井型適應(yīng)性評價與優(yōu)選

張繼成，李科熳

?

井型適應(yīng)性評價與優(yōu)選

張繼成，李科熳

（東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318）

B-Z油田是含有邊底水的油田，對于邊底水油藏來說利用水平井技術(shù)可以延緩邊底水突進(jìn)，同時水平井開發(fā)增大泄油面積，減小了生產(chǎn)壓差。選用三種方法進(jìn)行井型適應(yīng)性的評價以及優(yōu)選。結(jié)果證明：在開發(fā)初期，利用產(chǎn)能分析的方法進(jìn)行井型選擇，水平井的單井平均日產(chǎn)能為189.10 m3/d，直井的單井平均日產(chǎn)能為65.6 m3/d。從產(chǎn)能分析的結(jié)果認(rèn)為水平井的單井日產(chǎn)能是直井3倍，因此選擇水平井作為主要的井型進(jìn)行生產(chǎn)可以有效的提高單井的產(chǎn)能。利用開發(fā)指標(biāo)分析方法并不能明確的確定出較為合適的井型。在開發(fā)進(jìn)程中應(yīng)用驅(qū)油效率進(jìn)行井型優(yōu)選認(rèn)為直井注水—水平井采油的模式為最優(yōu)，此時的驅(qū)油效率最高為49.4%。因此以水平井為主，直井為輔進(jìn)行生產(chǎn)可以大大的提高單井產(chǎn)能以提高經(jīng)濟(jì)效益。

邊底水油藏；單井產(chǎn)能；驅(qū)油效率；開發(fā)規(guī)律；水平井

對于海上油田來說水平井與直井相比有著很多的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：生產(chǎn)井泄油面積逐漸增大，滲流阻力逐漸減小，從而大幅度地提高了單井產(chǎn)量及油藏采收率，增大可采儲量。研究和實(shí)踐表明，用水平井開發(fā)油田，有很多好處。但是目前國內(nèi)的大多數(shù)油田利用直井開發(fā)的歷史悠久，并且利用直井進(jìn)行生產(chǎn)也會大大減少成本。本文就海上油田以BZ油田為例對井型的適應(yīng)性進(jìn)行論證，并針對邊底水油藏進(jìn)行了進(jìn)行井型選擇。曹立迎，劉慧卿，張宗元，藺高敏，傅禮兵[1-4]在2010年提出邊水油藏水平井開采時，水平井見水是一個比較復(fù)雜的問題。它不僅受到井身軌跡如：水平段長度，避水距離等的影響，還與油藏的自身?xiàng)l件如:油水黏度比，各向異性有關(guān)。采用無因次水平段長度、無因次避水距離綜合分析水平井的井身軌跡及油藏的自身?xiàng)l件對邊水油藏水平井見水時間的影響，并給出各個影響因素與水平井見水時間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。同時，通過正交試驗(yàn)的方法確定了見水時間影響因素的主次順序。用注聚合物的方式控制邊水突進(jìn)，提高采收率的效果比較明顯。劉啟國，蔣艷芳，張烈輝[5-12]在2011年提出低滲透氣藏由于儲層的特殊性，常出現(xiàn)應(yīng)力敏感、啟動壓力梯度、高速非達(dá)西效應(yīng)等現(xiàn)象。因此，在低滲透氣藏水平井產(chǎn)能分析時，應(yīng)該考慮這些因素的影響。通過保角變換方法，推導(dǎo)得到同時考慮高速非達(dá)西效應(yīng)、應(yīng)力敏感和啟動壓力梯度的低滲透氣藏水平井產(chǎn)能新公式。本文以海上B-Z油田為例，以油田的地質(zhì)以及生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對B-Z油田的適用井型進(jìn)行了評價以及優(yōu)選。

1 產(chǎn)能分析方法

在開發(fā)初期選擇利用產(chǎn)能分析的方法分別對水平井和直井進(jìn)行了產(chǎn)能計算，通過計算結(jié)果來選擇最優(yōu)的井型進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)。

數(shù)學(xué)模型為假設(shè)油藏中有一口水平井，其中頂?shù)走吔缇鶠榉忾]，在距離水平井b處有一活躍邊水。整理出的產(chǎn)能公式[13]：

定向井的產(chǎn)能分析

數(shù)學(xué)模型為地層為水平圓盤狀，均質(zhì)等厚，滲透率K，厚度為h，圓形邊界是供給邊界，其壓力為供給壓力：pe供給半徑:re。與井軸垂直的每一個平面內(nèi)的運(yùn)動情況相同，平面徑向流是二維流動。流量公式：

