低滲透油田合理井距確定方法研究
——以N油田為例

朱　偉

(中國石油遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010)

低滲透油田合理井距確定方法研究

——以N油田為例

朱偉

(中國石油遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010)

摘要：針對(duì)低滲透油田合理井網(wǎng)密度問題，從開發(fā)技術(shù)條件與經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面出發(fā)，考慮啟動(dòng)壓力梯度影響，采用勢(shì)的疊加原理，建立了油水兩相穩(wěn)定滲流時(shí)的技術(shù)極限井距模型，并推導(dǎo)出不同注采壓差下技術(shù)極限井距與含水飽和度、含水率以及儲(chǔ)層滲透率的關(guān)系。根據(jù)N油田采收率與水驅(qū)控制程度、井網(wǎng)密度的關(guān)系，考慮銷售收入、開發(fā)投資的將來值、維修及管理費(fèi)用等，運(yùn)用曲線交會(huì)法計(jì)算出不同油價(jià)對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度及經(jīng)濟(jì)合理井網(wǎng)密度。N油田目前開發(fā)階段反九點(diǎn)井網(wǎng)210 m井距小于技術(shù)極限井距，仍有加密潛力。

關(guān)鍵詞：低滲透油田；合理井距；極限井距；啟動(dòng)壓力梯度

1油田概況

N油田為一低孔低滲油藏，動(dòng)用含油面積5.4 km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量743.76×104t，儲(chǔ)層平均孔隙度11.7%，平均滲透率26.7×10-3μm2，1988年投入開發(fā)，1991年轉(zhuǎn)注水，2002年實(shí)施分層系注水調(diào)整。目前全區(qū)平均含水率90%左右，處于高含水階段，全區(qū)油井開井82口，水井開井21口，采出程度15.01%。儲(chǔ)層巖性致密、微孔喉較多、比表面大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙度、滲透率較低，流體與巖石表面的液固作用力強(qiáng)，水驅(qū)油過程存在啟動(dòng)壓力梯度等原因，造成流體滲流阻力大，難以建立有效的壓力系統(tǒng)，呈現(xiàn)出非達(dá)西滲流特征。N油田注水方式為反九點(diǎn)面積注水井網(wǎng)，采油井多，初期采油速度高，水驅(qū)波及面積大，井網(wǎng)調(diào)整靈活性強(qiáng)；但由于油層物性差，水井注水壓力高，油井受效緩慢，產(chǎn)量遞減快，開發(fā)效果不理想。

2井距影響因素分析

對(duì)于正方形反九點(diǎn)井網(wǎng)，井距J(m)與井網(wǎng)密度S(口/km2)關(guān)系為J=1000×S-1；因此，影響井網(wǎng)密度的因素即為井距影響因素。油藏工程理論及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，注水開發(fā)油田注水方式不僅受到地質(zhì)因素及工程因素影響，同時(shí)也受經(jīng)濟(jì)因素制約。因此，需從技術(shù)極限井距與經(jīng)濟(jì)極限井距兩個(gè)方面來計(jì)算低滲透油藏合理井距。

2.1開發(fā)因素

(1)油水井?dāng)?shù)比的影響。油藏的注采井?dāng)?shù)比是井網(wǎng)部署的重要參數(shù)，當(dāng)井網(wǎng)密度一定時(shí)，通過改變注采井?dāng)?shù)比改變油井受效情況，提高水驅(qū)控制程度，波及系數(shù)也隨之增大。對(duì)于低滲透非均質(zhì)油藏，提高注水波及系數(shù)的關(guān)鍵是采用合理的注采井?dāng)?shù)比，設(shè)計(jì)合理的井距。

(2)水驅(qū)控制程度。水驅(qū)控制程度指油水井連通厚度與油層總厚度的比值，水驅(qū)控制程度高，井網(wǎng)不需要加密，而要取得較好的開發(fā)效果，水驅(qū)控制程度需大于70%～80%，因此，需考慮現(xiàn)井網(wǎng)達(dá)到的水驅(qū)控制程度來確定合理的井網(wǎng)密度[1]。

(3)地層壓力及儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響。由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，高滲層水淹狀況嚴(yán)重；油層壓力偏高，而低滲層水淹狀況較差，剩余油富集，地層壓力較低，對(duì)于單井來說，含水較高井地層壓力大，產(chǎn)液能力強(qiáng)，油井見水后，易引起流壓上升，同時(shí)使得低滲層生產(chǎn)條件惡化，形成倒灌現(xiàn)象，加劇了層內(nèi)干擾和地層壓力分布不均，因此，為開發(fā)低滲層，需加密井網(wǎng)。

(4)原油物性的影響。原油黏度對(duì)井網(wǎng)影響較大，黏度較高時(shí)，井網(wǎng)越密，產(chǎn)量越高；但當(dāng)原油黏度較低時(shí)，其對(duì)井網(wǎng)影響較小，因此，原油黏度制約井網(wǎng)密度大小。

