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碳酸盐岩油藏在世界油藏中占有重要位置，我国塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏累计探明储量超过6.0亿吨。塔河碳酸盐岩油藏属于缝洞发育的储集体，储集空间多样，开发难度大、效果较差，目前此类油藏开发规律研究尚处于探索阶段，急需进行相应的研究。
本论文针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏单井注水替油吞吐进入多轮次以后，注水替油效果不断变差的实际情况，采用实验手段、油藏工程方法、理论研究、数值模拟及现场开发动态综合分析相结合的方法，开展了以下方面的研究工作：
1.基于塔河碳酸盐岩缝洞型油藏地质特征和开采规律，建立能够模拟单井缝洞储集体开发机理(补充能量、重力置换、驱油等作用)的室内模拟装置，并建立了一套模拟油配制和检验的新方法，在组成和特性方面做到了与地层原油的相近。
2.通过宏观缝洞模型“天然能量开发、注水替油开发、后期注N2气开发”三个开采阶段的物理模拟实验，研究缝洞系统内流体流动规律，以及改善注水替油效果的作用、程度及主要影响因素。重点分析了灰岩孔洞结构对孔洞模型注水替油后期注气吞吐的影响，并通过理论计算得到了较好的验证。
3.从缝洞型油藏特有的相渗规律出发，建立了缝洞型油藏注水替油焖井时间的预测公式，推导出了缝洞型油藏特有的水驱曲线形式，通过对主体单元的统计研究，发现了缝洞型油藏产量递减的对数规律，为缝洞型油藏的动态分析和开发指标预测提供了方便快捷的新方法。
4.根据缝洞型碳酸盐岩油藏储集体中基质～溶洞～裂缝的分布特点、储渗特点，结合实际缝洞油藏的开采特征分析，提出采用三维三相双孔双渗黑油模型开展缝洞型油藏等效数值模拟的基本原则，即流动类型等效、物性参数等效、开发机理等效，并建立等效数值模拟不同参数计算方法。
5.根据塔河油田实际缝洞型油藏地质参数、开发动态，建立不同类型储集体(溶洞型储集体、裂缝～孔洞型储集体、裂缝型储集体)的典型模型，研究不同类型储集体的产出模式，分析不同条件对单井注水替油、后期挖潜效果的影响。
6.通过研究不同类型储集体注水替油产出特征、缝洞型油藏注水替油有效性，初步建立单井缝洞储集体三级开采模式(衰竭+提液深抽，注水替油开采，后期挖潜)，提出注水替油选井选层标准，建立适用的注水替油操作标准。
7.针对缝洞型油藏地质特点和开发特点的双重复杂性，确定了注水替油开发效果评价指标，提出单井缝洞型储集体注水替油井开发效果评价、潜力的多因素、多层次的综合评判方法，综合地质因素和开发因素评价了典型注水替油井的开发效果。
8.针对塔河油田注水替油吞吐进入多轮次以后，注水替油效果不断变差的特点，开展措施效果分析和适应性评价；重点研究了注N2吞吐开采“阁楼油”注采工艺可行性、下泵深抽措施工艺实施可行性、底水油藏有效提液时机和提液幅度，为提高缝洞型碳酸盐岩这类特殊油藏开发效果提供理论基础和技术支持。