吳小張，陽曉燕，張占華，溫慧蕓，張 博

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

海上中輕質(zhì)大段合采油藏射孔方案優(yōu)化與應(yīng)用

吳小張，陽曉燕，張占華，溫慧蕓，張 博

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

對于海上邊底水能量較活躍的中輕質(zhì)大段合采油藏，常因避射厚度不當(dāng)引起底水錐進(jìn)，影響油田開發(fā)效果。針對該問題，以渤海K油田為例，應(yīng)用油藏?cái)?shù)值模擬方法，分析了油井距內(nèi)含油邊界水平距離、油層底部距油水界面垂向距離、油層厚度、原油黏度、滲透率級差等因素對油層避射厚度的影響。研究表明，對于渤海中輕質(zhì)油藏，隨著黏度增加，避射厚度增加，當(dāng)油井距內(nèi)含油邊界大于100 m時不需要避射；當(dāng)原油黏度小于5 mPa·s時，最佳避射厚度為3 m。首次形成了一套渤海中輕質(zhì)油藏射孔方案圖版，該圖版對指導(dǎo)類似油田的合理開發(fā)具有重要意義。

射孔方案；避射厚度；滲透率級差；中輕質(zhì)油藏；渤海油田

渤海南部區(qū)域，地質(zhì)情況極為復(fù)雜，且邊底水油藏較為發(fā)育。在前期開發(fā)中，合理編制射孔方案對保證油田高效開發(fā)具有重要意義[1]。油井的合理避射厚度對高效開發(fā)邊底水油藏具有重要作用[2-6]，避射油層厚度過大，影響油層動用程度，且底水能量不能充分利用，降低單井產(chǎn)能；避射厚度過小，將引起水竄，油井過早水淹，抑制累產(chǎn)油量[7]。然而針對中輕質(zhì)油藏射孔方案的研究，文獻(xiàn)鮮有論述，且未考慮油井所處部位、油層厚度、原油黏度、滲透率級差等多因素對射孔開發(fā)效果的影響。本文在考慮上述因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)值模擬方法，以渤海南部K油田為例，針對油井的合理避射厚度開展研究，并形成了一套適合海上中輕質(zhì)大段合采油藏的射孔方案圖版，為類似中輕質(zhì)油藏射孔方案優(yōu)化提供了參考。

1 油藏基本特征及數(shù)值模型的建立

渤海K油田位于渤海南部海域，平均水深19.8 m，油藏埋深1 400 m，縱向油層層數(shù)多，單層厚度薄。單層地層平均滲透率736.6×10-3μm2，平均孔隙度31.6%，屬于高孔高滲儲層；地下原油黏度為1.33～3.64 mPa·s，地面脫氣原油密度為0.828～0.872 g/cm3，屬于輕質(zhì)油藏，該區(qū)塊以邊水油藏為主，部分為底水油藏。

應(yīng)用油藏?cái)?shù)值模擬方法，采用Schlumberger公司的Eclipse黑油模型進(jìn)行模擬計(jì)算?；镜刭|(zhì)模型選取油田實(shí)際模型，該區(qū)塊在縱向上層數(shù)較多，平面網(wǎng)格為50 m，縱向網(wǎng)格為1 m，模擬網(wǎng)格總數(shù)2 841 792個，油水和油氣相對滲透率曲線以及流體的高壓物性都是采用該油田的實(shí)際資料。

本次模擬的標(biāo)準(zhǔn)模型采用地質(zhì)模型中所描述的全套參數(shù)。研究分析油井距內(nèi)含油邊界距離、油層底部距油水界面垂直距離、油層厚度以及原油黏度在不同情況下，油井的避射厚度對油藏開發(fā)效果的影響，還對主要參數(shù)進(jìn)行了分析研究。

