周春香

(中國石油大港油田勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

低滲透油藏水平井開發(fā)適應性評價及開發(fā)技術政策論證
——以Z油田N18斷塊Ⅲ4小層為例

周春香

(中國石油大港油田勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

水平井技術是解決低豐度、低滲透油藏的有效手段，利用水平井開發(fā)可以提高單井產量、增加油藏打開程度和儲量控制程度，提高油田開發(fā)和管理水平。本文從斷塊構造、儲層物性、油層厚度、地層能量以及油井產能等多角度對Z低滲透油田N18斷塊Ⅲ4小層的水平井適應性進行評價，并利用油藏工程和數值模擬法對水平井開發(fā)井網、井距、水平段長度、產能分別進行論證，得出一套適合低滲儲層的水平井開發(fā)指標。

低滲透；水平井開發(fā)；開發(fā)技術政策

國內外油田開發(fā)實踐表明，水平井技術是解決低豐度、低滲透油藏的有效手段。水平井開發(fā)低滲透油藏具有以下幾個優(yōu)勢：①水平井單井控制泄油面積大，單井產量高，可以減少鉆井量，實現(xiàn)少井高產。②水平井鉆遇水平段油層后進行油層專打，利于保護油氣層。③水平井可以采用較小生產壓差進行生產，延緩見水時間，提高最終采收率。本文以Z油田N18斷塊低滲透儲層為例，在研究N18斷塊水平井開發(fā)適應性基礎上，結合數值模擬和油藏工程計算，對水平井開發(fā)的主要技術指標進行論證，研究成果不僅能指導該地區(qū)低滲透儲層的開發(fā)，也對同類低滲油藏水平井開發(fā)的技術政策指標具有一定的指導意義。

1 油田概況

Z油田為一被北東-南西向斷層分割成的復雜背斜構造。油氣藏受構造和巖性控制，無統(tǒng)一油氣水界面，內部發(fā)育油藏和氣頂油藏。N18斷塊位于Z油田開發(fā)區(qū)南部，整體為被4條斷層復雜化的斷鼻構造(圖1)。Ⅲ4小層為該斷塊的主力含油層系，該層位發(fā)育純油藏，結合取心和測井解釋物性，該層位滲透率平均為19.23 mD；孔隙度平均為12.1%。整體為低孔低滲儲量，N18斷塊目前采出程度為3.77%，儲量動用程度低。

圖1 Z油田構造井位圖Fig.1 Structural well location map of Z oilfield

2 水平井開發(fā)適應性

適合水平井開發(fā)的低滲透油藏應具備以下幾個條件[1-2]：①一般要求油層厚度大于2 m。對單層發(fā)育或者具有主力油層的井區(qū)，適合部署水平井。②地層參數β×h值[3]。β=Kh/Kv(Kh為水平滲透率；Kv為垂向滲透率；h為有效厚度)，反映了油層各向異性程度。垂向滲透率太低，不利于水平井泄油；油層厚度過大，會減少水平井水平段的長度與厚度的比值，降低水平井的開發(fā)效益。根據美國的經驗，當β×h值大于100 m時，水平井開發(fā)的效果不理想，可用直井或斜井來開發(fā)這樣的油藏。③地層系數K×h。若地層系數小于20 mD·m,鉆水平井時產量增加幅度低，必須采取增產措施，否則經濟效益差。④油層流度。油層流度要不小于0.5 mD/(mPa·s)[4]。⑤直井壓裂后具有一定產能且油層分布連續(xù)性較好。

根據以上篩選標準，對Z油田N18斷塊主力油層Ⅲ4小層各地質油藏參數進行了評價(表1)：①N18斷塊油層厚度為9 m，厚度較大，滿足水平井部署對厚度的要求。②本區(qū)儲層屬于低滲儲層，垂向滲透率與水平滲透率比值小(2.3)，各向異性程度低，地層參數β×h值為20.7 mD，滿足水平井開發(fā)對地層參數的要求。③地層系數為173 mD·m，說明該斷塊水平井開發(fā)產量增加幅度較大，且能保證水平井開發(fā)有經濟效益。④N18斷塊油層黏度低(1.1 mPa·s)，原油流動性好，油層流度較大，為17.4 mD/(mPa·s)，滿足水平井開發(fā)低滲油藏對地層流度的要求。⑤N18斷塊內已開發(fā)直井酸化后日產油為8.5 t/d，具備一定的產能。結合該斷塊地層壓力情況，綜合以上篩選條件，N18斷塊的地層系數、地層參數等指標均符合水平井開發(fā)條件。

表1 N18斷塊水平井開發(fā)適應性指標計算Table 1 Horizontal well development index calculation of N18 block

3 水平井開發(fā)技術政策論證

3.1 開發(fā)井網

N18斷塊儲層非均質性強，含油面積小。水平井和直井混合井網靈活宜調整[5]，建議采用水平井采油、定向井注水的混合井網模式。根據該斷塊所建數值模型，對比分析4種混合井網形式下的開發(fā)效果(圖2、圖3)。

圖2 水平井開發(fā)4種井網對比Fig.2 Four well patterns contrast for horizontal well development

圖3 4種混合井網形式開發(fā)累產油對比曲線Fig.3 Contrast of cumulative oil production by four kinds of mix well pattern

