薄差儲層有效動用井距和合理井排距比研究
——以大慶油區(qū)杏六東塊為例

梁 爽，劉義坤，于倩男，陳 實，張 寧

（1.東北石油大學(xué)提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318；2.中國石油吉林油田分公司采油工藝研究院，吉林松原138001；3.中海油能源發(fā)展有限公司鉆采工程研究院，天津300452）

薄差儲層有效動用井距和合理井排距比研究
——以大慶油區(qū)杏六東塊為例

梁 爽1，劉義坤1，于倩男1，陳 實2，張 寧3

（1.東北石油大學(xué)提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318；2.中國石油吉林油田分公司采油工藝研究院，吉林松原138001；3.中海油能源發(fā)展有限公司鉆采工程研究院，天津300452）

隨著油氣田開發(fā)的深入，水驅(qū)開發(fā)的主要對象已由中高滲透層轉(zhuǎn)變?yōu)楸〔顑?，薄差儲層開發(fā)井網(wǎng)部署存在注采關(guān)系不完善、地層壓力水平低、動用程度低等問題。以大慶油區(qū)杏六東塊為例，通過油藏工程方法計算出不同滲透率條件下的有效動用井距，以流管模型為基礎(chǔ)，求解菱形五點法井網(wǎng)不同井排距比的有效動用系數(shù)。結(jié)果表明，薄差儲層的平均滲透率為12×10-3μm2，對應(yīng)的有效動用井距為180 m，合理井排距比為1.8。數(shù)值模擬法驗證結(jié)果表明，井排距比為1.8時，薄差儲層的波及范圍最大，見水最早，采出程度最高，與理論計算結(jié)果相符。

薄差儲層滲透率有效動用井距井排距比

大慶油區(qū)杏六東塊于19世紀(jì)60年代投入開發(fā)，先后部署了基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次加密井網(wǎng)、更新調(diào)整井網(wǎng)和二次加密井網(wǎng)等4套開發(fā)井網(wǎng)，其中，二次加密井網(wǎng)以薄差儲層為開采對象。薄差儲層主要指厚度薄、層數(shù)多以及物性較差的表內(nèi)薄層和表外儲層，具有一定的儲量潛力，其地質(zhì)儲量占總地質(zhì)儲量的比例大。研究區(qū)2006年完鉆井水淹狀況表明，表內(nèi)厚層水淹狀況嚴(yán)重，水淹比例達(dá)93.52%，但薄差儲層仍具有一定潛力。1996—2013年二次加密井網(wǎng)采用250 m×200 m的五點法面積注水，但仍存在局部油水井?dāng)?shù)比偏高、注采井距偏大、地層壓力低、油層動用程度低等問題。有效動用井距和合理井排距比的確定是影響油田開發(fā)的重要因素［1-4］，筆者運(yùn)用不等產(chǎn)量一源一匯公式和基于流管模型推導(dǎo)出的有效動用系數(shù)公式對有效動用井距與合理井排距比進(jìn)行了研究，以期為更好地開發(fā)薄差儲層提供參考和借鑒。

1 有效動用井距的確定

假設(shè)均質(zhì)無限大地層中存在注入量和產(chǎn)出量不等的1口注水井和1口生產(chǎn)井，根據(jù)勢的疊加原理可推導(dǎo)出注采井間的驅(qū)動壓力梯度為

式中：GD為驅(qū)動壓力梯度，MPa/m；pe為地層壓力，MPa；pwf為生產(chǎn)井井底壓力，MPa；R為注采井距，m；r為地層中任意一點與注水井的距離，m；rw為井筒半徑，m，取值為0.1；pinf為注水井井底壓力，MPa。

由注采井之間的驅(qū)動壓力梯度（圖1）可以看出，驅(qū)動壓力梯度在注水井和生產(chǎn)井附近較大，而距離注采井越遠(yuǎn)，驅(qū)動壓力梯度越小，注采井之間必然存在最小驅(qū)動壓力梯度，當(dāng)最小驅(qū)動壓力梯度克服啟動壓力梯度時，才能建立注采關(guān)系，此時對應(yīng)的井距即為最大注采井距［5-9］，也稱之為有效動用井距。

