注采條件下加密調(diào)整井壓力預(yù)測與調(diào)控技術(shù)研究及應(yīng)用*

趙少偉 范白濤 鐘立國 余 涵

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300452；2.海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300452； 3.中國石油大學(xué)(北京) 北京 102249)

注采條件下加密調(diào)整井壓力預(yù)測與調(diào)控技術(shù)研究及應(yīng)用*

趙少偉1,2范白濤1,2鐘立國3余 涵1

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300452；2.海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300452； 3.中國石油大學(xué)(北京) 北京 102249)

受周邊注采井的影響，加密調(diào)整井鉆完井作業(yè)期間易發(fā)生漏失、溢流等復(fù)雜情況與事故。為了準(zhǔn)確預(yù)測注采條件下加密調(diào)整井的地層壓力，采用物理模擬實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了地層壓力的分布規(guī)律及主要影響因素，提出了估算加密調(diào)整井最大地層壓力的預(yù)測方法，制定了加密調(diào)整井鉆完井作業(yè)期間周邊注水井關(guān)調(diào)制度。渤海綏中36-1油田4口加密調(diào)整井應(yīng)用表明，本文所提出的注采條件下壓力預(yù)測方法和加密調(diào)整井周邊注水井關(guān)調(diào)制度可以有效保證鉆完井作業(yè)安全和儲層保護(hù)效果，具有較好的應(yīng)用推廣價值。

注采條件；加密調(diào)整井；壓力預(yù)測；壓力調(diào)控；綏中36-1油田

叢式井網(wǎng)整體加密是提高海上油田最終采收率的一種新模式[1-2]，我國渤海綏中36-1、秦皇島32-6等大型油田均實(shí)施了整體加密調(diào)整。在鉆加密調(diào)整井時，受周邊注水井和采油井的影響，易造成近井地帶的壓力激動與抽吸，從而引發(fā)復(fù)雜情況與事故，因此，注采條件下加密調(diào)整井的壓力評價與調(diào)控是保證鉆完井作業(yè)安全的關(guān)鍵因素。常明沏 等[3]利用測井資料估算注水油田地層壓力，結(jié)果與單層試油資料相近，但欠壓層誤差較大。張?jiān)收?等[4]在給定井點(diǎn)產(chǎn)量或注水量和井底壓力條件下對壓力場進(jìn)行擬合，求取加密井位或調(diào)整井位的層中壓力。肖國益 等[5]針對中原油田調(diào)整井鉆井過程中存在井涌、井漏、井塌、卡鉆等復(fù)雜情況及事故，建立了沿井眼剖面連續(xù)預(yù)測調(diào)整井地層壓力的新方法。趙寧[6]提出利用油藏工程與油藏?cái)?shù)值模擬方法進(jìn)行擬鉆調(diào)整井的剩余油富集區(qū)的壓力分布與壓力預(yù)測。高志華 等[7]提出了適合大慶長垣南部各油田調(diào)整井鉆井的地層孔隙壓力動態(tài)預(yù)測方法。張?zhí)m江 等[8]利用文東油田文 13塊已鉆井的測井資料和采油注水井的地質(zhì)資料預(yù)測了4口調(diào)整井的壓力。但上述調(diào)整井地層壓力預(yù)測方法均較為復(fù)雜，不利于現(xiàn)場應(yīng)用，且目前利用預(yù)測結(jié)果進(jìn)行壓力調(diào)控的研究較少。本文主要研究注采條件下的壓力分布規(guī)律及影響因素，在此基礎(chǔ)上提出了估算加密調(diào)整井最大地層壓力的簡便方法，制定了加密調(diào)整井鉆完井期間周邊注水井關(guān)調(diào)制度表，并在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好效果，可為類似調(diào)整井鉆完井作業(yè)提供借鑒。

1 注采條件下地層壓力分布規(guī)律模擬分析

1.1 地層壓力分布規(guī)律物理模擬

為了研究注采動態(tài)下壓力分布規(guī)律，采用具有壓力采集和飽和度監(jiān)測功能的均質(zhì)、非均質(zhì)二維平面模型進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)(圖1)，定性分析了均質(zhì)、非均質(zhì)油藏的注采井間壓力分布規(guī)律及影響因素，結(jié)果表明：

1) 對于非均質(zhì)油藏，河道沉積高滲區(qū)壓力下降快、水竄嚴(yán)重、采收率低，河道沉積低滲區(qū)壓力較高、采收率較高(圖2)。

2) 均質(zhì)油藏的壓力分布較均勻，但不等厚油藏薄層處動用較差(圖3)。

圖1 物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)物圖Fig.1 Model of physical experiment

圖2 非均質(zhì)油藏壓力分布規(guī)律Fig.2 Pressure variation of heterogeneous reservoirs

圖3 均質(zhì)不等厚油藏壓力分布規(guī)律Fig.3 Pressure variation of homogeneous reservoir

3) 油藏滲透率非均質(zhì)性和井網(wǎng)井型是影響壓力的主要因素，油藏厚度、滲透率的非均質(zhì)性及井網(wǎng)井型是影響流體分布的主要因素。

1.2 地層壓力分布規(guī)律數(shù)值模擬

為了研究縱向?qū)娱g壓力分布規(guī)律，開展了流線模擬和黑油數(shù)值模擬(表1)，研究了縱向地層壓力分布規(guī)律及影響因素，結(jié)果表明：

