斷塊油藏油水過渡帶油井部署界限研究

吳 麗，陳民鋒，唐湘明，孫東升

(1．中國石油大學(北京)石油工程學院，北京 昌平 102249；2．中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

斷塊油藏油水過渡帶油井部署界限研究

吳 麗1，陳民鋒1，唐湘明2，孫東升2

(1．中國石油大學(北京)石油工程學院，北京 昌平 102249；2．中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

斷塊油藏油水過渡帶儲量豐度小，井網(wǎng)控制程度低，儲量較難有效動用。通過研究斷塊油藏油水過渡帶含油飽和度分布、油井產(chǎn)出規(guī)律，考慮經(jīng)濟因素的影響，提出了確定油水過渡帶油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限的方法，理清了油水過渡帶產(chǎn)油能力、儲量豐度等地質條件與投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限的關系?；趯嶋H油田特點和開發(fā)要求，建立不同條件下油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限圖版。該圖版可以指導斷塊油藏油水過渡帶調整井部署。

斷塊油藏 油水過渡帶 產(chǎn)油能力 儲量豐度 收支平衡法 經(jīng)濟技術界限

油水過渡帶一方面因儲量豐度低、有效厚度較小、油井產(chǎn)量較低等因素，儲量未能有效動用；另一方面，因含油帶窄，受經(jīng)濟技術條件限制無法部署有效井網(wǎng)，注水井排到油水邊界多存在無井網(wǎng)控制的空白區(qū)帶，對油藏的控制程度差、油藏采收率低[1]。為完善油水過渡帶開發(fā)井網(wǎng)，提高開發(fā)井鉆井成功率，必須建立反映油水過渡帶特點的油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限，來指導過渡帶油井的部署。

目前針對過渡帶開發(fā)的井網(wǎng)部署經(jīng)濟界限的研究較少。本文通過分析過渡帶油水分布特點及產(chǎn)出規(guī)律，基于JS油田W斷塊過渡帶實際參數(shù)，利用收支平衡法，從日產(chǎn)和累產(chǎn)兩個方面對該區(qū)進行了過渡帶油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限研究。研究成果可用于指導油水過渡帶經(jīng)濟有效布井，防止過渡帶內原油外流，更多挖潛過渡帶頂層剩余油及井間剩余油，提高過渡帶剩余油的產(chǎn)出效率。

1 過渡帶油水分布特點及產(chǎn)水規(guī)律

通常認為，油水過渡帶主要是指構造低部位臨近油水邊界區(qū)帶，或者是注水井與油水邊界之間無井控制的區(qū)帶[2]。筆者定義油水過渡帶為油藏原始井網(wǎng)邊部井排(含油內邊界)至原始油水界面(含油外邊界)之間的區(qū)域(圖1中①+②區(qū))。油水過渡帶屬于油水同層，且過渡帶巖性、物性、含油性都較純油區(qū)差[3]，油水運動關系較為復雜。過渡帶頂寬底窄，含油飽和度在縱向上的分布差異明顯：①區(qū)從頂面到底面都是滿含油，而②區(qū)隨著深度的增加，含油飽和度降低。

圖1 油藏過渡帶剖面

1.1過渡帶油水飽和度分布、變化特點

過渡帶油水飽和度分布受有效厚度、傾角、毛管力、粘度等多方面因素的影響，不同油藏過渡帶油水分布、運移規(guī)律不同[4-5]。

基于W斷塊油田基礎數(shù)據(jù)及油田的相對滲透率曲線與毛管力曲線，計算得到原始條件下油藏飽和度，隨距含油內邊界的距離的變化關系曲線(以內含油邊界為原點)，如圖2所示。

圖2 過渡帶飽和度分布曲線

由圖2可知：在原始條件下，純油區(qū)含油飽和度較大，但從內含油邊界到純水區(qū)之間還有一段含油飽和度相對較高的區(qū)域(其平面寬度約為160 m)，即：原始條件下，油藏過渡帶含油飽和度相對較大，過渡帶仍具有一定的儲量。

