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提高采收率40年：经验和教训之一



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日期：2005年12月31日| 来源： 来源：中油网| 作者：
　　东威明顿油田Long Beach单元U-P Ford层是由低渗透（2～50mD）浊积岩组成的，自从该油田开发以来一直对该浊积岩进行水驱。40年的成功和失败提供了如何对这些储层进行最佳水驱的有价值的深入了解，搞清楚了储层的薄层性质、储层性质的横向和垂向变化、地层损害的敏感性和防砂问题。已经将多种方法和技术用于描述储层结构，量化储层动态和采油。本项研究工作更具有挑战性，因为水驱程度较高，并且需要所有学科更紧密地结合以便确定和利用未来的机遇。

一、 引 言

自从1965年以来，东威明顿油田Long Beach单元（LBU）一直通过水驱浊积岩储层采油。产油层包括4个砂岩层段，这4个砂岩层段组合成4000ft厚的油柱。储层主要是从Long Beach海港的4个人工钻井岛上进行开发的。4个层段中最深的Union Pacific（U-P）Ford层的储层质量最差，因此该储层的开发和原油开采最具有挑战性。

到目前为止，在U-P Ford层钻了198口井，目前有75口现产井和35口现注井。U-P Ford层的采油量为3.5万bbl/d，产水量为3.65万bbl/d。目前的注水量为4.5万bbl/d。如果能挖掘出U-P Ford层的全部潜力，通过更有效的水驱，采油量、产水量和注水量一定还会增加。LBU的开采程度很高并且浅层的采油量在下降。因此，开采U-P Ford层中的大部分原油是有风险的，因为仅这一个层的开采成本高。

二、 储层地质

1.引言

东威明顿油田是东西走向的东威明顿背斜的一部分。该构造位于Palos Verdes和Newport-Inglewood断层带之间，并且THUMS-Hunting Beach断层位于该构造下面。这是一个向西南方向的隐蔽逆冲断层，该逆冲断层水平错断了基底。该背斜约11英里长，3英里宽。北翼部平均倾角约为20度，南翼部倾角为60度。该背斜被断裂成一系列单个断块，这些断块使储层形成了封存箱。边界断层是正断层、横推断层或这两种断层的组合。断层倾角为40～80度，断距为50～450ft。

U-P Ford层总厚度约为2100ft，该层顶部深度约为4200～4800ft。U-P层900英尺厚并且包括AE小层、AF小层、AI小层、AK1小层、AL1小层和AM小层。U-P层的有效厚度与总厚度的比为0.25并且含有许多由页岩分隔的薄砂层和一些较厚的砂层。Ford层约为1200ft厚并且位于U-P层的下面。Ford层包括AO小层、AR小层、AU小层、AU2小层、AV小层、AW小层、AX小层、AX1小层、AY小层、AT小层和AZ小层。虽然经常在含水层中发现富含砂的层段，但是该层的平均有效厚度与总厚度比为0.45并且含有比U-P层厚的砂岩单元。总的说来，砂岩单元从西向东变厚并且有效厚度与总厚度比变大。

2.沉积环境和岩石性质

U-P Ford层的交互砂岩和页岩是在从西北向东南走向的进积海底扇系统中形成的。这些砂岩是通过沉积物重力流动沉积的，海底峡谷使沉积物重力流动向盆地形成漏斗。这些流动横向扩展穿过冲积扇表面形成呈补偿几何形态的舌形体。这一形式的特点在于，下伏舌形体的厚部分与上覆舌形体的薄部分相同。在这些阶段性流动之间，细粒碎屑和生物起源的物质从水柱中沉淀出来形成插入页岩。单个砂岩层厚度从小于1英尺到大于10ft。通过叠加（合并）较薄层形成了较厚层。

一级页岩（一般为几十英尺厚）在整个U-P Ford层中延伸，并且能够用这些页岩确定对比范围。这些页岩是流体隔层并且代表由于沉积物供给减少海底扇废弃的时期。这些一级页岩之间的砂充填一般含有较薄的二级页岩，这些二级页岩是当沉积中心横向移动时在废弃舌形体顶部沉积的。这些二级页岩起流体流动隔板的作用，但是如果这些页岩有效地封闭了整个舌形体，它们也会是流体隔层。二级页岩一般显示出退覆特性，并且其倾角比一级页岩陡斜。