分析認為，線性井網在注采井之間容易形成線性水驅，五點井網注水井與采油井水平段相對，水淹速度快，開發(fā)效果差[6]。對比分析發(fā)現(xiàn)，線性井網(2)開發(fā)效果最好(圖3)。

3.2 井距論證

3.2.1 經濟井網密度計算法

混合井網所需要的生產壓差遠小于直井井網，更容易形成有效驅替，可以采取更大的注采井距，注采井距約為直井井網的1.5倍[7]。利用井網密度法計算的N18斷塊Ⅲ油組極限井距大于經濟井距，按照經濟井距200 m布井，則混合井網注采井距約為300 m(圖4)。

3.2.2 數值模擬論證

利用數模論證200 m、250 m、300 m、350 m、400 m不同井距下的開發(fā)效果，對于線性井網，注采井距過小(小于250 m)時，油井水淹快，開發(fā)效果不好；

井距過大(大于350 m)時，油井難以形成有效驅替，產量增加不明顯(圖5)。

圖4 井網密度法計算N18斷塊井網密度曲線Fig.4 Calculations of well spacing density of N18 block by well pattern density method

圖5 N18斷塊不同井距下累產油曲線Fig.5 Cumulative oil production curve at different well spacings

3.3 水平段長度論證

理論上水平段越長，產量就越高。由于水平井水平段內存在摩擦損失的緣故，原油沿水平井井筒流動出現(xiàn)壓降。如果水平段內壓降和油藏內壓降相當，導致水平段末端壓降很小或者為零，那么水平段末段出現(xiàn)不產油的井段，因而水平段存在一個合理長度[8]。隨著水平段的增加，產量增加幅度變緩[9]；由于本區(qū)塊含油面積較小，模擬水平段長度分別為150 m、200 m、250 m、300 m對產量的影響；水平段長度大于250 m時，產量增加幅度變緩。結合原有井場位置、構造幅度變化，推薦本區(qū)塊水平井合理水平段長度為250 m左右(圖6、圖7)。

3.4 水平井產能論證(替代比法)

采用水平段長度與控制面積同步增長的設計方法，一個水平段長度對應一個控制面積，可以最大程度發(fā)揮水平井的特點。替換比(RR)[10]，即在一油藏上當產量相同時一口水平井相當的直井數。在同一油藏上，當井距、單井采油指數都相同時，每口井的泄油面積采油指數也是相同的。

圖6 考慮摩阻不同水平段長度累產油Fig.6 Oil production at different horizontal lengths when considering the friction

面積采油指數：

(1)

式中JA——面積采油指數，m/(d·MPa)；J——采油指數，m3/(d·MPa)；re——單井泄油半徑，m。

若有D和DD兩個系統(tǒng)，有相同的面積采油指數，但兩個系統(tǒng)的井距、單井采油指數都可以不相同(D系統(tǒng)為i井，DD系統(tǒng)為j井，泄油半徑分別為rei、rej)，則

(2)

圖7 不同長度下累產油曲線Fig.7 Cumulative oil production at different horizontal lengths

上式比值相同，但分子分母不同。

上述D和DD兩個系統(tǒng)的井距不同，井數也就不同。D和DD兩個系統(tǒng)，井數分別為n和nn，RωD為井數減少百分數?？捎肈D系統(tǒng)的井替換D系統(tǒng)的井，RR為替換比[11]。

RωD=n-nnn

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

RR=1/(1-RωD)

(8)

表2 N18斷塊區(qū)塊水平井生產能力配產表Table 2 Horizontal well productivity of N18 block

結合國內外同類低滲透油藏鉆水平井后產量提高倍數的調研結果，水平井生產能力取定向井的3～5倍，確定外圍斷塊Ⅲ油組水平井配產20 t/d。

4 結論

(1)通過對水平井開發(fā)低滲透油藏適應性篩選，結合該區(qū)塊構造特征、儲層物性、斷塊油井產能，結果表明N18區(qū)塊適合水平井開發(fā)。

(2)通過油藏工程計算，結合油藏數值模擬軟件，對水平井開發(fā)井網井距、水平段長度、水平井產能進行論證，結果表明N18斷塊水平井開發(fā)適宜采用線性井網，注采井距300 m、水平段長度250 m、

水平井產能20 t/d。

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AdaptabilityEvaluationofHorizontalWellDevelopmentbyLow-permeabilityReservoirandResearchofDevelopmentTechniquePolicy—As Ⅲ4 Layer of N18 Block by Z Oilfield for Example

Zhou Chunxiang

(ResearchInstituteofExploration&DevelopmentofDagangOilfieldCompany,CNPC,TianJin300280,China)

Horizontal Well technology is an effective way to solve the development of low permeability reservoir, which can improve well production and degree of reserve control. The paper have evaluated the adaptability of reservoir horizontal well by Z oilfield. Using reservoir engineering and numerical simulation technology to demonstrate horizontal well pattern, well spacing, horizontal section length and well productivity. The paper draw a set of development index for horizontal well of low permeability reservoir.

low permeability; horizontal well development; development technique policy

周春香(1983—)，女，碩士，工程師，主要從事油氣田開發(fā)與油氣藏研究工作。郵箱：zhouchxiang@petrochina.com.cn.

TE348

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