圖1 注采井之間的驅(qū)動壓力梯度

由于二次加密井網(wǎng)的開采對象是薄差儲層，在求取薄差儲層有效動用井距時利用的是二次加密井網(wǎng)的數(shù)據(jù)，其注采壓差為21.14 MPa，結(jié)合式（1）可得到注采井距與最小驅(qū)動壓力梯度的關(guān)系（圖2），最小驅(qū)動壓力梯度隨著注采井距的增大而減小，且二者呈現(xiàn)較好的冪函數(shù)關(guān)系。

圖2 注采井距與最小驅(qū)動壓力梯度的關(guān)系

薄差儲層滲透率低，啟動壓力梯度對開發(fā)該類儲層有不可忽視的影響［10-17］，通過啟動壓力梯度測試實驗，得到其與滲透率的關(guān)系為

式中：λ為啟動壓力梯度，MPa/m；K為滲透率，10-3μm2。

薄差儲層的平均滲透率為12×10-3μm2，由式（2）可得，啟動壓力梯度為0.034 MPa/m。結(jié)合注采井距與最小驅(qū)動壓力梯度的關(guān)系（圖2）可知，當(dāng)最小驅(qū)動壓力梯度為0.034 MPa/m時，有效動用井距為180 m。以此類推可得到不同滲透率對應(yīng)的有效動用井距（圖3）。

圖3 滲透率與有效動用井距的關(guān)系

2 合理井排距比的確定

由于啟動壓力梯度的存在，在一定井網(wǎng)井距和注采壓差下，整個注采單元內(nèi)不是所有流體都能流動，存在啟動面積和啟動角，啟動面積為注水能驅(qū)替到的面積，啟動角為有效驅(qū)替范圍內(nèi)注采井間流線與注采井連線的最大夾角，將啟動面積與整個單元面積的比定義為有效動用系數(shù)［14］。當(dāng)有效動用系數(shù)等于1時，單元面積內(nèi)流體全部被驅(qū)替；當(dāng)有效動用系數(shù)等于0時，則未被驅(qū)替。假設(shè)油水井間由一系列流管構(gòu)成，根據(jù)流管模型推導(dǎo)的菱形五點法井網(wǎng)四分之一注采單元的有效動用系數(shù)為

式中：A為有效動用系數(shù)；L1為井距，m；α1，α2，β1和β2為注采單元的啟動角，（°）；L2為排距，m。

當(dāng)有效動用井距為180 m、井排距比分別為1.2，1.5，1.8和2時，根據(jù)式（3）計算的有效動用系數(shù)分別為0.689 2，0.839 5，0.988 3和0.989 1。有效動用系數(shù)均大于0.6，且隨井排距比的增大而增加，說明在180 m的有效動用井距下，井排距比大于1.2時，薄差儲層均能有效動用，但井排距比為1.8時，有效動用系數(shù)已接近1，進(jìn)一步增大時，有效動用系數(shù)的增加幅度很低，考慮到井排距比越大，經(jīng)濟(jì)投入也越大，故認(rèn)為薄差儲層有效動用的合理井排距比為1.8。

3 數(shù)值模擬驗證

利用數(shù)值模擬理想模型構(gòu)建不同井、排距，模擬不同井排距比下薄差儲層的開采情況，以驗證求解的井距和井排距比的合理性。理想模型參數(shù)包括：X和Y方向網(wǎng)格步長均為10 m，縱向分為6個層位，單層有效厚度為0.4 m，滲透率為12×10-3μm2，孔隙度為0.25，原始含油飽和度為0.674，井距為180 m，采用一注四采模式，模擬井排距比分別為1.2，1.5，1.8和2時的含油飽和度（圖4）。

由井排距比分別為1.2，1.5，1.8和2時模擬的含油飽和度分布（圖4）及對應(yīng)的開發(fā)指標(biāo)（表1）可以看出，薄差儲層厚度小，物性差，油井見水時間晚，采收率低；井排距比為1.2時，采出程度低，含水率低，油井受效慢，波及系數(shù)小，驅(qū)油效果差；井排距比為1.5和2時，見水時間和含水率相差不大，但井排距比為2時，采出程度較高，驅(qū)油效果較好；井排距比為1.8時，波及范圍最大，見水最早，采出程度最高。

圖4 不同井排距比時模擬的含油飽和度

表1 不同井排距比下的開發(fā)指標(biāo)

