反向正斷層對油田開發(fā)布井的影響

樊曉東，李忠權(quán)，賈紅兵，包志晶

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；3.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163712)

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反向正斷層對油田開發(fā)布井的影響

樊曉東1，2，3，李忠權(quán)1，2，賈紅兵3，包志晶3

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；3.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163712)

針對斷層附近布井風(fēng)險大的問題，根據(jù)斷塊油藏構(gòu)造和油層發(fā)育特征，利用斷層傾角、地層傾角及油層底面與目的層頂面距離的空間幾何關(guān)系，建立了反向正斷層對開發(fā)布井影響的數(shù)學(xué)模型，并繪制了3種參數(shù)的關(guān)系圖版，揭示了其對油田開發(fā)布井的影響。結(jié)果表明：開發(fā)井與斷層上盤的最小距離(簡稱最小距離)和油層底面與目的層頂面距離呈正相關(guān)性；斷層傾角與地層傾角和最小距離呈負(fù)相關(guān)性，且相比地層傾角，斷層傾角對最小距離的影響更加明顯。應(yīng)用數(shù)學(xué)模型，在A區(qū)塊進(jìn)行了井位部署，并取得了良好效果。研究結(jié)果為反向正斷層附近開發(fā)井位部署提供了理論依據(jù)。

開發(fā)井；反向正斷層；斷層上盤；地層傾角；斷層傾角；海拉爾盆地

0 引 言

開發(fā)布井是油田開發(fā)方案設(shè)計的核心內(nèi)容，斷層類型和分布對開發(fā)布井具有重要影響[1-2]。前人在斷層解釋、開發(fā)布井等方面取得了大量研究成果[3-9]，但關(guān)于斷層傾角、地層傾角對開發(fā)井位部署影響的研究很少，如何確定開發(fā)井與斷層上盤的最小距離，尚無定量的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)海拉爾盆地T油田反向正斷層油藏構(gòu)造和油層分布特點，建立了開發(fā)井與反向正斷層最小距離的數(shù)學(xué)模型，揭示了斷層傾角和地層傾角對開發(fā)布井的影響，為反向正斷層附近開發(fā)布井提供了理論依據(jù)。研究成果在A區(qū)塊應(yīng)用，取得了良好的鉆井效果。

1 數(shù)學(xué)模型

1.1 地層傾角

地層傾角是指地層與水平面之間的夾角。受多期構(gòu)造運動影響，T油田地層傾角較大，為5.2～26.0 °，因此，地層傾角對最小距離(lmin)的影響不能忽略。

1.2 斷層傾角

斷層傾角是指斷面與水平面之間的夾角。T油田斷層傾角為26.3～66.8 °，斷層傾角越小，對下部油層的影響越大，越容易斷失。斷層傾角是影響lmin的一個重要因素。

1.3 油層底面與目的層頂面的距離

油層底面與目的層頂面的距離是另一重要因素，其距離越長，lmin應(yīng)越長，以避免底部油層的斷失。據(jù)統(tǒng)計，T油田油層底面與目的層頂面的距離為19.6～118.4 m。

1.4 模型建立

假設(shè)在斷層上盤一側(cè)(圖1)，一口井的軌跡剛好經(jīng)過油層底面與斷層相交于D點，與目的層頂面相交于A點。目的層頂面與斷層相交于B點，A點和B點在油藏目的層頂面的投影分別為A′、B′，則A′B′為最小距離，此處的開發(fā)設(shè)計井恰好能夠保證油層底面不被斷失(若再向右方移動，則斷失部分下部油層)，即A′B′=lmin。

圖1 反向正斷層上盤油藏剖面示意圖

在三角形ABD中，過B點的垂線與AD相交于C點，則BC=A′B′=lmin。油層底面與目的層頂面的垂直距離h=AD。在直角三角形ACB中，∠ABC=α，則：

AB=lmin/cosα

(1)

BB′與過D點的水平線相交于E點，則直角三角形BED中，∠BDE=β。由于水平線BC平行于水平線DE，直角三角形BCD中，∠CBD=∠BDE=β。

式中：lmin為預(yù)留開發(fā)井與斷層上盤的最小距離，m；h為油層底面與目的層頂面的垂直距離，m；α為地層傾角，°；β為斷層傾角，°。

三角形ABD中：

∠ABD=∠ABC+∠CBD=α+β

(2)

由于垂線AD與水平線垂直，則：

∠ADB=90°-∠BDE=90°-β

(3)

在三角形ABD中，根據(jù)正弦定理，可得：

(4)

代入各項參數(shù)，整理得到：

(5)

根據(jù)T油田鉆井資料統(tǒng)計，綜合考慮構(gòu)造誤差及斷層破碎帶影響，斷層下盤至少要保留50 m的安全距離布井，才能保證鉆井效果。

對于斷層上盤，除需要保留50 m的安全距離外，還需保留lmin，因此，實際布井中，開發(fā)井距離斷層上盤的距離為：

l=lmin+l安全

(6)