以BZ油田為例選取8口井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果如表1所示。

表1 兩種井型產(chǎn)能對比結(jié)果表

通過表1的對比結(jié)果可以表明，選取的4口水平井的單井平均日產(chǎn)能為189.10 m3/d，4口直井的單井平均日產(chǎn)能為65.6 m3/d。所以從產(chǎn)能分析的結(jié)果認(rèn)為水平井的單井日產(chǎn)能是直井3倍，因此選擇水平井作為主要的井型進(jìn)行生產(chǎn)可以有效的提高單井的產(chǎn)能。

2 開發(fā)指標(biāo)分析方法

在開發(fā)進(jìn)程中利用開發(fā)指標(biāo)分析方法為來論證水平井與直井的適應(yīng)性，并且選擇較為合適的井型進(jìn)行生產(chǎn)。應(yīng)用數(shù)值模擬軟件，以現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)將建立理想模型，模型分別以直井和水平井作為中心一口生產(chǎn)井，周圍四口注水井進(jìn)行生產(chǎn)，得到了開發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律曲線。模擬采用五點(diǎn)法面積井網(wǎng)，網(wǎng)格數(shù)為35 m×35 m×3 m，網(wǎng)格步長為20 m×20 m×10 m。兩種模型如圖1所示。

圖1 不同井型模型圖

由模擬結(jié)果，得到了不同含水率下的采出程度曲線，曲線如圖2所示。

圖2 含水率與采出程度關(guān)系圖

通過含水率與采出程度變化關(guān)系曲線可以看出，當(dāng)處于低含水期時，直井的采出程度高于水平井；當(dāng)處于高含水期是水平井的采出程度高于直井。所以直井和水平井的采出程度隨著不同含水階段在變化。在這種情況下直井和水平井的開發(fā)規(guī)律相似，因此單單通過對開發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律的分析不能確定較為合適的井型。

3 驅(qū)油效率選擇井型方法

3.1 直井注水—直井采油模式

井網(wǎng)中間一口油井，周圍四口水井進(jìn)行生產(chǎn)。通過數(shù)值模擬建立理想模型分析出：這種井網(wǎng)下當(dāng)含水率達(dá)到98%時,驅(qū)油效率為45.17%。由于三層的模型中滲透率成正韻律分布,通過計算分析得出縱向上三層驅(qū)油效率也呈正韻律分布,三層的驅(qū)油效率分別為：第一層為9.61%；第二層為57.45%；第三層為68.50%。從三層的驅(qū)油效率可以看出，滲透率越大的層驅(qū)油效率越高。

縱向上驅(qū)油效率呈正韻律分布，平面上的驅(qū)油效率與油水井的井型有一定的關(guān)系。由于模型中油水井均在第二層射孔，所以本文分析平面各區(qū)域的驅(qū)油效率時以第二層為例；按面積將每一個人平面平均劃分成九個區(qū)域，區(qū)域如圖所示（下文中的平面驅(qū)油效率分區(qū)圖如圖3所示）。

圖3 區(qū)域劃分圖

在圖中的九個區(qū)域中，1、3、7、9號區(qū)域均為四口注水井，5號區(qū)域?yàn)橐豢谏a(chǎn)井，5口井的井型均為直井，2、4、6、8號區(qū)域不打井，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出各區(qū)域不同的驅(qū)油效率。

從各區(qū)域的驅(qū)油效率可以分析出：當(dāng)直井作為注水井時，注水井周圍的區(qū)域由于水量充足，驅(qū)油效率較高；當(dāng)直井作為生產(chǎn)井時，生產(chǎn)井周圍的區(qū)域驅(qū)油效率略低；而未打井區(qū)域受到注水井和生產(chǎn)井的共同影響驅(qū)油效率在油水井區(qū)域之間。

綜合縱向與平面兩方面的驅(qū)油效率可以看出，平面上當(dāng)生產(chǎn)井與注水井的井型均為直井時，注水井周圍區(qū)域的驅(qū)油效率最高；而生產(chǎn)井周圍區(qū)域的驅(qū)油效率最低，未打井部分的驅(qū)油效率介于二者之間?？v向上三層的驅(qū)油效率與滲透率的分布情況相同呈正韻律分布。

3.2 水平井注水—直井采油模式

水平井與直井相比有著很多的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在:直井泄油面積越大，滲流阻力越小，從而大大地提高了單井產(chǎn)量及采收率。研究和實(shí)踐表明，用水平井開發(fā)油田，有很多好處：可有效減緩氣頂、底水油藏的氣、水錐進(jìn)。