在實際油藏開發(fā)中，原始井網(wǎng)采油井大量開采純油區(qū)原油，同時注水井造成純油區(qū)原油向過渡帶外溢?？梢灶A知：油藏基于原始井網(wǎng)生產(chǎn)較長時間后，純油內區(qū)含油飽和度將大大降低，而過渡帶會有大量剩余油富集(見圖2虛線)。

1.2過渡帶油井產(chǎn)出規(guī)律

過渡帶采油速度低、產(chǎn)量遞減快，油井一投產(chǎn)即表現(xiàn)為油水同出，綜合含水上升速度快，開發(fā)效果較差。且井網(wǎng)對過渡帶的控制程度差，儲量較難動用。在過渡帶的不同位置，油水相對流動能力差異明顯，油水產(chǎn)出規(guī)律復雜。

為了定量研究過渡帶各點的產(chǎn)出規(guī)律，通過相滲分析，基于含水率公式計算得到油井產(chǎn)油率：

(1)

基于W斷塊油田基礎數(shù)據(jù)，通過式(1)計算得到過渡帶產(chǎn)油率隨距內含油邊界的距離的變化關系曲線，如圖3所示。

圖3 過渡帶產(chǎn)油率變化曲線

由圖3可知：在原始條件下，在距離內含油邊界較近的過渡帶區(qū)域，油井產(chǎn)油率較大產(chǎn)油能力較強，具有一定的開發(fā)潛力。

2 過渡帶調整井部署界限的確定

油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限，是指扣除新井運營期間變動操作成本及相關稅金后的收益，正好能抵消新井投資及運營期間固定操作成本的產(chǎn)量[6]。

油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限須同時考慮兩個條件：油井初始日產(chǎn)油界限Qom與累產(chǎn)油界限Npm，即：新井初始日產(chǎn)油量要大于新鉆井投入與產(chǎn)出平衡所要求的最小值，評價期內的累積產(chǎn)油量要大于收益正好能抵消成本時對應的產(chǎn)量。

油井初始日產(chǎn)油界限Qom與累產(chǎn)油界限Npm，受原油價格和開發(fā)方式、鉆井井深和日常操作成本等的影響，而過渡帶調整井部署界限的確定步驟如下：

①根據(jù)收支平衡法，基于實際油田經(jīng)濟參數(shù)，求取油井初始日產(chǎn)油界限Qom、累產(chǎn)油界限Npm(評價期內)，作為單井投產(chǎn)和布井的基礎條件。

②基于油井初始日產(chǎn)油界限Qom，通過產(chǎn)量公式和過渡帶產(chǎn)水規(guī)律，計算滿足日產(chǎn)界限的儲層條件——油井產(chǎn)油能力。

③基于累產(chǎn)油界限Npm，考慮油井綜合遞減和評價期內的累積產(chǎn)出量，計算滿足累產(chǎn)界限的儲層條件——油井有效控制儲量。

2.1基于收支平衡法確定油井生產(chǎn)經(jīng)濟界限

確定油水過渡帶油井投產(chǎn)經(jīng)濟技術界限的基本方法是基于經(jīng)濟學中的收支平衡法[7-8]。對于給定的油藏條件，在一定時間內(投資回收期6a)，單井(水平井、直井)關井時的日產(chǎn)油量、累計產(chǎn)油量，都能夠超過油井初始日產(chǎn)油界限Qom與累產(chǎn)油界限Npm。

根據(jù)收支平衡法計算油井初始日產(chǎn)油界限Qom與累產(chǎn)油界限Npm的計算公式如下：

鉆井投資+其它投資=∑[產(chǎn)油收入-產(chǎn)油成本-注入成本-年操作費用][1+i]-t

(2)

基于JS油田W斷塊基礎數(shù)據(jù)，考慮不同的油價范圍，采用直井注水開發(fā)(實際動態(tài)統(tǒng)計綜合遞減率為15%)條件下，計算該區(qū)油井生產(chǎn)經(jīng)濟界限，計算結果如表1所示。