(5)剩余油分布影響。井網(wǎng)類型、井網(wǎng)密度、注采系統(tǒng)完善程度及注采強(qiáng)度都會(huì)影響剩余油的形成和富集，剩余油分布與井網(wǎng)調(diào)整是相互依賴相互制約的，在井網(wǎng)調(diào)整加密時(shí)，必須進(jìn)行剩余油平面及縱向的量化。

(6)油井配產(chǎn)制度。油井產(chǎn)量低往往是由于井距過大造成滲流阻力過大，使得流體不具備足夠的能量從水井流入油井井底，此外，油田開發(fā)必須在設(shè)備完好期間采出可采儲(chǔ)量的主要部分，若以較高的配產(chǎn)制度開采，雖能縮短回收周期、提高經(jīng)濟(jì)效益，但所配產(chǎn)量同時(shí)受到油田地質(zhì)狀況、水驅(qū)波及狀況、注采井網(wǎng)密度的制約。井網(wǎng)密度越大，采油井越多，配產(chǎn)量越大，但單井可采儲(chǔ)量會(huì)降低，投資增大，降低了經(jīng)濟(jì)效益?？梢娕洚a(chǎn)制度與井網(wǎng)密度關(guān)系密切[2]。

2.2經(jīng)濟(jì)因素

(1)原油價(jià)格。原油價(jià)格對(duì)井網(wǎng)密度影響較大，銷售收入為油田的主要收入，油田經(jīng)濟(jì)效益跟原油價(jià)格相關(guān)密切。井網(wǎng)密度影響原油產(chǎn)量，當(dāng)油價(jià)上漲時(shí)，通過加密井網(wǎng)，可提高原油產(chǎn)量，獲取高收入；當(dāng)油價(jià)下跌時(shí)，關(guān)停產(chǎn)量較低井，減少經(jīng)濟(jì)損失。

(2)生產(chǎn)投資。生產(chǎn)投資包括生產(chǎn)過程消耗的材料、工資支出、鉆井費(fèi)用、建設(shè)費(fèi)用等。井網(wǎng)密度越大，投資成本越高，油田所獲利潤會(huì)相應(yīng)降低，當(dāng)油井產(chǎn)能較低而投資成本較高時(shí)，應(yīng)減小井網(wǎng)密度。

3技術(shù)極限井距

針對(duì)N油田低滲油藏特點(diǎn)，采用勢(shì)的疊加原理求解油水兩相穩(wěn)定滲流時(shí)的技術(shù)極限井距。對(duì)于低滲透油藏要考慮啟動(dòng)壓力梯度[3]。以一源一匯注采系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)疊加原理，地層中任意一點(diǎn)A的勢(shì)為：

(1)

油井與水井井壁處的勢(shì)為：

(2)

(3)

將式(2)與式(3)相減整理后得到：

(4)

當(dāng)?shù)犬a(chǎn)量一源一匯系統(tǒng)滿足產(chǎn)液強(qiáng)度q大于或等于0時(shí)，所求R即為技術(shù)極限井距：

(5)

適用于油水兩相滲流時(shí)的啟動(dòng)壓力梯度計(jì)算公式為[4]：

(6)

式中：Po——油井井底流壓，MPa；Pi——水井注入壓力，MPa；λ——啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；R——注采井距，m；rw——水井井筒半徑，m；K——滲透率，10-3μm2；μw——水相黏度，mPa·s；μo——油相黏度，mPa·s；Sw——開發(fā)到某一時(shí)刻的含水飽和度，小數(shù)；Swc——束縛水飽和度，小數(shù)；Sor——?dú)堄嘤惋柡投?，小?shù)；Swn——?dú)w一化的含水飽和度，小數(shù)；a,b——啟動(dòng)壓力梯度回歸系數(shù)。

分流方程為：

(7)

根據(jù)相滲曲線，不同含水飽和度對(duì)應(yīng)Kro、Krw，可得出與含水飽和度對(duì)應(yīng)含水率，根據(jù)(5)、(6)式得出極限井距與含水飽和度關(guān)系，因此，可求得不同含水率條件下的極限井距(表1)。

由計(jì)算結(jié)果可知，在儲(chǔ)層滲透率一定時(shí)，隨含水率升高，技術(shù)極限井距增大。這是因?yàn)楹柡投鹊慕档鸵鹆撕氏陆?，一方面水相使得?chǔ)層滲

表1　不同注采壓差下技術(shù)極限井距與含水率的關(guān)系

透性提高，另一方面啟動(dòng)壓力梯度降低，因此，技術(shù)極限井距增大[5]。在相同滲透性及含水飽和度條件下，隨注采壓差的增大，儲(chǔ)層可動(dòng)流體流動(dòng)能力增強(qiáng)，技術(shù)極限井距增大[6-7]。

根據(jù)N油田取心井啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，回歸得出a=1.4215,b=0.9。N油田束縛水飽和度為0.36，殘余油飽和度為0.35，地層原油黏度76.3 mPa·s，水相黏度為1 mPa·s，將各參數(shù)帶入(5)、(6)式中，得出技術(shù)極限井距與儲(chǔ)層滲透率關(guān)系曲線(圖1)。