所以首先采用水平井作為注水井，直井仍然作為生產(chǎn)井進(jìn)行生產(chǎn)。這種井網(wǎng)下當(dāng)含水率達(dá)到98%時,驅(qū)油效率為35.67%。通過數(shù)值模擬確定在這種注采模式下縱向上三層驅(qū)油效率也呈正韻律分布，滲透率越大的層驅(qū)油效率越高。

區(qū)域圖如圖3所示，1、3、7、9號區(qū)域均為四口注水井，5號區(qū)域?yàn)橐豢谏a(chǎn)井，4口注水井的井型均為水平井，生產(chǎn)井的井型為直井，2、4、6、8號區(qū)域不打井。

通過同樣的分析看出：當(dāng)注水井的井型為水平井時，四口水平井周圍的區(qū)域的驅(qū)油效率相近，未打井的區(qū)域受到周圍水井影響驅(qū)油效率與注水井區(qū)域的驅(qū)油效率相近，而4、6區(qū)域驅(qū)油效率極小，油井周圍區(qū)域的驅(qū)油效率介于而這中間。可以看出水平井作為注水井時，排驅(qū)范圍會受局限，4、6區(qū)域的驅(qū)油效率非常小。

水平井周圍區(qū)域的驅(qū)油效率較大并且驅(qū)油效率相近，油井周圍區(qū)域的驅(qū)油效率介于二者之間。

3.3 水平井注水—水平井采油模式

應(yīng)用水平井注水—水平井采油的模式進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)含水率達(dá)到98%時的驅(qū)油效率為39.47%。縱向上三層的驅(qū)油效率也呈正韻律分布。

平面上仍然分成9各區(qū)域進(jìn)行分析，當(dāng)注水井與生產(chǎn)井均為水平井時，由于水平井泄油面積大，滲流阻力小的特點(diǎn)，另外受到水平井排驅(qū)及排驅(qū)范圍的影響，可以看出4、6號區(qū)域水很難波及到，驅(qū)油效率最小，而注水井周圍區(qū)域及2、8區(qū)域的驅(qū)油效率較高，油井周圍區(qū)域的驅(qū)油效率介于二者之間。

3.4 直井注水—水平井采油模式

通過分析水平井注水—直井采油模式下的驅(qū)油效率，看出水平井的排驅(qū)范圍會影響驅(qū)油效率，所以根據(jù)此模式進(jìn)行修改，將生產(chǎn)井的井型與注水井的井型進(jìn)行交換，目前的模式為直井注水—水平井采油。模式圖如圖4所示。

圖4 注采模式圖

通過對這種注采模式進(jìn)行模擬和分析，當(dāng)含水率達(dá)到98%時的驅(qū)油效率為49.4%?？v向上的三個層仍然是按照正韻律進(jìn)行分布。

平面上依舊分成9各區(qū)域進(jìn)行分析，區(qū)域劃分圖如圖3所示，在圖中的九個區(qū)域中，1、3、7、9號區(qū)域均為四口注水井，5號區(qū)域?yàn)橐豢谏a(chǎn)井，4口注水井的井型均為水平井，生產(chǎn)井的井型為直井，2、4、6、8號區(qū)域不打井，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出各區(qū)域不同的驅(qū)油效率，當(dāng)注水井為直井，生產(chǎn)井為水平井時，由于水平井泄油面積大，滲流阻力小的特點(diǎn)，另外直井作為注水井增大了注水井的排驅(qū)面積，所以就各區(qū)域的驅(qū)油效率較大并且相差較小。從驅(qū)油效率效果圖上面也可以看出這種注采模式下的驅(qū)油效率最大（圖5）。

圖5 驅(qū)油效率圖

因此建議選用直井注水—水平井采油的模式進(jìn)行生產(chǎn)，不僅可以提高單井的產(chǎn)能還可以提高驅(qū)油效率。

4 結(jié) 論

（1）通過產(chǎn)能分析的方法結(jié)合BZ油田具體單井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算了不同井型的單井產(chǎn)能，計算結(jié)果表明：水平井相對于定向井來說單井產(chǎn)能較大，大約是定向井的3倍，根據(jù)這個方法認(rèn)為選擇水平井為主要井型進(jìn)行生產(chǎn)可以大大的提高單井的產(chǎn)能從而提高油田整體的開發(fā)效果。

（2）在這種情況下直井和水平井的開發(fā)規(guī)律相似，因此單單通過對開發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律的分析不能確定較為合適的井型。

