断溶体油藏注采井网构建方法

李青，李小波，谭涛，宋正聪，张杰，刘洪光

（1.中国石化西北油田分公司a.勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011；b.采油三厂，新疆库车 842000；2.中国石化碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率重点实验室,乌鲁木齐 830011;3.中国石化石油勘探开发研究院科技发展部，北京 100083）

现有注采井网可分为规则井网和不规则井网，规则井网以行列井网和面积井网为主[1-3]，其理论和构建方法相对较为成熟，不规则井网的研究相对较少。20世纪60 年代末，谢尔卡乔夫提出了油田最终采收率和井网密度的经验公式[4]，与此同时，大庆油田提出了按油砂体大小布井的观点，按油砂体图来统计水驱控制程度和井网的关系[5]。80 年代初，童宪章提出了获得最大产量的井网形式[6]；80 年代后期，齐与峰提出了智能优化井网方法[7]；从90 年代开始，郎兆新等开始研究水平井井网的开采问题[8]。进入21 世纪后，注重于注采井网调整、井网密度与采收率、加密井网与采收率的关系研究，李阳针对低渗油藏具有储集层非均质性强、微裂缝较发育的特点，提出考虑各向异性和裂缝方向的矢量井网[9]；陈建波等针对潜山油藏储集层具有非均质性强、空间结构复杂、裂缝随机分布及裂缝倾角较大等特点，提出了一种“水平井顶底平行交错立体注采井网”开发模式[10]，实现了海上复杂岩性油藏的高效开发。从井网研究发展历程可以看出，随着实践的不断发展，对井网的认识也在不断深入。目前针对常规碎屑岩油藏注采井网发展已比较成熟[11-12]，现有注采井网主要有行列井网、面积井网和不规则井网，行列井网适用于油层分布面积大、延展性好、物性较好的油藏；面积井网适用于延展性较差、流动系数较低的油藏；不规则井网则是针对含油面积小，油层分布不均的油藏。

然而，塔河油田断溶体油藏不同于以上任何一种油藏类型，其以大断裂为依托，经过不断溶蚀形成溶洞、裂缝和溶孔，其主要储集空间为溶洞，裂缝既是储集空间又是渗流通道,溶孔也具有一定的储集能力，而基质基本不具有储集能力[13-14]。断溶体油藏非均质性极强，孔、洞、缝三者空间展布关系极为复杂，现有注采井网构建方法并不适用。

1 断溶体油藏注采井网构建

1.1 断溶体油藏典型缝洞结构

针对缝洞型油藏具有的强非均质性的特征，采用地球物理方法进行缝洞结构的识别和刻画。对大尺度的溶洞，首先采用振幅梯度属性或瞬时能量属性，进行轮廓识别；再结合最大曲率属性和相干属性，进行地震溶洞相的聚类分析，实现地震溶洞相的识别和刻画。对高导流通道的裂缝储集体，首先利用最大曲率属性进行大尺度裂缝识别，再结合地层倾角和相干属性进行地震裂缝相的识别和刻画。利用多属性融合的岩溶地震相分析技术，将同类特征的地震响应归类，降低对地质特征解释的多解性，实现缝洞结构的精细识别和刻画。

图1 断溶体油藏抽象概念模型Fig.1.Conceptual model of fault⁃karst reservoir

图2 断溶体油藏数值模型Fig.2.Numerical model of fault⁃karst reservoir

通过断溶体油藏精细刻画，认识到断溶体油藏平面上具有分带性（图1），纵向上具有分段性（图2）。平面上，主干断裂发育区溶蚀作用较强，易形成规模较大的溶洞；主干断裂翼部主要发育次级断裂，随着与主干断裂距离增大，断裂规模逐渐变小，溶蚀作用减弱，溶洞规模逐渐减小。纵向上，储集体埋深变化较大，不同深度储集体发育规模有差异，规模较大的洞主要集中在表层，随着埋深增加，溶洞规模及数量均减小，纵向上溶洞间具有较明显的分段性，洞间主要依靠断裂或裂缝沟通。

1.2 典型断溶体油藏模型构建

在缝洞精细识别和刻画的基础上，抽象等效出具有代表意义的概念模型。首先，综合分析各种典型断溶体油藏地质资料，详细描述断溶体油藏缝洞发育特征，抽象出不同部位、不同期次缝洞关系的基础结构，再将不同结构根据地质认识进行组合，最终确定了平面上具有分带性，纵向上具有分段性的典型断溶体概念模型（图1）。

该模型构建充分考虑了缝洞型油藏特征：①缝、洞等不同储集体物性差异大，断溶体油藏储集空间类型分为孔、缝、洞，以溶洞为主要储集空间，裂缝为主要的连通通道，且测井及岩心资料表明，不同储集空间类型物性差异大，模型构建分储集空洞类型赋予具有较大孔渗级差的物性参数；②不同位置储集体发育规模不同，模型设计中核部主干断裂储集体规模大，向两侧储集体规模逐渐变小，表层储集体规模大，向下逐渐变小，且在翼部及下部储集体部分储集体中设置充填物；③缝洞关系多样，模型充分考虑不同缝洞关系，设计包含了缝与洞顶相连、缝与洞中部相连以及缝与洞底部相连3 种不同的缝洞关系；④油水关系复杂，断溶体油藏底水主要通过深大断裂向上波及，模型中设计为底水与主干断裂连通，生产过程中经主干断裂向次级断裂及溶洞波及。因此，在建立数值模型时不仅考虑其缝洞发育特征、不同缝洞关系的组合模式、主干断裂与次级断裂的差异性等，同时也考虑了油水关系等，为注采关系的建立奠定基础，为井网构建提供依据。

