裂缝半长相差不大, 分析认为油井钻遇或靠近的天然裂缝长度不相同, 有的十几米、有的几十米、也有的几百米、几公里长。

对183口井见水时间, 初步分析当裂缝贯通油水井时油井试油水淹或投产半年快速见水, 当裂缝半长较长却没有贯通油水井, 这类油井见水周期较长;当油水井之间裂缝很短时, 见水周期更长。裂缝与油水井之间的沟通程度是影响油井见水时间的主要因素。

三、西峰油田裂缝特征

1. 主应力及裂缝方向

鄂尔多斯盆地区域上应力场的分布是以北东东~南西西方向水平挤压和北北西~南南东方向水平拉张为特征, 形成两组裂缝, 主要为北东向, 其次为北西向。通过在白马区、董志区采用5700测井、大地电位法、古地磁法等测试, 并结合最大主应力及裂缝方位分布, 认为西峰油田长8段最大主应力及裂缝方位为北东70O-90O。通过测试结果分析西峰油田微裂缝方向为北东75O左右, 局部裂缝偏转为60°左右。

2. 裂缝分类及识别

(1) 天然裂缝分类

按长度及分布情况分类:

1零散分布即延伸不远的微裂缝。这种裂缝延伸不过几米, 互相间又不连通, 在地下多呈闭合状态, 有的只有在显微镜下才能分辨出来。

2微细裂缝这种裂缝延伸不过几米、十几米, 不同方向的裂缝可以相互连通, 有些地方发育, 有些地方又不发育。

3沿一定方向延伸的裂缝。这类裂缝沿某个方向延伸很远, 甚至可以达几个井距。但在其它方向延伸距离很短, 甚至不延伸。

4网状裂缝系统。油层内发育着网状裂缝系统, 注入水沿裂缝窜流, 把油层分割包围, 造成油井见水迅速, 很快水淹, 油田变成无开采价值, 采收率很低。

按裂缝开度分类

根据非碳酸盐岩地层中发育的天然裂缝开度, 将裂缝划分为特大缝、大缝、小缝、微缝、超微缝五个级别。

(2) 西峰油田天然裂缝识别

根据各种资料说明西峰油田长8发育天然裂缝。在33口井的岩芯观察中, 有14口井见到裂缝。白马、董志区测吸水指示曲线井15口, 有11口井存在拐点, 占73.3%, 说明裂缝普遍存在。

同时, 通过查阅主力区块钻井通过电测解释、试井解释、钻井与试油等方法分析, 判断钻遇天然裂缝井5口, 其中白马中2口, 白马南1口, 董志区2口。

董志区董82-51综合测井图油层段上声速发生跳跃, 同时对该井进行爆压后放喷, 放喷时井口压力5MPa, 日产纯油81.6t, 而西峰油田三叠系油藏通常情况下大砂量压裂才能获得工业油流。通过与注水井董81-50的注采验证, 证实钻遇一条长度大于500m的裂缝。

通过岩心分析、成像测井、动态验证等方法证实西峰油田地层中不光普遍存在零散分布裂缝、微细裂缝, 同时还存在沿一定方向延伸的较大天然裂缝。

3. 裂缝孔隙度

裂缝孔隙度Φf=Vf/Vt

从各种类型岩石上进行的大量实验室测量数据中得知, 裂缝孔隙度要比基质孔隙度小得多, 最可能的裂缝孔隙度范围是:

大裂缝Φf=0.01~0.5%

微裂隙Φf=0.001~0.01%

4. 裂缝渗透率

根据立方定律, 在裂缝内没有任何填充时, 理想裂缝实际渗透率为

而裂缝相对于地层的有效渗透率

b—横向裂缝宽度, m

a—横向流动截面总宽度, m

对于西峰油田岩心分析中发现的裂缝, 假设其中均没有填充, 则垂直缝实际渗透率范围为7.5×103μm2~83.3×103μm2, 水平缝实际渗透率7.5×103μm2~30×103μm2。

