黄映仕 余国达 罗东红 邹晓萍 昌建波 曾有良

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东深圳 518067）

黄映仕，余国达，罗东红，等.惠州25-3油田薄层油藏自流注水开发试验［J］.中国海上油气，2015，27（6）：74-79.

珠江口盆地已发现的油气藏多为基底隆起上继承性发育的低幅度披覆背斜，储层物性和原油物性普遍较好，已证实利用地层的天然能量可以实现对绝大部分块状主力油藏的开发［1-4］。近年来，随着油田稳产高产、增储挖潜工作的深入开展，薄层油藏、低渗油藏、岩性小油藏等非主力油藏的开发利用显得越来越紧迫。然而，由于天然地层能量不足，这类非主力油藏的产量递减快而难以维持高产稳产，最终采收率往往很低。例如，惠州25-3油田薄层油藏L30up在投产不久便因井下供液不足而无法正常生产，测压结果证实该油藏需要注水补充能量开发，但开发设计时并未考虑注水方案，为节约开发成本平台也没有为后期可能的注水预留空间，因此如何经济有效地在空间受限的海上平台补充地层能量以提高采收率，成为该油藏开发中急需破解的一大难题。经初步分析，借鉴国外和我国海上个别油田的成功案例［5-10］，在珠江口盆地惠州25-3油田首次提出了自流注水的解决思路。鉴于L30up薄层实际生产动态与油藏模型预测相差甚远，且因层薄而导致常规地震方法无法分辨，首先选用了高分辨率地质统计学反演并结合地质沉积微相技术开展地震、地质、油藏一体化研究，实现薄层油藏的精细描述，为注水井位和供水层优选提供可靠基础；同时进行取样并开展了包括配伍性在内的注水可行性实验室分析研究以及完井方案设计，最终推荐了初期关停构造边部低效生产井实施自流注水、后期再按需要做优化调整的解决方案。通过应用示踪剂、试井、生产测井、随钻测压等技术对该薄层油藏自流注水实现有效地动态监控，证实了该方案经济可行，可提高最终采收率达20%以上，为我国海上类似的油气藏开发开辟了一条新途径。

1 自流注水方案的提出

L30up油藏是惠州25-3油田的主力油藏之一，含油面积约4 km2，储层厚度2～3 m，孔隙度19%～23%，渗透率500～4 500 mD，为三角洲前缘河口坝及远砂坝沉积。该油藏HZ25-3-8井于2010年3月投产，获得初产318 m3／d；同年11月水平井HZ25-3-6井投产后这2口井产量开始快速递减，于2011年2月开始因井下供液不足不得不采用间歇生产，并于2012年初开始出现无法正常开泵生产的情况，这时L30up油藏的采出程度只有10%。

为尽快查明生产异常的原因，先后对L30up油藏的生产井开展了生产测井、井下测压等作业，在HZ25-3-8井和HZ25-3-10P井测得的油藏压降超过7 MPa，证实该层需要注水补充能量开发。同时在HZ25-3-3井发现，不管是开井还是关井都存在其他产层向L30up层严重倒灌的现象（表1），关井时倒灌液量高达266 m3／d。受到这种倒灌现象的启发，为经济快速恢复L30油藏生产，提出了通过自流注水来实现地层能量补充的方案。

表1 HZ25-3-3井生产测井结果汇总Table 1 PLT results summary of Well HZ25-3-3 m3／d

2 自流注水方案设计

2.1 更新油藏地质模型

惠州25-3油田区内所有井钻遇L30层厚度均为2 m多，但生产井动态分析表明该砂体的分布范围有限，因此在注水方案设计之前必须对原有的大面积分布的L30up席状砂体模型进行更新。由于L30up砂层薄，常规地震方法无法分辨，经多种方法尝试，最后选用高分辨率地质统计学反演并结合地质沉积微相研究成果，实现了超薄岩性储层L30up的精细描述，并将研究成果转化成更精准的油藏模型作为后续研究的基础。