2 断溶体油藏注采井网优化

常规碎屑岩油藏注采井的部署主要以层为基础，而断溶体油藏的井网部署主要以断裂带为基础，连通具有较强的方向性，注采井形成沿断裂带分布的带状井网，此次研究中井网模式充分尊重实际，井网设计沿主干断裂及次级断裂呈线状分布。

2.1 平面注采井网优化

针对不同储集体类型设计了洞注洞采、洞注缝采以及缝注洞采3 类平面井网基本模式；同时，考虑断溶体油藏平面上的分带性，设计了翼部注核部采、核部注翼部采等方案；考虑断溶体油藏的方向性以及不同缝洞关系，又设计两端注水、中间注水、间隔注采等次级方案。方案设计充分考虑了断溶体油藏平面特征。对于带状油藏，采出程度由高到低方案依次为两翼对角注核部采、两翼中间注核部采、两翼同端注核部采、一翼间隔注核部采、一翼连续注核部采和一翼端部注核部采（图3）。对于板状油藏，采出程度由高到低方案依次为间隔注采、中间注水和两端注水（图4）。经过数值模拟优化，最终得出以下结论：①针对有一定破碎宽度的带状油藏，两翼同时注水、核部采油效果最好；②针对破碎带宽度较小的板状油藏，沿储集体展布采用线状井网、注水井部署在断裂带中间且与采油井间隔分布的开发效果较好。

图3 带状油藏平面注采井网优化结果Fig.3.Optimized result of planar injection⁃production pattern for belt⁃shaped reservoir

图4 板状油藏平面注采井网优化结果Fig.4.Optimized result of planar injection⁃production pattern for plate⁃shaped reservoir

2.2 纵向多段井网优化

断溶体油藏纵向上发育深度较大，考虑油水重力分异作用，在平面井网优化结果的基础上，分别选取深注浅采、浅注浅采、浅注深采和深注深采4 种方案进行纵向优化。分析结果可发现，对于洞注洞采类型的平面井网，不同纵向井网结果差别甚微；而对于缝注洞采类型，则差别较大，结果为深注浅采最优；对于翼部对称注水主干断裂采油的平面井网，结果也为深注浅采最优（图5）。主要原因是由于油水重力差异作用，深注浅采的开发方式更类似于加入人工底水，补充地层能量的同时，均衡抬升油水界面，减少水沿井间裂缝窜进的发生（图6）。

3 井网应用实例

3.1 典型断溶体单元

TS 单元位于大断裂中部，为典型的断溶体油藏，井区受控于北东—南西向主干断裂以及2 条平行伴生次级断裂，分时窗雕刻显示深部断裂表现为相对连续的线状特征，表层断裂相对断续，局部交错成网状特征。主干断裂溶蚀特征明显，发育规模较大的溶洞，次级断裂整体溶蚀较差，以相对孤立的串珠状或杂乱反射为主，产能及能量整体一般，不同段溶蚀长度、深度及纵向继承性存在较大差异，造成油井产能、能量差异大。

图5 油藏纵向多段井网优化结果Fig.5.Optimized result of vertical multi⁃segment well pattern

井区以无水生产为主（仅2 口井见水），但从驱动特征曲线看，次级断裂井组以弹性驱动为主，水体欠发育，次级断裂上的油井主要以机抽为主，且动液面较深（1 600～3 000 m），整体能量较弱；主干断裂井组以底水驱动为主，发育一定规模水体，生产井以自喷井为主，少部分为机抽井，且液面位于300 m以内，能量充足。

3.2 断溶体油藏注采井网构建

在前期地质研究及雕刻结果的基础上，结合动态认识，对TS 单元的储量动用状况进行分类评价，认为井区储量控制程度较高，但存在较大规模的连通难采出储量。结合前期研究成果，在平面上主要设计沿断裂展布方向的井网（图7），在断裂带较窄区域，如次级断裂区域，设计为线状井网，注水井与采油井沿断裂间隔分布；在主干断裂发育区，设计为带状井网，注水井主要分布在翼部，采油井主要分布在断裂核部，同时核部高含水井也可作为注水井。经过完善注采井网，次级断裂弱能量区注采比达到1.00∶1.25，主干断裂强能量区注采比达到1.00∶2.33。纵向上主要采用深注浅采的注采关系进行井网配置。通过注采井网完善与构建，日注水量由150 m3/d上升至500 m3/d，井区综合含水率由33.0%下降至9.6%，日产油量由320 t上升至614 t，井区水驱效果大幅度提升。

图6 深注浅采（a）和浅注深采（b）剩余含油饱和度分布Fig.6.Distribution of remaining oil saturation during(a)deep injection and shallow production and(b)shallow injection and deep production

4 结论

（1）断溶体油藏具有孔、缝、洞3 种储集体类型，储集体主要沿断裂分布，且平面上具有较强的分带性，核部岩溶作用较强，储集体规模较大；过渡带及次级断裂岩溶作用较弱，储集体规模较小，断溶体油藏井网部署应充分考虑注采位置、注采空间类型以及缝洞结构等。

（2）针对次级断裂部署井网，应采用线状井网进行开发，即注采井沿断裂展布，且注水井与采油井间隔分布；针对主干断裂，其发育宽度较大，适宜部署带状井网，即采油井部署在断裂核部，注水井部署在翼部。

图7 TS单元注采井网构建与完善Fig.7.Diagram of improved injection⁃production pattern for TS unit

（3）由于断溶体油藏纵向上发育深度较深，且纵向渗透性强，因此在纵向上应设计深注浅采的井网形式，扩大注水波及体积的同时抑制底水抬升。