2 射孔方案優(yōu)化研究

2.1 油井與內(nèi)含油邊界水平距離的影響

若射孔方案中油井避射厚度不當(dāng)，會引起邊水突進(jìn)較快，影響油田開發(fā)效果。通過數(shù)模計(jì)算出油井距內(nèi)含油邊界水平距離為50 m，80 m，100 m，120 m，150 m五種情況下，油井避射情況與開發(fā)效果的關(guān)系(圖1)。模擬結(jié)果表明，對于中輕質(zhì)大段合采油藏，當(dāng)油井距離內(nèi)含油邊界大于100 m時，不避射，累產(chǎn)油量最多；當(dāng)油井距離內(nèi)含油邊界的距離小于100 m時，油井需要避射，且隨著距離的減少，最優(yōu)避射厚度逐漸增加。

2.2 油層底部與油水界面垂直距離的影響

在油井距內(nèi)含油邊界水平距離小于100 m的情況下，分別模擬了油層底部距油水界面的垂向距離為0 m，1 m，2 m，3 m，4 m，6 m六種情況下的避射效果(圖2)。模擬結(jié)果表明，對于原油黏度小于5 mPa·s的輕質(zhì)油藏，當(dāng)油層底部距油水界面垂直距離大于等于3 m時，不避射，累產(chǎn)油量最高；當(dāng)垂向距離為0 m時，避射3 m，開發(fā)效果最好；垂向距離為1 m時，避射2 m；垂向距離為2 m，需避射1 m?？偟膩碚f，針對黏度小于5 mPa·s的輕質(zhì)油藏，最優(yōu)避射厚度為3 m。

圖1 油井距內(nèi)含油邊界不同距離下 累產(chǎn)油量與避射厚度的關(guān)系

圖2 油層底部與油水界面垂直距離不同情況下 累產(chǎn)油量與避射厚度的關(guān)系

2.3 油層厚度的影響

該類儲層由于縱向上油層層數(shù)多、單層厚度薄、縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，極易見底水。因此需針對該類儲層射孔下限進(jìn)行研究。研究方案分別模擬了油層厚度為2 m，3 m，4 m，5 m四種情況(圖3)。研究結(jié)果表明，若底水油藏厚度小于3 m，射孔后，底水快速錐進(jìn)，開采初期含水率達(dá)到80%，采收率僅為4%，低于渤海油田目前的經(jīng)濟(jì)極限值[8]；此類油層沒有開采價值，因此小于3 m的底水薄油層不射開。

圖3 采收率與不同油層厚度的關(guān)系

2.4 隔夾層的影響

模擬計(jì)算了有隔夾層和無隔夾層兩種情況(圖4)。模擬結(jié)果表明，有隔夾層時，含水上升緩慢，累產(chǎn)油量較高；而無隔夾層時，油井投產(chǎn)后快速見水，水竄明顯，累產(chǎn)油量低。主要是因?yàn)閺?fù)雜斷塊油田一砂一藏的特征比較明顯，隔夾層幾乎整體覆蓋在底水上部，有效抑制了底水錐進(jìn)。因此，在油井鉆遇的儲層中，若射孔井段底部與油水界面之間有泥質(zhì)夾層存在，則泥質(zhì)夾層不射開，泥質(zhì)夾層的存在對抑制底水錐進(jìn)十分有利，當(dāng)泥質(zhì)夾層厚度大于1 m時，可適當(dāng)減少油層避射厚度。

圖4 有、無隔夾層情況下含水率與時間的關(guān)系

2.5 原油黏度的影響

結(jié)合渤海南部各油藏的實(shí)際特征，模擬計(jì)算了原油黏度分別為2，5，8，15，20，30，40 mPa·s七種情況下的開發(fā)效果(圖5)。模擬結(jié)果表明，隨著原油黏度的增加，最優(yōu)避射厚度逐漸增大。這是由于隨著原油黏度的增加，底水錐進(jìn)的現(xiàn)象越明顯，需避射的油層厚度越大?？傮w來看，原油黏度小于5 mPa·s時，需要避射3 m；原油黏度為5～20 mPa·s時，需要避射4 m；原油黏度為20～40 mPa·s時，需要避射5 m；同時結(jié)合渤南區(qū)域正處于開發(fā)中的油田，此規(guī)律是符合海上油田注水開發(fā)特征的[9-10]。