圖1　不同驅(qū)動(dòng)壓力下技術(shù)極限井距與滲透率關(guān)系

可以看出，當(dāng)油水井注采壓差及儲(chǔ)層含水飽和度一定時(shí)，技術(shù)極限井距隨滲透率升高而增大，主要是因?yàn)閮?chǔ)層滲透率升高，啟動(dòng)壓力梯度降低，滲流阻力減小，使得技術(shù)極限井距增大。N油田當(dāng)前含水率90%，儲(chǔ)層滲透率26.7×10-3μm2及注采壓差25 MPa下對(duì)應(yīng)技術(shù)極限井距為162 m，該井距小于目前反九點(diǎn)210 m井距，因此，N油田仍具有井網(wǎng)加密的潛力。

4經(jīng)濟(jì)約束井網(wǎng)密度法

本文采用經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度和經(jīng)濟(jì)最佳井網(wǎng)密度法確定井距合理值[8]。

4.1經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度

經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度指在一定油價(jià)下，油田盈利為0時(shí)的井網(wǎng)密度。要保持盈利，油藏井網(wǎng)密度必須小于經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度[9]。

最終采收率與井網(wǎng)密度關(guān)系為：

ER=ED×e-a/s

(8)

式中：a——井網(wǎng)密度系數(shù)，口/km2；ED——水驅(qū)油效率，小數(shù)；ER——采收率，小數(shù)；S——井網(wǎng)密度，口/km2。

開發(fā)期限內(nèi)原油銷售收入的將來值(V1)為：

V1=G[NEDe-a/s/t][(1+i)t-1]/i

(9)

式中：G——原油價(jià)格，元/t；i——貼現(xiàn)率，f；N——原油地質(zhì)儲(chǔ)量，104t；t——開發(fā)期限，a。

開發(fā)投資的將來值(V2)為：

V2=ASM(1+i)t-1

(10)

式中：A——含油面積，km2；M——單井總投資，元。

開發(fā)期限內(nèi)維修及管理費(fèi)用的將來值(V3)為： V3=ASP[(1+i)t-1]/i

(11)

式中：P——單井年維修及管理費(fèi)用，元。

則凈收入的將來值(V)為：

V=V1-V2-V3

(12)

當(dāng)V=0時(shí)，S即為極限井網(wǎng)密度Slim。

4.2經(jīng)濟(jì)合理井網(wǎng)密度

盈利最大時(shí)對(duì)應(yīng)的井網(wǎng)密度為合理井網(wǎng)密度。如果油田的井網(wǎng)密度小于最佳井網(wǎng)密度，通過井網(wǎng)加密可使油田獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益[10-11]。

4.3實(shí)例應(yīng)用

N油田油藏驅(qū)油效率為50%，現(xiàn)階段總井?dāng)?shù)為121口，含油面積5.4 km2，井網(wǎng)密度為22.41口/km2，預(yù)測(cè)采收率為17.8%，計(jì)算得到井網(wǎng)密度系數(shù)a=13.11。單井總投資160萬元，維修管理及壓裂費(fèi)用30萬元/年，貼現(xiàn)率0.05。用曲線交會(huì)法計(jì)算不同油價(jià)下極限井網(wǎng)密度及合理井網(wǎng)密度，結(jié)果見表2。

根據(jù)目前油價(jià)形勢(shì)(2000元/t)計(jì)算，極限井網(wǎng)密度為51口/km2，合理井網(wǎng)密度為38.5口/km2，N油田目前井網(wǎng)密度為22.41口/km2，需加密87口井才能達(dá)到合理井網(wǎng)密度，可見井網(wǎng)調(diào)整空間很大。

表2　不同原油價(jià)格對(duì)應(yīng)的合理及極限井距

5結(jié)論

(1)影響低滲透油田井距包括開發(fā)因素和經(jīng)濟(jì)因素。開發(fā)因素方面，地層壓力低、水驅(qū)控制程度小、波及系數(shù)小、原油物性差、剩余油多、配產(chǎn)高的油田需縮小井距；經(jīng)濟(jì)因素方面，原油價(jià)格高、投資成本低時(shí)，可適當(dāng)縮小井距，獲得高經(jīng)濟(jì)效益。

(2)N油田當(dāng)前含水率90%、儲(chǔ)層滲透率26.7×10-3μm2及注采壓差25 MPa條件下，對(duì)應(yīng)技術(shù)極限井距為162 m，小于目前反九點(diǎn)210 m井距，因此，N油田仍具有井網(wǎng)加密的潛力。

(3)考慮原油銷售收入、經(jīng)營成本、油藏采收率與井網(wǎng)密度關(guān)系等因素，運(yùn)用曲線交會(huì)法計(jì)算不同油價(jià)對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理井網(wǎng)密度及經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度。N油田目前井網(wǎng)密度為22.4口/km2，極限井網(wǎng)密度為51口/km2，合理井網(wǎng)密度為38.5口/km2，需加密87口井才能達(dá)到合理井網(wǎng)密度。

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編輯：劉洪樹

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0123-04

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：朱偉，工程師，碩士，1982年生，2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油藏開發(fā)管理工作。

中圖分類號(hào)：TE313

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A