海上中輕質(zhì)邊底水油藏水平井開發(fā)策略

劉 學(xué),張建民,吳春新,張占華,張 博,李錦超

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院,天津塘沽300452; 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津塘沽300452)

海上中輕質(zhì)邊底水油藏水平井開發(fā)策略

劉 學(xué)1,張建民1,吳春新1,張占華1,張 博1,李錦超2

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院,天津塘沽300452; 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津塘沽300452)

隨著海上水平井鉆井工藝水平的提高和鉆井成本的降低,水平井逐漸成為海上油田挖潛的有效途徑。但是對(duì)于渤南區(qū)域的中輕質(zhì)邊底水油藏而言,由于油品性質(zhì)較好,同時(shí)投產(chǎn)初期開采強(qiáng)度大導(dǎo)致累產(chǎn)較低,因此很難判斷該區(qū)域使用水平井進(jìn)行挖潛是否具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法通常認(rèn)為儲(chǔ)層厚度大于8 m可以依靠水平井進(jìn)行開發(fā),然而,該方法缺少一定的理論依據(jù)。本文以渤海灣B油田開發(fā)為例,運(yùn)用數(shù)值模擬法和公式法研究了油柱高度下限值的產(chǎn)狀影響,并建立了不同黏度下的極限厚度圖版,應(yīng)用童憲章圖版法對(duì)本文圖版進(jìn)行論證,結(jié)果證明本文建立的圖版符合油田開發(fā)規(guī)律,具有一定的推廣價(jià)值。

中輕質(zhì)原油;水平井開發(fā);儲(chǔ)層厚度;數(shù)值模擬;童憲章圖版法

渤海南部區(qū)域很多油田在油水過渡帶上具有一定的潛力,當(dāng)水平井打在油水過渡帶上的時(shí)候,對(duì)于這口井而言就變成了邊底水油藏[1],由于原油物性、平臺(tái)壽命和操作成本等因素,往往需要靠較高的采油速度來獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益,這就導(dǎo)致在油水過渡帶的水平井見水較快,累產(chǎn)較低。對(duì)于這類水平井根據(jù)經(jīng)驗(yàn)只要油層的厚度大于或等于8 m[2],就認(rèn)為其具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。目前對(duì)于邊底水油藏,稠油經(jīng)濟(jì)極限的研究雖然很多,但是對(duì)于這種中輕質(zhì)原油在油水過渡帶上布井極限厚度問題并沒有專門性的研究[3-7],本文通過數(shù)值模擬及油藏工程手段提出了相應(yīng)的開發(fā)策略,為解決這一難題提供了思路。

1 油田概況及開采現(xiàn)狀

渤中B油田是海上大型淺水三角洲砂巖中輕質(zhì)油油田,構(gòu)造位于渤海南部海域,其北側(cè)為渤南凸起帶,是發(fā)育在黃河口凹陷中央構(gòu)造脊北端的一個(gè)復(fù)雜斷塊,具有較好的油氣聚集成藏的石油地質(zhì)條件。自上而下分別為第四系平原組,上第三系明化鎮(zhèn)組和館陶組,下第三系東營組、沙河街組以及中生界地層,目的層為上新統(tǒng)的明化鎮(zhèn)組。從館陶組以后到明化鎮(zhèn)組區(qū)域構(gòu)造逐漸抬升,明化鎮(zhèn)組屬晚第三紀(jì)湖盆萎縮期沉積。明化鎮(zhèn)組分為明上段與明下段,明下段為主力含油層段,為一套泥巖與砂巖的不等厚互層,砂巖單層厚度2～20 m不等。其儲(chǔ)層物性好,屬于中高孔中高滲儲(chǔ)層。對(duì)滲透率大于1× 10-3μm2樣品統(tǒng)計(jì),孔隙度為5.2% ～44.8%,平均31.6%;滲透率為(1.4～7 879.1)×10-3μm2,平均1 740.4×10-3μm2。

初期采用水平井開發(fā)為主、定向井為輔的聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)模式。B油田屬于注水井+邊底水注水開發(fā)的方式,從開采方式上看,充分體現(xiàn)了水平井高產(chǎn)、高速開發(fā)的特點(diǎn),采油速度始終保持在2.0%以上,含水上升較快,六年間含水已經(jīng)到達(dá)60%以上,屬于高速開發(fā)模式。

2 數(shù)值模擬機(jī)理模型建立

通過統(tǒng)計(jì)B油田的1195-1砂體和1195-2砂體,以及4-1300砂體,得到基礎(chǔ)參數(shù),如表1所示。

表1 B油田砂體的基礎(chǔ)參數(shù)

根據(jù)砂體的基礎(chǔ)參數(shù)建立數(shù)值模擬理論模型,具體參數(shù)如下:水平滲透率為1 000×10-3μm2;Kv/Kh為0.1;油層厚度分別為4、5、6、7、8 m;原油黏度分別為1、5、10、20 mPa·s;孔隙度為30%,地層深度為1 200 m,地層壓力為12 MPa,日產(chǎn)油為60 m3,水平段長(zhǎng)度為400 m,水體倍數(shù)為3倍。

3 機(jī)理模型的分析

方案條件:建立水平井1注1采模型,其中A1H為水平生產(chǎn)井,A1為定向注水井,水平井位于油層頂部,水平井入油層1 m,油層厚度分別選取4、5、6、 7、8 m,在不同黏度下確定油井的累產(chǎn)(圖1～圖5),單井經(jīng)濟(jì)極限選取5×104m3。