表1 油井生產(chǎn)經(jīng)濟界限計算結果

2.2滿足初始日產(chǎn)油限制的布井條件

在油價、平均井深、平均遞減率、操作成本以及穩(wěn)產(chǎn)期一定的條件下，求取滿足油井初期日產(chǎn)經(jīng)濟界限的儲層條件?？紤]油水相對滲流能力，過渡帶油井產(chǎn)量公式可表示為：

(3)

則產(chǎn)油量為：

(4)

用單井產(chǎn)油能力指數(shù)來評價過渡帶單井的產(chǎn)油能力。其定義如下：

(5)

通過分析不同單井產(chǎn)油能力指數(shù)條件下，油井可達到的初始日產(chǎn)油量。得到滿足油井初始日產(chǎn)油界限Qom的儲層條件——產(chǎn)油能力指數(shù)范圍。

2.3滿足累產(chǎn)油限制的布井條件

部署油井時，要求單井控制區(qū)域內的累積產(chǎn)量，要大于油井累產(chǎn)油界限Npm。

累積產(chǎn)油量表達式為：

Np=NoEVED

(6)

式中單井驅油效率ED、單井控制儲量No的計算公式如式(7)、式(8)：

(7)

No=Ahφ(1-Swc)ρo/Boi

(8)

其中A為單井控制面積。

而Ev采用五點法井網(wǎng)單井波及系數(shù)的計算公式(式(9))來計算[9]：

(9)

通過分析不同單井有效控制儲量條件下，油井在評價期內可達到的累積產(chǎn)油量，得到滿足油井累產(chǎn)油界限Npm的儲層條件——過渡帶單井有效控制儲量范圍。

在實際運用中，根據(jù)單井有效控制儲量要求，基于儲層的儲量豐度分布，確定滿足累產(chǎn)油限制的調整井井距、排距取值范圍。

3 W斷塊過渡帶投產(chǎn)界限圖版制作 及應用

3.1 JS油田基本參數(shù)

JS油田W斷塊過渡帶目前采用直井注水開發(fā)，該區(qū)相關參數(shù)取值如下：井深1 500 m，鉆井成本2 000 元/m，操作費100萬元/井。按著原油銷售價格(80美元/t)，要求6a內收支平衡時(i=0.068)，可計算得到水驅開發(fā)單井初期日產(chǎn)油界限2.58 m3/d，累產(chǎn)油界限0.41×104m3。

3.2滿足日產(chǎn)油界限的圖版制作

據(jù)油田基本參數(shù)，計算不同產(chǎn)油能力指數(shù)下油井日產(chǎn)油量—含油飽和度及不同含油飽和度下單井日產(chǎn)油量-產(chǎn)油能力指數(shù)關系圖版，見圖5。

由圖4可知：隨著含油飽和度及產(chǎn)油能力指數(shù)的增加，單井日產(chǎn)油增加。相比于純油區(qū)，過渡帶含油飽和度低，要使過渡帶滿足經(jīng)濟投產(chǎn)界限，則要求提高產(chǎn)油能力指數(shù)。

圖4 不同含油飽和度、不同產(chǎn)油能力指數(shù)下油井初始日產(chǎn)油與日產(chǎn)油界限圖版

該圖版可預測不同單井產(chǎn)油能力指數(shù)的油井在不同含油飽和度區(qū)域將獲得的日產(chǎn)油量，從而得到滿足油井初始日產(chǎn)油界限Qom的產(chǎn)油能力指數(shù)范圍。對于JS油田W斷塊，要使含油飽和度≥0.45的區(qū)域全部投入開發(fā)，則必須要求產(chǎn)油能力指數(shù)>2，當產(chǎn)油能力指數(shù)小于0.8時，該區(qū)過渡帶開發(fā)經(jīng)濟效益較差。

3.3滿足累產(chǎn)油界限圖版的制作

據(jù)油田基本參數(shù)，計算不同單井控制儲量下單井累產(chǎn)油量-含油飽和度及不同含油飽和度下單井累產(chǎn)油量-單井控制儲量關系圖版，見圖5。