（3）通過應(yīng)用數(shù)值模擬軟件建立理想模型計算驅(qū)油效率的方法來進(jìn)行井型的選擇，可以分析出當(dāng)直井作為注水井時，排驅(qū)面積較大驅(qū)油效率高，而水平井的排驅(qū)面積小驅(qū)油效率相對較低；當(dāng)直井作為生產(chǎn)井時，泄油面積要小于水平井，所以水平井作為生產(chǎn)井，可以提高驅(qū)油效率。綜合油田的經(jīng)濟(jì)效益以及地質(zhì)特征來考慮，直井注水—水平井采油的模式為最優(yōu)。

（4）通過以上兩種方法對井型適應(yīng)性進(jìn)行論證并且進(jìn)行井型優(yōu)選發(fā)現(xiàn)：對于海上油田來說針對具有邊底水的特點(diǎn)選擇水平井為主，直井為輔的注采模式進(jìn)行生產(chǎn)。

［1］ 曹立迎，劉慧卿，張宗元，藺高敏，傅禮兵. 邊水油藏水平井見水規(guī)律及控水措施研究[J].斷塊油氣田，2010，17(4)：448-450.

［2］ 李迎環(huán). 正交試驗(yàn)法優(yōu)化超稠油水平井界限參數(shù)[J]. 斷塊油氣田，2010，17(1)：77-78.

［3］ 孟紅霞，陳德春，海會榮，等. 水平井分段射孔完井方案優(yōu)化[J].油氣地質(zhì)與采收率，2007，14(5)：85-86.

［4］ 汪子昊，李治平，趙志花. 水平井產(chǎn)能影響因素綜合分析[J]. 斷塊油氣田，2009，16(3)：59-60.

［5］ 張烈輝，張?zhí)K，熊燕莉，等. 低滲透氣藏水平井產(chǎn)能分析[J]. 天然氣工業(yè)，2010，30(1)：49-51.

［6］ 劉啟國，王瑞，李邗，等. 考慮啟動壓力梯度和高速非達(dá)西效應(yīng)的低滲透氣藏水平井產(chǎn)能[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(5)：53-56.

［7］ 郭平，任俊杰，汪周華. 非達(dá)西滲流效應(yīng)對低滲透氣藏水平井產(chǎn)能的影響[J]. 天然氣工業(yè)，2011，31(1)：1-4.

［8］ 楊學(xué)云，張學(xué)婧，蔣國斌，等. 啟動壓力梯度影響下低滲透氣藏水平井產(chǎn)能模型的建立[J]. 特種油氣藏，2010，17(1)：85-87.

［9］ Joshi S D. Review of horizontal well and drainhole technology[C]. SPE16868,1987: 339 -355.

［10］ 張繼成，王鴻博，劉紅衛(wèi). 薩北開發(fā)區(qū)東過渡帶剩余油分布規(guī)律研究[J]. 當(dāng)代化工2015，44(8)：1825-1827.

［11］ 李琦. M區(qū)稠油油藏邊水水淹規(guī)律研究[J]. 當(dāng)代化工，2015，44(7)：1524-1526.

［12］ 張繼成，王瀟悅. 水驅(qū)油田合理注采規(guī)模的影響因素[J]. 當(dāng)代化工，2015，44(8)：1527-1530.

［13］ 楊太偉. 水平井及分支水平井的滲流機(jī)理及開發(fā)設(shè)計[D]. 大慶：大慶石油學(xué)院，2010：37-40．

Well Type Selection and Evaluation of Its Adaptation

ZHANG Ji-cheng，LI Ke-man

（College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China）

The B-Z oil field has edge-bottom water. Using horizontal well technology for offshore oil field with edge-bottom water can delay the bottom water breakthrough. At the same time, using horizontal well to develop can increase the drainage area and reduce the difference of production pressure. In this article, three methods were used to demonstrate adaptation of different well types and choose the best one. The results shows that, in the early stage of development, average daily production capacity of single horizontal well is 189.10 m3/d, and that of vertical well is 65.6m3/d. Therefore horizontal well should be chosen. By calculating displacement efficiency to choose well types, straight well for injecting water and horizontal well for producing oil should be chosen. Its displacement efficiency is 49.9%.

Edge-bottom water; Average daily production capacity of single well; Displacement efficiency; Regular pattern of development; Horizontal well

TE 357

A

1671-0460（2016）06-1211-04

黑龍江省自然科學(xué)基金(編號：E201407)，多層砂巖油藏合采井產(chǎn)能主控因素及作用機(jī)理研究，2015.1-2017.12。

2016-04-24

張繼成（1972-），男，黑龍江省尚志市人，教授，工學(xué)博士學(xué)位，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程，現(xiàn)從事石油與天然氣工程方向的教學(xué)與科研工作。E-mail：zhangjc777@163.com。

李科熳（1991-），女，碩士，研究方向：油氣田開發(fā)工程。E-mail：13795052912@163.com。