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沈95块位于辽河盆地大民屯凹陷东北部,地理位置属辽宁省新民市境内,构造面积16.9km2。研究区盆地构造演化具有幕式沉降特点,目的层沉积(S34段)为盆地初始沉降幕的构造相对稳定期。在平面上,研究区位于大民屯凹陷静安堡构造带的东北部,为一完整的断裂背斜构造,断块为北东走向:长轴约6.8km,短轴3.3km。区块内断层系统复杂,含有9条大断层。其中一条大的北东方向封闭断层把区块分为南北两个断块。S34油层属下第三系沙河街组,油层埋深为1800-2300m左右,平均孔隙度为19%,平均渗透率为2.96×10-3μm2。
储层属河流-三角洲沉积体系,砂体厚度薄、沉积结构复杂。研究区有12种沉积环境或沉积微相,其中的10中类型分别为:泛滥平原、湖相(湖相泥)、分流河道、天然堤、主河道(河流环境)、三角洲平原、三角洲前缘、泛滥盆地泥质沉积、决口扇和河口坝。储层地质分层厚度变化大,垂向和纵向连续性差。油藏无气顶和底水,边水能量不大,基本为淡地层水。
沈95块S34段油层为高凝油,原油高含蜡量、高凝固点、高初馏点、原油密度为0.8435-0.8991g/cm3,原油粘度为3.83-9.67mPa.s,凝固点为42-64℃,含蜡量为37.5%,胶质+沥青12-20%,初馏点127-132℃,在平面上原油性质变化不大,但随埋藏深度的增加,原油性质有变好的趋势,属世界少有原油类型。然而油藏温度只有67.50C,只比凝固点上限温度高几度,属于死油油藏值。这些因素使得该区块原油开采困难。开采23年后,截止到2008年8月,南、北断块的采收率分别只有11.27%和14.99%。低采收率的原因主要是与流体性质有关生产井和注水井近井带地层伤害和流体的非牛顿流体特性。地层伤害的原因是由于生产井温度下降导致气体膨胀,从而使石蜡结晶、析出和沉淀。低温水驱也会导致注入能力的下降。
本文的主要目的是寻找一种可使用的并且有可能进一步提高采收率的方案。同时,优选一条在经济和技术条件允许的方案。
为了优化注入温度,防止地层损害因素影响,本文主要采用标准的数值模拟模型预测油藏生产、优选了不同方案、对影响地层损害的注入温度进行敏感性分析,防止粘度变化导致的流度比和流体特征向非牛顿流体变化。
通过综合并眼温度曲线的解析方法优化了注入温度。并进一步利用收益率和不同方案采收率指数的随机经济分析方法把经济和优化的产量结合起来选择一种更好的方案。通过岩心-测井关系对岩石物性进行预测,而含水饱和度使用校正后的计算值。重要的是,渗透率通过岩心数据解释的水力进行预测,未取心但有测井曲线的井通过贝叶斯判定方法进行预测。预测的渗透率作为数值模拟过程中历史拟合的修改参数。建立了一个包含17个地质层的数值模拟初始模型。
本文有意义的主要研究成果和方法包括:
1、根据贝叶斯判定准则预测的渗透率结果,把水动力单元优化成5种类型。贝叶斯统计方法包括单井的多条测并曲线交叉、多条测并曲线相互独立和多条测井曲线相互包含,研究表明多条测井曲线相互包含是更好的方法。
2、描述和预测的水动力单元和综合储层生产特征预测的水力单元具有明显的关系,这表明通过多测井相互包含的方法得出的非取芯井的水力单元是合理的。利用稍加修改的沉积旋回作为骨架对井间的水力单元进行了对比,从而得出水力单元空间分布。同样,水力单元和沈95区块分析的毛管压力曲线累计饱和度20%处对应的孔吼半径有明显的相关性。
3、经验油藏生产动态分析的重要结果可以用β=-5(体积递减指数的倒数)和β=-1.8或-2的Correa体积递减模型来分别描述北部断块和南部断块,这和定液量条件下Arp公式计算的-1≤β≤0和β=-1不一样,表明低增加的采收率和快速的产量递减。相同生产条件下,经验方法和数值模拟方法预测的北部断块的可采储量非常接近。
4、温度分布分析结果显示,由于低温注入水的影响导致严重的地层伤害,使得注入井的影响半径减少到25-30m。因此,结合地热梯度和数值模拟温度场分布的分析,提出当地表注水温度为400C时,注入速度应低于160m3/天(4,800m3/月),当地表注水温度为200C时的,注入速度低于100m3/天(3,000m3/月)。
5、南北两个区块的含水率的拟合结果中,较差的井所占的百分数分别为24%和26%,非常好的井所占的百分数分别为21%和20%。北部断块的4个优化研究实例表明油井转注和打加密井的方法比包括使用水平井开发未动用储量在内的提高产量的方法更经济。
6、2008年8月,北部和南部断块的采收率分别为11.27%and14.99%。主要是因为北部断块使用反9点注水方式,而南部断块则是根据剩余油饱和度的分布把反9点法注水方式转化过来的反5点注水方式。注水方式的调整使北部断块的采收率达到最大值。
7,对于北块32.4×104m2的反9点注水井网,由于流体特性和水线在水下分流主河道相呈指状,当采用反9点注水方式,就不能保持持续稳定的注水量,因此剩余油分布很富裕,然而,对于南块,由于断层的分割和封闭性影响,并且影响注水波及范围,从而导致剩余油的残余。
总的来说,油井的防蜡、修井措施和低温注入水的影响研究清楚的表明油藏温度和高凝点温度的原油性质阻碍了储层中原油的有效开采。通过使注入速度降低到地下温度合适的范围来防止石蜡的沉淀可以维持油田生产。通过最小化资金投入来提高采收率和改进生产方案可以维持区块生产和优化采收率。作者以为,合适的数值模拟模型应该考虑非牛顿流体的特征、初始条件和非等温水驱的粘度影响和蜡伤害地层过程,从而有效的模拟流体流动和预测油藏动态。