2.2 优选自流注水井位

由于惠州25-3油田的开发并没有按注采井网来部署，自流注水井只能在现有的生产井中去筛选。注水井位的选择原则为：一是远离L30up层生产井，二是靠近砂体边界，三是产量低、含水高，四是作业简单、成本低。基于这一原则在油藏模型上进行优化，HZ25-3-3井因位置适中、产量低、潜力补孔层位少、转注不需增加任何额外投入等条件而被选为第1口自流注水井（图1），其他适合作为自流注水的井还有HZ25-3-6井、HZ25-3-8井和HZ25-3-9井。数模研究结果表明（表2），当HZ25-3-3井的注入水推进到HZ25-3-6井时，可把HZ25-3-8井改为注水井，HZ25-3-3井开井恢复生产其他油层，通过改变自流注入水流动方向能够提高水驱油效率和采收率。

图1 惠州25-3油田L30up层自流注水后含水饱和度图Fig.1 Water saturation map of L30up after dump flooding in HZ25-3 oilfield

表2 惠州25-3油田自流注水井位敏感性分析Table 2 Sensitive cases on well locations for dump flooding in HZ25-3 oilfield

2.3 确认砂体连通性

尽管惠州25-3油田所有井都钻遇了L30up油藏，但投产后地层衰竭快的原因可能是水体太小，也可能是砂体之间不连通造成的。如果是后一种情况，自流注水将无法获得成功。为弄清L30up层砂体的连通性并解决HZ25-3-6井和HZ25-3-8井在测压过程由于HZ25-3-3井源源不断的倒灌造成这两口井的压力恢复试井不精确的问题，在油田东北部远离生产井处钻领眼井HZ25-3-10P时首次应用了随钻地层测压工具。测试结果表明，L30up层地层压力相对较低，只有16.7 MPa，比正常压力低7 MPa，与生产井HZ25-3-6井和HZ25-3-8井测压结果相符，证实L30up砂体有较大范围分布且是连通的，可以通过注水方式补充L30地层能量。

2.4 优选水源层

自流注水的水源层必须符合3个条件：①物性好、水体大、能量足；②不出砂；③注入流体与注入层是配伍的。经地质研究，认为区域性广泛分布、厚达40～50 m、平均渗透率为500 mD的块状砂M10和M16纯水层是理想的水源层（图2）。考虑到已被选为首口注水试验井的HZ25-3-3井已射开M22和M27层能量相对充足、含水高，且生产测井已证实有严重倒灌（表1），为节约成本且避免万一注水失败后需要的额外堵水作业投入，最终确定M22和M27层为HZ25-3-3井自流注水的水源层。为确保M22和M27层的流体注入不对L30up层造成伤害，分析化验了HZ25-3-3井的油水样和L30up层岩样，结果表明产自M27、M22油藏的油和水与L30up地层及流体配伍好，除产出液体中的悬浮固相外，不会对注入层造成明显的伤害。

进一步分析了HZ25-3-3井产出液中的悬浮固相，其主要悬浮固体颗粒尺寸最小值为2.28μm，最大值为66.2μm，主要分布在20～50μm；液体中固相悬浮颗粒对地层存在不同程度的伤害，如15号岩心注入57μm悬浮颗粒时，随着注入体积的不断增加，注入压力不断升高，渗透率不断下降，说明有悬浮颗粒进入了岩心并封堵了部分孔喉，但在注入体积达到20倍时注入压力不再变化，此时的渗透率为62.3 mD（图3），计算获得的渗透率伤害值仅为16.13%。另外，自流注水过程封堵孔喉的悬浮颗粒也可通过定期的酸化来部分或完全移除。

图2 惠州25-3油田地层对比图Fig.2 Stratigraphic correlation map of HZ25-3 oilfield

图3 HZ25-3-3井15号岩心注入57μm悬浮颗粒时的注入关系曲线Fig.3 Injection curve when suspended particles at grain size 57μm in core 15 of Well HZ25-3-3

3 自流注水动态监测

惠州25-3油田自流注水过程不仅需要对生产井地面生产情况进行紧密监控，还要对生产井和水源井井底的压力和产量进行定期监测，其重点是注入层吸水能力的监测和油井产水来源的确认。其中，地层压力监测可以通过综合采用井下电潜泵吸入口压力记录和有计划的地层压力测试来实现，而油井产出水来源确认主要应用了示踪剂［11］和试井技术。