式中：l安全為預(yù)留的開發(fā)井距斷層的安全距離，m。

1.5 影響因素分析

根據(jù)式(5)，lmin的影響因素主要為油層底面與目的層頂面的距離、地層傾角和斷層傾角，且lmin與h為正相關(guān)性，但lmin與地層傾角和斷層傾角關(guān)系不明確。因此，設(shè)定h為100 m，重點研究地層傾角為0～25 °和斷層傾角為20～90 °時，2種因素對lmin的影響(圖2)。由圖2可知，固定地層傾角，隨著斷層傾角增大，lmin急劇減小，當(dāng)達(dá)到90 °的極限情況，即斷面垂直時，不需考慮最小距離(圖2a)；固定斷層傾角，隨著地層傾角增大，lmin減小(圖2b)，但幅度與圖2a相比較小，當(dāng)斷層傾角超過50 °時，地層傾角對lmin的影響不明顯。

圖2 斷層傾角、地層傾角對lmin的影響

2 應(yīng)用實例

2.1 區(qū)塊概況

A區(qū)塊為T油田西部的一個典型區(qū)塊，完鉆探井、評價井共3口，測井綜合解釋目的層頂面深度為1 382.2～1 455.8 m，油層底面深度為1 488.0～1 519.4 m，油藏中部海拔深度為1 461.4 m，油柱高度為84.7 m；T2井射開有效厚度為6.0 m，采用MFEⅠ+抽汲方式試油，日產(chǎn)油為7.5 t/d；T3井射開有效厚度為2.6 m，采用壓裂抽汲方式試油，日產(chǎn)油為36.8 t/d。區(qū)塊西南部構(gòu)造位置較高，地層相對平緩，平均地層傾角為10.7 °，T1井油層底面至目的層頂面高度為106.6 m。東北部構(gòu)造位置降低，地層變陡，平均地層傾角為14.0 °，T2井油層底面至目的層頂面高度為67.6 m。

2.2 模型應(yīng)用及效果

應(yīng)用新模型，計算得到開發(fā)井與斷層DB43、DB44-1和DB45上盤的最小距離分別為71.7、59.2、149.4 m(表1)。根據(jù)區(qū)塊鉆井經(jīng)驗，考慮構(gòu)造誤差和斷層破碎帶影響，安全距離取50 m，最終布井距離為121.7、109.2、199.4 m。對于斷層下盤附近的開發(fā)井留夠安全距離50 m即可。

表1 A區(qū)塊開發(fā)井距離斷層上盤最小距離計算結(jié)果

經(jīng)油藏工程論證，開發(fā)方案采用正方形井網(wǎng)，井距為230 m，在A區(qū)塊共部署開發(fā)井30口，其中斷層上盤附近9口，下盤附近12口，斷塊內(nèi)部9口。對斷層附近的開發(fā)井，應(yīng)用上述計算結(jié)果，進(jìn)行了靈活調(diào)整，既要保證油層頂部和底部完整，又要最大限度地動用斷層附近的儲量。截至2014年年底，開發(fā)井全部完鉆，經(jīng)小層對比，斷層附近的21口井均未出現(xiàn)斷失油層情況，油層頂、底全部完整，鉆井成功率為100%，平均發(fā)育有效厚度為46.5 m，2015年開發(fā)井全部采用壓裂方式投產(chǎn)后，平均單井日產(chǎn)油為6.1 t/d，達(dá)到了開發(fā)方案要求。

3 結(jié) 論

(1) 根據(jù)斷塊油藏構(gòu)造和油層分布特點，利用斷層和地層間的空間幾何關(guān)系，建立了開發(fā)井距離斷層上盤最小距離的數(shù)學(xué)模型，能夠有效解決該類油藏斷層附近開發(fā)布井問題。

(2) 斷層傾角和地層傾角與最小距離均為負(fù)相關(guān)性，即斷面越陡，地層傾角越大，最小距離越??；相對于地層傾角，斷層傾角對最小距離的影響更加明顯。

(3) 應(yīng)用新模型指導(dǎo)A區(qū)塊開發(fā)井位部署，取得了良好的鉆井實施效果，油層頂部和底部均保持完整；該模型能夠為反向正斷層附近開發(fā)布井提供理論依據(jù)，從而有效指導(dǎo)開發(fā)方案設(shè)計，提高鉆井成功率。

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編輯 劉 巍

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.022

20160307；改回日期：20160720

國家重大科技專項“特低滲油藏有效開發(fā)技術(shù)”(2011ZX05013-006)

樊曉東(1972-)，男，高級工程師，1994年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)油藏工程專業(yè)，現(xiàn)為成都理工大學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)在讀博士研究生，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)研究工作。

賈紅兵(1980-)，男，高級工程師，2003年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，2006年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油藏工程研究工作。

TE312

A

1006-6535(2016)05-0093-03