由圖5可知：隨著含油飽和度及單井控制儲量的增加，累產(chǎn)油增加。要使過渡帶滿足經(jīng)濟投產(chǎn)界限，則要求提高單井有效控制儲量。

該圖版可預測不同單井控制儲量的油不同含油飽和度區(qū)域將獲得的累產(chǎn)油量。從而得到滿足油井累產(chǎn)油界限Qom的產(chǎn)油能力指數(shù)范圍。對于JS油田W斷塊，要使含油飽和度≥0.45的區(qū)域全部投入開發(fā)，則必須要求單井有效控制儲量≥6×104m3，當單井有效控制儲量小于1.5×104m3時，該區(qū)過渡帶開發(fā)經(jīng)濟效益較差。

圖5 不同含油飽和度、不同單井控制儲量下油井累產(chǎn)油與累產(chǎn)油界限圖版

3.4油田開發(fā)應用分析

JS油田W斷塊純油區(qū)已開發(fā)多年，區(qū)塊飽和度分布已經(jīng)發(fā)生變化。需要在調整開發(fā)前，評價油水過渡帶開發(fā)潛力。用優(yōu)勢潛力綜合指數(shù)λ來表征評價單元開發(fā)潛力的級別，λ取值范圍為0～1，越接近1，說明開發(fā)潛力越大。

開發(fā)潛力評價的主要步驟如下：

①建立過渡帶開發(fā)潛力評價指標體系。

根據(jù)潛力評價體系指標篩選原則，基于過渡帶飽和度分布特點，選取反映滿足日產(chǎn)和累產(chǎn)的要求的經(jīng)濟界限指標，建立過渡帶開發(fā)潛力評價指標體系。

②計算優(yōu)勢潛力綜合指數(shù)，確定過渡帶不同區(qū)域開發(fā)潛力。

基于潛力評價指標體系，利用模糊聚類方法，計算優(yōu)勢潛力綜合指數(shù)，并繪制潛力分布圖(圖6)，從而確定過渡帶優(yōu)勢開發(fā)潛力。

圖6 JS油田W斷塊過渡帶調整優(yōu)勢潛力指數(shù)分布

由圖7可知：整體來看，純油區(qū)的開發(fā)潛力還是處于比較高的狀態(tài)，但在純油區(qū)井網(wǎng)密度大，缺少布加密井的空間；而油水過渡帶各區(qū)域的開發(fā)潛力差異較大。

③過渡帶潛力分區(qū)，提出滿足經(jīng)濟界限的區(qū)域調整部署建議。

將過渡帶劃分為3個開發(fā)潛力區(qū)，見圖7。根據(jù)實際油藏條件與調整開發(fā)前剩余油豐度和產(chǎn)油能力指數(shù)分布(見圖8)，分別統(tǒng)計各區(qū)的產(chǎn)油能力指數(shù)、剩余油豐度。過渡帶調整井井距、排距參考實際取值(井距250 m、排距150 m)，根據(jù)不同潛力區(qū)的剩余油豐度分布，計算出對應各區(qū)的單井有效控制儲量范圍。

圖7 JS油田W斷塊過渡帶開發(fā)潛力分區(qū)

圖8 JS油田W斷塊剩余油豐度(上圖)和產(chǎn)油能力指數(shù)(下圖)分布

根據(jù)不同潛力區(qū)的產(chǎn)油能力指數(shù)、單井有效控制儲量范圍，建立經(jīng)濟界限圖版，得到各開發(fā)潛力區(qū)預期生產(chǎn)效果。在此基礎上，根據(jù)理論調整井布井界限，提出針對性的部署建議及對應的部署策略，見表2。

表2 W2斷塊過渡帶開發(fā)調整部署建議

由表2可知：3個開發(fā)潛力區(qū)中，區(qū)域1寬度較大，產(chǎn)油能力指數(shù)及單井有效控制儲量均較大，具有較好的開發(fā)潛力，應該優(yōu)先調整開發(fā)，為部署第一批調整井的有利開發(fā)區(qū)域。區(qū)域3局部封閉，但有相對較大的產(chǎn)油能力指數(shù)及單井有效控制儲量，具有一定的開發(fā)潛力，建議在該區(qū)部署第二批調整開發(fā)井。區(qū)域2寬度較小，產(chǎn)油能力指數(shù)及單井有效控制儲量均較小，建議適當增大調整井井距、排距，第三批調整開發(fā)。