3.1 自流注水过程注水量监测及吸水能力递减原因分析

自流注水量可以利用油藏工程方法计算［12］，但在HZ25-3-3井自流注水过程观测到L30up层的吸水能力不断下降，自流注水18个月后吸水指数由原来的49 m3／（d·MPa）下降到20 m3／（d·MPa），而且注水初期下降尤为明显（图4）；2013年11月当自流注入量降至140 m3／d时，已无法维持HZ25-3-6井和HZ25-3-8井同时生产的需要，HZ25-3-8井因产量太低而再次关停。经实验室分析，认为该井吸水指数下降主要是由于来自供水层的悬浮固体颗粒堵塞注入层孔喉造成的。

图4 HZ25-3-3井L30up层吸水指数变化图Fig.4 Water absorptivity decrease trend of L30up in Well HZ25-3-3

3.2 自流注入水源的确认及判别

1）利用示踪剂测试判别。2013年11月底向HZ25-3-3井中投加适合的示踪剂，2014年5月在距该井326 m外的HZ25-3-6井检测到来自该井的示踪剂（图5），证实了产出水来自自流注入水。通过对示踪剂出现的时间、峰值持续时间等分析，可以研究自流注入水在地层中的运动状况，从而了解水驱油的效率。

图5 HZ25-3-6井产出示踪剂BHSZ-02的含量曲线Fig.5 Content curre of tracer BHSZ-02 in Well HZ25-3-6

2）利用压力恢复试井验证。由于来自HZ25-3-3井的自流注水源源不断地对L30up地层能量的补充，直接影响了HZ25-3-6井和HZ25-3-8井的压力恢复测试结果，主要表现在井储效应大、径向流段不太明显等，但过了径向流段以后基本上还是能观察到地层压力并探测到明显的恒压边界（图6），该边界大约与HZ25-3-8井相距800 m，正好是HZ25-3-8井与水源井HZ25-3-3井的距离，可以认为恒压边界源于HZ25-3-3井的自流注水。

图6 HZ25-3-8井压力及压力导数双对数曲线Fig.6 Double logarithmic curve of pressure and pressure derivative for Well HZ25-3-8

4 自流注水实施效果分析

依照综合研究结果，首口自流注水井HZ25-3-3井于2012年5月31日正式关井，使特高含水的M22和M27层液体自动地流到L30up油藏中，实现了自流注水，不到2d就在L30up层的生产井观察到了泵吸入口压力逐步上升，1周内便成功地恢复了HZ25-3-6井和HZ25-3-8井的正常生产（图7、8），在没有任何新增作业费用投入的情况下，全油田共初增产油约159 m3／d，自流注水试验获得了成功。

图7 HZ25-3-6井自流注水后的生产曲线Fig.7 Production curve of Well HZ25-3-6 after dump flooding

图8 HZ25-3-8井自流注水后的生产曲线Fig.8 Production curve of Well HZ25-3-8 after dump flooding

随着生产井HZ25-3-6井的见水和含水的不断上升，在通过示踪剂技术确认产出水来自HZ25-3-3井自流注入水后，依据数模优化研究成果，2014年10月HZ25-3-8井补开厚水层M16层后改为自流注水井，改变水驱油方向，增产效果明显。观测到HZ25-3-6井的泵吸入口压力由改注前的9 MPa逐步提高到13 MPa，含水率由67%下降到最低的38%，日产油由50 m3增加到160 m3（图9）。同时HZ25-3-3井也于2015年5月射开K40层后合采，日产油达到了80 m3。

图9 HZ25-3-8井改注前后HZ25-3-6井的生产曲线Fig.9 Production curve of Well HZ25-3-6 after dump flooding in Well HZ25-3-8

截至2015年8月，自流注水已为惠州25-3油田累积增产油约15.8万m3，获得净收益超4亿元人民币。数模预测结果表明，自流注水可使该油田增油29万m3，最终采收率可提高23%，最终净收益将达到8亿元人民币，经济效益十分可观。

5 结束语

通过精细地质油藏研究，在充分利用惠州25-3油田现有低效生产井的基础上提出了自流注水开发技术，并详细设计了该油田自流注水方案。自流注水技术在惠州25-3油田弱水驱薄层油藏L30up取得了成功试验，已获得净收益超4亿元人民币，为海上类似油藏开发开辟了一条新的途径。

［1］罗东红，闫正和，梁卫，等.南海珠江口盆地海上砂岩油田高速开采实践与认识［M］.北京：石油工业出版社，2013：1-153.