U-P Ford砂岩测井特征和岩心描述表明了几种类型的叠加组合形式。一些砂岩示出了向上变粗并且变厚的特性，暗示是舌形体的进积外扇部分。其它砂岩示出了向上变细或变薄的特性，表明是河道。认为这些砂岩在冲积扇表面上的分布是不均匀的，在冲积扇表面很可能充满了较粗和较清洁的砂岩。因此这些砂岩将是流体运动的优先通道。已经确定了其中的一些特性，并且这些特性与一些井中的水突破有关。

U-P Ford砂岩是由石英、斜长石、钾、长石、云母和岩屑组成的岩屑长石砂岩。这些砂岩颗粒从细到粗，并且分选得很差。粘土含有10%～20%的岩石，主要作为构造页岩。粘土矿物包括蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石。斜长石普遍显示出溶蚀和被这些粘土置换的特性。自生高岭石和伊利石是以胶结物出现的。U-P Ford层包括多个含有普通碳酸盐胶结物的砂岩层，这些砂岩层厚度从几英寸到5ft。这些砂岩层是极好的对比层，并且通过孔隙度测井在整个单元中都能够跟踪到一些层。

U-P Ford层的孔隙类型包括粒间大孔隙、印模大孔隙和相当数量的粒间微孔隙，这些微孔隙与粘土基质和胶结物有关。由于这些微孔隙增多，渗透率下降并且毛细管作用增大，导致含水饱和度较高并且储层质量较差。因此，渗透率相对较低（2～50mD）。而更糟的是，通过粘土膨胀（蒙脱石）、细粒运移（高岭石）和由于酸化形成氢氧化铁沉淀物（绿泥石和铁-伊利石），U-P Ford层中的粘土矿物能够损害储层。

3.储层描述的历史和作用

U-P Ford砂岩的薄层和非均质性使得难以计算地质储量，量化储层性质和评价水驱动态。早在20世纪70年代，根据岩心和测井资料人们就认识到了U-P Ford砂岩的特点在于，垂向渗透率剖面不准确，横向地层不连续，地层之间存在窜流，平面渗透率不均匀，断层和裂缝使储层形成了封存箱。在70年代和80年代，这些非均质性以及边缘注水导致大部分U-P Ford砂岩层的采收率相对较低。

1992年，在LBU实施了一个优化水驱项目，该项目包括在U-P Ford层进行面积注水和水力压裂。为了帮助量化剩余采油潜力，1995年进行了三维地震测量以便描述复杂的断裂运动和砂层较发育的区域。但是，主要由差的天气条件造成的采集问题，在包括U-P Ford砂岩的顶部区域内的数据质量特别差，并且不能分辨小于约50～70ft的层厚度和断层水平断错。三维地震有助于弄清楚主断层的几何形态和确定可能表明较厚清洁砂层的振幅异常。但是，地震模拟显示，U-P Ford层的岩石和流体性质不能产生足够的反差以便分辨夹带的流体是原油还是水。目前正在对这些地震数据重新进行处理以便提供较高的分辨率，并且讨论了再进行一次三维地震数据采集。

OOIP的体积估算随着时间变化很大。1998年对OOIP进行了最大的一次上调修改，比以前的OOIP值几乎翻了一番。这次OOIP的修改是以以下几项工作为基础的：修改了产层数量，估算了油-水接触面，并且根据岩心和测井曲线建立了新的孔隙度和饱和度模型。采用这一较高的OOIP，根据历史动态外推采油量得到了很低的最终采收率。这表明通过积极的水驱管理能够大幅度提高水驱采收率。换句话说，这一较高的OOIP可能太乐观了。关键问题是在本项研究中是否适当地计算了薄砂层，并且是否应该把这些砂层认为是水驱的有效产层。为了帮助了解这些情况，于2003～2004年进行了新的U-P Ford储层表征研究。

这一表征研究的地质部分搞清楚了薄层的结构。根据岩心和测井特征的变化把U-P Ford层（一级页岩之间的层段）中的17个主要小层的每个小层分成了1～5个"旋回"。这些旋回与不同的砂层舌形体对应。当把这些舌形体绘成图时，示出了在LBU较浅层中也出现的补偿几何形态。页岩覆盖在这些旋回的顶上，这些页岩可能或不可能形成阻止流体运动的横向连续隔层。这一分层是了解地层如何影响流动单元、油-水接触面和储层封存箱分布的第一步。用这一分层方式建立了网状地质模型，并且从在下一章节描述的修改岩石物理模型运算中得到的结果分布了储层性质。