由圖1可以看出,當(dāng)油層厚度等于4 m時(shí),只有黏度小于等于1 mPa·s時(shí)在油水過渡帶布井才具有經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 油層厚度為4 m時(shí)的機(jī)理模型和不同黏度的累產(chǎn)曲線

由圖2可以看出,當(dāng)油層厚度等于5 m時(shí),黏度小于等于5 mPa·s時(shí)在油水過渡帶布井具有經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 油層厚度為5 m時(shí)的機(jī)理模型和不同黏度的累產(chǎn)曲線

由圖3可以看出,當(dāng)油層厚度等于6 m時(shí),黏度小于等于10 mPa·s時(shí)在油水過渡帶布井具有經(jīng)濟(jì)效益。

由圖4可以看出,當(dāng)油層厚度等于7 m時(shí),黏度小于等于15 mPa·s時(shí)在油水過渡帶布井具有經(jīng)濟(jì)效益。

由圖5可以看出,當(dāng)油層厚度等于8 m時(shí),黏度在20 mPa·s左右的時(shí)候在油水過渡帶布井均具有經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 油層厚度為6 m時(shí)的機(jī)理模型和不同黏度的累產(chǎn)曲線

圖4 油層厚度為7 m時(shí)的機(jī)理模型和不同黏度的累產(chǎn)曲線

圖5 油層厚度為8 m時(shí)的機(jī)理模型和不同黏度的累產(chǎn)曲線

4 油藏工程方法驗(yàn)證與圖版建立

水平井可以看成是在有限厚度下完井的一排直井生產(chǎn)系統(tǒng),假定水平井的泄油面積為中間的矩形和2個(gè)以泄油半徑為半徑的半圓面積之和。

依據(jù)極限可采儲(chǔ)量、地質(zhì)儲(chǔ)量和采收率的關(guān)系,可推導(dǎo)出水平井適用參數(shù)間的關(guān)系式(如圖1):

式中,h為儲(chǔ)層有效厚度,m;ER為采收率,%;Sw為含水飽和度,%;φ為儲(chǔ)層孔隙度,%;ρo為原油密度,kg/m3;Boi為原油體積系數(shù);A為儲(chǔ)層橫截面積,m2;Q為油井產(chǎn)油量,m3/d。

采收率ER用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)公式主要是根據(jù)陸地油田統(tǒng)計(jì)得到,陸地油田一般井距較小、井網(wǎng)完善,因此這些方法應(yīng)用于海上油田時(shí),采收率計(jì)算結(jié)果一般偏高[8]。

經(jīng)驗(yàn)公式1(俞啟泰經(jīng)驗(yàn)公式):

經(jīng)驗(yàn)公式2(劉雨芬、陳元千公式):

經(jīng)驗(yàn)公式3(中石油勘探院公式——不同流度下采收率與井網(wǎng)密度公式)

式中,μo為原油黏度,mPa·s;VK為變異系數(shù);TR為油層溫度,℃;K為儲(chǔ)層滲透率,10-3μm2。

表2 不同流度下采收率公式

通過選取平均值最后計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 油藏工程方法計(jì)算極限油層厚度

由表3可以看出,油藏工程方法計(jì)算的不同黏度下的極限油層厚度與數(shù)值模擬方法基本一致,因此結(jié)果可靠,依靠數(shù)值模擬方法最終得到不同黏度下油水過渡帶水平井布井界限理論圖版,如圖6所示。

圖6 不同黏度下油水過渡帶水平井布井界限理論圖版

5 圖版驗(yàn)證

A13H為B油田一口位于油水過渡帶上的水平井(圖7),儲(chǔ)層厚度為8 m,地層原油黏度為12.3 mPa·s,該井2010年10月投產(chǎn),截至到2016年9月累產(chǎn)油18×104m3,含水87%。

圖7 B油田1167砂體含油面積圖

目前,該砂體已經(jīng)進(jìn)入完全水驅(qū)階段,改進(jìn)童憲章曲線法計(jì)算的采出程度與含水率關(guān)系曲線如圖8所示,根據(jù)圖8計(jì)算該井的累產(chǎn)油在21×104m3。

圖8 改進(jìn)童憲章曲線法計(jì)算的采出程度與含水率關(guān)系

根據(jù)本文圖版法計(jì)算的累產(chǎn)油為19×104m3,滿足誤差允許范圍,經(jīng)過分析認(rèn)為存在誤差的主要原因在于,本文圖版沒有考慮隔夾層的影響因素。

6 結(jié) 論

(1)通過實(shí)際模型分析得到水平井1注1采的機(jī)理模型,分析不同黏度,不同儲(chǔ)層厚度下的水平井累產(chǎn),得到不同黏度不同厚度下水平井的極限厚度。

(2)采用油藏工程方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上,建立了不同黏度下油水過渡帶水平井布井界限理論圖版,該圖版對(duì)類似中輕質(zhì)原油油水過渡帶布井的儲(chǔ)層厚度下限具有一定的指導(dǎo)意義。

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[責(zé)任編輯]印樹明

TE341

A

1673-5935(2016)04-0026-04

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.04.008

2016-10-25

“十二五”國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05024-002)

劉 學(xué)(1988—),男,天津大港人,中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院油藏工程師,主要從事油氣田開發(fā)研究。