［2］罗东红.砂岩油田高速高效开发模式：南海珠江口盆地：东部［M］.北京：石油工业出版社，2013：1-178.

［3］邹信波，许庆华，李彦平，等.珠江口盆地（东部）海相砂岩油藏在生产井改造技术及其实施效果［J］.中国海上油气，2014，26（3）：86-92.Zou Xinbo，Xu Qinghua，Li Yanping，et al.Producing well reconstruction technique and implementation from marine sandstone oilfields in the eastern Pearl River Mouth basin［J］.China Offshore Oil and Gas，2014，26（3）：86-92.

［4］韩大匡.关于高含水油田二次开发理念、对策和技术路线的探讨［J］.石油勘探与开发，2010，37（5）：583-591.Han Dakuang.Discussion on concept，countermeasures and technical routes for the redevelopment of high water-cut oilfields［J］.Petroleum Exploration and Development，2010，37（5）：583-591.

［5］FUJITA K.Pressure maintenance by formation water dumping for the Ratawi Limestone oil reservoir，offshore Khafji［J］.Journal Petroleum Technology，1982，34（4）：738-754.

［6］宋春华，景凤江，何贤科.海上零散薄油藏地层自流注水开发实践［J］.石油天然气学报：江汉石油学院学报，2013，35（5）：127-130.Song Chunhua，Jing Fengjiang，He Xianke.Development practice by dumping injection in scattered-thin reservoirs of offshore oilfields［J］.Journal of Oil and Gas Technology：Journal of Jianghan Petroleum Institute，2013，35（5）：127-130.

［7］丁克文，梁斌，马时刚.海上油田自流注水技术应用研究［J］.重庆科技学院学报：自然科学版，2012，14（6）：73-75.Ding Kewen，Liang Bin，Ma Shigang.Application research of artisian water injection technology in offshore oilfield［J］.Journal of Chongqing Science and Technology Institute：Natural Science Edition，2012，14（6）：73-75.

［8］周俊昌，罗勇，严维锋.国内第一口自流注水井钻井实践［J］.中国海上油气，2011，23（1）：43-45，52.Zhou Junchang，Luo Yong，Yan Weifeng.Drilling practice of the domestic first water dumping well［J］.China Offshore Oil and Gas，2011，23（1）：43-45，52.

［9］李庆.控制自流注水的智能完井技术［J］.国外油田工程，2010，26（3）：38-40.

［10］罗昌华，程心平，刘敏，等.海上油田同心边测边调分层注水管柱研究及应用［J］.中国海上油气，2013，25（4）：46-48.Luo Changhua，Cheng Xinping，Liu Min，et al.The research and application of concentric test and adjustment zonal injection string in offshore oilfield［J］.China Offshore Oil and Gas，2013，25（4）：46-48.

［11］刘文辉，易飞，何瑞兵，等.渤海注水开发油田示踪剂注入检测解释技术研究与应用［J］.中国海上油气，2005，17（4）：245-250.Liu Wenhui，Yi Fei，He Ruibing，et al.A research and application for a technique of tracer injecting testing and interpretation in Bohai oilfields with water-flooding development［J］.China Offshore Oil and Gas，2005，17（4）：245-250.

［12］王庆勇，张凤喜，昌锋，等.利用油藏工程方法计算薄油层自流注水量［J］.特种油气藏，2010，17（6）：66-68.Wang Qingyong，Zhang Fengxi，Chang Feng，et al.Water injection rate caculation for dumpflooding using reseroir engineering method［J］.Special Oil and Gas Reservoirs，2010，17（6）：66-68.