四、裂缝对油田开发影响数值模拟研究

模型建立方法:在此次研究过程中, 网格大小为10m×10m×2m, 模拟厚度10m, 井排距540m×180m。假设地层中发育的裂缝均为单向垂直裂缝, 且平行注水井排方向, 忽略裂缝存在对侧向渗透率的影响, 侧向渗透率即为基质渗透率, 以井组为载体, 对于裂缝和基质采用两组相渗曲线将裂缝系统与基质系统渗流特征分别描述, 利用双重介质法探讨裂缝对开发特征的影响。

1. 裂缝油藏水驱机理

为模拟方便, 在模型中假设裂缝存在只增大主向渗透率, 将裂缝渗透率分成沿主向略大于基质渗透率和远远大于基质渗透率进行模拟, 通过调整裂缝渗透率同基质渗透率的比值, 得到裂缝存在时油藏水驱示意图。

从水驱示意图上可以看出, 当裂缝渗透率略大于基质渗透率时, 裂缝存在对水驱的贡献为方向渗透率的增大, 油藏水驱呈椭圆形;当裂缝开度较大, 裂缝渗透率远大于基质渗透率时, 水驱前缘与裂缝连通后, 迅速沿裂缝突进, 在裂缝内外压差作用下, 再由裂缝进入地层, 改变局部水驱方式, 由基质—裂缝共同驱油转为基质—裂缝—基质驱油方式。

2. 较大天然裂缝对开发特征的影响

(1) 注采井排间大天然裂缝“屏蔽”侧向水驱

注采井排间较大天然裂缝的存在使注入水首先把油驱向裂缝, 裂缝起集输原油的作用, 水驱前缘与裂缝连通后, 注入水迅速沿裂缝突进, 天然裂缝越长, 开度越大, 油藏水驱越趋于裂缝驱油, 突进距离越远。当水驱前缘沿裂缝到达裂缝末端时, 由于渗透率减小, 裂缝内流体在压力作用下向裂缝两侧扩展, 相当于水平井注水, 增大侧向水驱渗流面积, 延缓侧向水驱, 造成侧向水驱“屏蔽”。

(2) 注水井排附近大裂缝加快主向井见水

注水井排附近天然裂缝的存在使注入水沿裂缝突进, 加快水驱前缘与油井人工裂缝的沟通, 实际相当于缩短了油水井间的距离, 造成油井迅速见水。油井的见水时间与水井—裂缝间距、人工裂缝—裂缝间距相关, 距离越短, 油井见水时间越短。

(3) 裂缝开启加快对应油井含水上升速度

假设在原始地层中注水井排附近存在一条渗透率与基质渗透率Kf:Km=2的较长微裂缝, 在注水过程中, 随裂缝内外压差增大, 裂缝瞬时开启, 裂缝渗透率增大。设置裂缝渗透率增大后裂缝渗透率与基质渗透率比值为Kf:Km=10, 15, 20, 对比对应主向井见水特征变化发现, 裂缝开启, 裂缝渗透率增大不仅提高裂缝内注水突进速度, 缩短对应油井见水时间, 同时增大油井见水后含水上升速度, 造成暴性水淹。

3. 菱形反九点井网剩余油分布规律

仅微裂缝发育区其水驱形态呈椭圆形, 剩余油主要分布在水驱波及较差的主向井附近三角形地带, 而大裂缝改变了油藏水驱方式, 剩余油主要分布在靠侧向井一侧地层中, 平行于裂缝呈近矩形分布。剩余油富集区主要受裂缝位置、长度、裂缝壁与基质的传导能力共同影响。裂缝壁与地层传导系数越大, 侧向水驱越强, 流体由裂缝进入基质总量越大, 剩余油富集区离裂缝越远。反之亦然。因此, 这类大开度裂缝在地层中分布范围越广, 长度越长, 裂缝壁与地层传导系数越小, 侧向井受效程度越差, 侧向井附近剩余油越富集。