4 結(jié)論

利用不等產(chǎn)量一源一匯方法，建立了最小驅(qū)動壓力梯度與井距的關(guān)系，結(jié)合啟動壓力梯度與滲透率的關(guān)系，得到了不同滲透率條件下的有效動用井距，確定薄差儲層的有效動用井距為180 m；根據(jù)流管模型推導(dǎo)菱形五點法井網(wǎng)有效動用系數(shù)的理論公式，計算不同井排距比下的有效動用系數(shù)，得出薄差儲層的合理井排距比為1.8。數(shù)值模擬法驗證結(jié)果表明，當(dāng)井排距比為1.8時，薄差儲層的波及范圍大，見水最早，采出程度最高，與理論計算結(jié)果相符。

［1］ 王熙華.利用啟動壓力梯度計算低滲油藏最大注采井距［J］.斷塊油氣田，2003，10（6）：75-76.

［2］ 張賢松，謝曉慶，陳民鋒.低滲透斷塊油藏合理注采井距研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2011，18（6）：94-96.

［3］ 劉偉偉，蘇月琦，王茂文，等.特低滲油藏壓裂井注采井距與注水見效關(guān)系［J］.斷塊油氣田，2012，19（6）：736-739.

［4］ 谷維成，莫小國，朱學(xué)謙，等.文留油田低滲透油藏合理注采井距研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2004，11（5）：54-56.

［5］ 楊小平，唐軍.動態(tài)分析法確定低滲透砂巖油藏合理井距［J］.特種油氣藏，2006，13（6）：64-66.

［6］ 汪全林，唐海，呂棟梁，等.低滲透油藏啟動壓力梯度實驗研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2011，18（1）：97-100.

［7］ 宋子齊，程國建，楊立雷，等.利用測井資料精細(xì)評價特低滲透儲層的方法［J］.石油實驗地質(zhì)，2006，28（6）：595-599.

［8］ 吳先承.合理井網(wǎng)密度的選擇方法［J］.石油學(xué)報，1985，6（3）：113-120.

［9］ 王文環(huán).低滲透油田合理注采井距的確定——以純41塊沙4段低滲透油田為例［J］.石油鉆探技術(shù)，2006，34（3）：78-80.

［10］陳民鋒，李曉風(fēng)，趙夢盼，等.啟動壓力影響下確定油藏有效動用半徑［J］.斷塊油氣田，2013，20（4）：462-465.

［11］趙益忠，程遠(yuǎn)方，劉鈺川，等.啟動壓力梯度對低滲透油藏微觀滲流及開發(fā)動態(tài)的影響［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（1）：67-69.

［12］李曉良，王厲強(qiáng)，李彥，等.啟動壓力梯度動態(tài)變化對IPR方程影響分析［J］.石油鉆探技術(shù)，2007，35（2）：70-72.

［13］劉麗.低滲透油藏啟動壓力梯度的應(yīng)力敏感性實驗研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（2）：81-83.

［14］楊鵬，徐莎，駱瑛，等.江蘇油田特低滲透油藏三角形井網(wǎng)有效動用系數(shù)評價［J］.復(fù)雜油氣藏，2011，4（2）：52-55.

［15］胡偉，閆超，陳正濤，等.大慶油區(qū)杏六區(qū)中部油藏三次加密合理布井方式［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（6）：73-75.

［16］齊亞東，雷群，楊正明，等.特低滲透油藏不規(guī)則三角形井網(wǎng)有效動用系數(shù)計算及應(yīng)用［J］.中南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012, 43（3）：1 065-1 071.

［17］章星，楊勝來,張潔,等.致密低滲氣藏啟動壓力梯度實驗研究［J］.特種油氣藏，2011，18（5）：103-104.

編輯武云云

TE319

A < class="emphasis_bold">文章編號：1

1009-9603（2014）01-0078-03

2013-12-10。

梁爽，女，在讀博士研究生，從事油氣田開發(fā)和數(shù)值模擬方面的研究。聯(lián)系電話：15164546856，E-mail：liangshuang21@ 163.com。

國家科技重大專項“薄差油層動用條件及層系井網(wǎng)優(yōu)化研究”（2011ZX05010-002-05），“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05052），研究生創(chuàng)新基金“大慶長垣特高含水油田措施優(yōu)化方法研究”（YJSCX2012-050HLJ）。