4 主要認識

(1)與純油區(qū)相比，雖然過渡帶油水飽和度分布以及油水產(chǎn)出規(guī)律都較為復雜，但是過渡帶仍具有一定的儲量豐度與開發(fā)潛力。

(2)過渡帶合理布井與井網(wǎng)部署難度較大，為了達到過渡帶合理有效開發(fā)，須分析滿足油井投產(chǎn)經(jīng)濟界限的儲層條件，預測過渡帶優(yōu)勢開發(fā)潛力區(qū)域——產(chǎn)油能力指數(shù)、單井有效控制儲量較大的區(qū)域。

(3)利用收支平衡法可確定出單井初始日產(chǎn)油界限和累產(chǎn)油界限，由此制作油井投產(chǎn)經(jīng)濟界限圖版。該圖版可預測不同過渡帶條件在不同井網(wǎng)及不同投產(chǎn)條件下，可達到的經(jīng)濟效益，并由此指導過渡帶調整加密井網(wǎng)的部署，為油水過渡帶開發(fā)提供理論依據(jù)。

[1] 李林祥.孤東油田七區(qū)館上段油水過渡帶剩余油挖潛技術[J].石油天然氣學報，2012，34(9):254-257.

[2] 陳元千.現(xiàn)代油藏工程[M].北京:石油工業(yè)出版社，2001:285-286.

[3] 馬曉玲.薩南油田油水過渡帶地區(qū)與純油區(qū)儲層差異[J].中國石油和化工標準與質量,2012,32(4):170-171.

[4] 宋培基,宋寶菊,秦保杰,等.砂巖油藏油水過渡帶剩余油分布影響因素及挖潛對策研究[J].科技信息,2013,29(17):404-405.

[5] 鹿克峰,徐振中,馮景林,等.一種定量表征油水過渡區(qū)飽和度分布的實用方法[J].中國海上油氣,2011,23(6):387-390,397.

[6] 劉桂玲,李紅昌.南斷階低滲透油藏有效開發(fā)技術經(jīng)濟界限研究[J].復雜油氣藏,2013,6(1):41-45.

[7] 中國石油天然氣總公司計劃部.石油工業(yè)建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社.1994:32-38.

[8] 蔡鵬展.中國油藏管理技術手冊：第8分冊油田開發(fā)經(jīng)濟評價[M].北京：石油工業(yè)出版社.1997:39-42.

[9] 朗兆新.油藏工程基礎[M].山東東營：石油大學出版社，1991:23-24

(王建年)

Economic and technological limits of well allocation for oil-water transitional zone in fault block reservoir

Wu Li1，Chen Minfeng1，Tang Xiangming2，Sun Dongshen2

(1.PetroleumEngineeringFaculty，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009，China)

Due to low reserve abundance and control degree of well pattern，it is difficult to produce effectively reserves in oil-water transitional zone of fault block reservoir.On the basis of studies on oil saturation distribution and producing law of oil wells，considering economic influencing factors，a method determining the economic and technological limits of well allocation was proposed for the oil-water transitional zone in the fault block reservoirs.Using the method，it was discussed the relationship between the economical and technological limits and the geological conditions such as oil-producing capacity and reserve abundance，and so on.Based on characteristics and development requirements of practical oilfield，the economic and technical limit charts of oil-well production were established under various conditions.The charts can provide guidance to the effective deployment of adjusting wells in the oil-water transition zone of the fault block reservoir.

fault block oil reservoir； oil-water transition zone；production capacity；reserves abundance；balance method；economic and technological limits

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.009

TE324

A

2015-06-28；改回日期2015-07-29。

吳麗(1990—)，女，在讀碩士研究生；現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)研究，電話：13391596907，E-mail：wuliswpu@163.com。