圖5 不同原油黏度下累產(chǎn)油量與避射厚度的關(guān)系

2.6 滲透率級差的影響

針對該類儲層上述特點(diǎn)，模擬計(jì)算了不同滲透率級差條件下，射開多層合采各層產(chǎn)能與高滲層單采的對比。結(jié)果表明：滲透率級差控制在6.0以下可以減小合采層間干擾的影響(圖6)。同時，通過分析滲透率級差對多層油藏合采與分采開發(fā)效果的對比，可以看出，合采條件下，對低滲層的采出程度影響較大，高低滲層采出程度差異比分采條件下的差異大(圖7)。因此，對于射孔方案來說，要采取“抓大放小”的策略選擇性地射孔，避射部分低滲層，同一防砂段內(nèi)滲透率級差應(yīng)控制在6.0以下，以便減小層間干擾，充分釋放油層產(chǎn)能。

圖6 滲透率級差對油井產(chǎn)能的影響

圖7 滲透率級差對各層采出程度的影響

3 射孔方案圖版的建立

通過對上述各因素開展研究，最終形成一套中輕質(zhì)油藏射孔方案圖版(圖8)。由于不同原油黏度對應(yīng)的避射厚度不一樣，此圖版以原油黏度小于5 mPa·s的油藏進(jìn)行說明。圖版表明：當(dāng)油井距內(nèi)含油邊界大于100 m時，不需要避射；當(dāng)油層底部距油水界面距離大于3 m時，也不需要避射。

對于距離油水內(nèi)含油邊界小于100 m且油層底部距油水界面的垂向距離小于3 m時：當(dāng)油層底部距離油水界面垂向距離1 m時，避射2 m；距離油水界面垂向距離2 m時，則避射1 m；油層下部若有泥質(zhì)夾層，可適當(dāng)減小避射厚度?？紤]油井的開發(fā)效果，底水薄油層厚度小于3 m時，油層不射開。

圖8 渤海南部中輕質(zhì)油藏射孔方案圖版

4 應(yīng)用效果

本文結(jié)合油藏實(shí)際特征及上述因素進(jìn)行的詳細(xì)研究基礎(chǔ)上，針對渤海K油田設(shè)計(jì)了相對合理的射孔方案，指導(dǎo)了油田12口井的射孔方案實(shí)施，從而保證了生產(chǎn)井的高效開發(fā)。該油田在高采油速度情況下，生產(chǎn)狀況良好，油量、油壓、氣油比非常穩(wěn)定。尤其鉆遇油水過渡帶的油井，含水上升也非常緩慢。

5 結(jié)論

(1)首次提出了適合海上中輕質(zhì)大段合采油藏的射孔圖版，該圖版對指導(dǎo)類似油田的合理開發(fā)具有重要價值，利用該圖版可以快速確定油井的避射厚度。當(dāng)油井距離內(nèi)含油邊界平面距離大于100 m時，油層全部射開，不需避射；當(dāng)油層底部距油水界面垂向距離大于3 m時，也不需要避射。

(2)對于中輕質(zhì)油藏，隨著原油黏度的增加，最優(yōu)避射厚度增加；對于原油黏度小于5 mPa·s的輕質(zhì)油藏，最優(yōu)避射厚度為3 m。

(3)針對原油黏度小于5 mPa·s的邊、底水油藏，若油層厚度小于3 m時，該類油層不射開；當(dāng)油層底部距離油水界面垂向距離1 m時，避射2 m；油層底部距離油水界面垂向距離2 m時，則避射1 m；油層下部若有泥質(zhì)夾層，可適當(dāng)減少避射厚度。

(4)對于縱向上油層層數(shù)多，小層厚度薄，滲透率差異大的儲層特點(diǎn)，要采取"抓大放小"的策略選擇性射孔，避射部分低滲層，同一防砂段內(nèi)滲透率級差應(yīng)控制在6.0以下。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)01-0104-04

2016-08-22

吳小張，碩士研究生，1981年生，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)，主要從事海上油氣田開發(fā)方面的研究工作。

TE257.1

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