1) 對于無隔層的相鄰層位，高低滲透層層間壓力差異不大(圖4)，但吸水量差異卻非常大，層間滲透率級差為5，而注水PV數(shù)卻接近10倍，高滲透層吸水量達(dá)到90%以上。

表1 流線模擬和黑油模擬的建模參數(shù)Table 1 Main parameters of streamline simulation and black oil simulation

圖4 無隔層雙層油藏地層壓力變化規(guī)律Fig.4 Pressure variation of non-barrier reservoirs

2) 對于有隔層的相鄰層位，層間距越大，低滲層地層壓力越大，動用程度逐漸降低，而高滲層地層壓力則進(jìn)一步降低，采出程度有所提高(圖5)。

3) 影響平面均質(zhì)縱向非均質(zhì)的多層油藏加密調(diào)整井層間壓差的因素依次為分注、層間距、注采關(guān)系、滲透率級差、原油黏度、井型、注采比和井距。由于海上油田層間距較大，最大可達(dá)50m，各層段內(nèi)高滲層和低滲層呈互層狀分布，會降低層間距對地層壓力的影響，因此對于平面較均質(zhì)油藏影響加密調(diào)整井層間壓差的主要因素是注采關(guān)系、滲透率級差和原油黏度，次要因素有層間距、井型、注采比和井距(圖6)。

圖5 有隔層加密調(diào)整井層間壓差變化Fig.5 Pressure variation of reservoirs with barrier

圖6 不同滲透率級差油藏加密調(diào)整井層間壓差變化Fig.6 Pressure variation of reservoirs with different permeability

2 注采條件下加密調(diào)整井壓力預(yù)測與調(diào)控

2.1 壓力預(yù)測

根據(jù)上述物理模擬實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬結(jié)果可知，加密調(diào)整井地層壓力與周邊注入井和采出井的壓力相關(guān)，同一套層系井網(wǎng)系統(tǒng)中調(diào)整井所在位置各層壓力是油藏系統(tǒng)在注入井(包括分注)和采出井壓力共同作用下的結(jié)果。鑒于分層計(jì)算調(diào)整井壓力時注水量和產(chǎn)水量劈分困難，本文提出根據(jù)調(diào)整井與周邊注入井和采出井的連通關(guān)系及注入井和采出井的壓力直接估算調(diào)整井最大地層壓力的簡便方法。

根據(jù)注水井注水速度、壓力及地層厚度和滲透率等，可以估算調(diào)整井最大地層壓力，即加密調(diào)整井地層壓力=注水井壓力-注水井至加密調(diào)整井滲流壓力損失(圖7)，其中注水井壓力=注入壓力+井筒液注壓力-井筒壓力損失。因此，加密調(diào)整井地層壓力計(jì)算方法如下：

圖7 加密調(diào)整井地層壓力計(jì)算示意圖Fig.7 Pore pressure computing schematic of infill adjustment wells

pmax=max(pij+phj-pfj-Δpj)

(1)

其中

phj=10-6×ρgH

(2)

(3)

(4)

2.2 壓力調(diào)控

由物理模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果可知，注水井與加密調(diào)整井間壓差影響因素依次為分注、層間距、注采關(guān)系、滲透率級差、原油黏度、井型、注采比和井距，即各小層壓力取決于注采平衡，因此對注水井的關(guān)調(diào)是調(diào)控加密調(diào)整井壓力、保證鉆完井作業(yè)安全的重要手段。

根據(jù)式(1)可預(yù)測出調(diào)整井最大地層壓力，并確定貢獻(xiàn)最大的注水井，對于超壓層及對應(yīng)的注水井就應(yīng)采取關(guān)調(diào)措施，保證鉆完井作業(yè)安全。根據(jù)前面所得的注采井間壓力變化規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)場試關(guān)井壓力下降情況，制定了不同注水壓力及不同井距的加密調(diào)整井鉆完井作業(yè)期間周邊注水關(guān)調(diào)制度表，如表2所示。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

本文提出的加密調(diào)整井鉆完井作業(yè)期間周邊注水調(diào)控技術(shù)在渤海綏中36-1油田C、M平臺C60H、C59、M5、C58等4口加密調(diào)整井進(jìn)行了應(yīng)用(表3)。通過對周邊注水井進(jìn)行合理的關(guān)調(diào)，這4口井在鉆完井作業(yè)期間均未發(fā)生溢流、漏失等復(fù)雜情況，而且儲層保護(hù)效果良好，投產(chǎn)后日產(chǎn)量均超過設(shè)計(jì)配產(chǎn)量(表3)。

表2 加密調(diào)整井周邊注水調(diào)控表Table 2 Injection shutting-in system table of infill adjustment wells

表3 綏中36-1油田加密調(diào)整井周邊注水關(guān)調(diào)技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)Table 3 Field application of injection shutting-in technology on water injection wells while drilling infill adjustment wells in SZ36-1 oilfield

4 結(jié)論

1) 物理模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬分析表明，油藏滲透率非均質(zhì)性和井網(wǎng)井型是影響調(diào)整井壓力的主要因素，影響調(diào)整井層間壓差的主要因素是注采關(guān)系、滲透率級差和原油黏度，次要因素有層間距、井型、注采比和井距。

2) 建立了一種根據(jù)調(diào)整井與周邊注水井和采油井的連通關(guān)系及壓力直接估算加密調(diào)整井最大地層壓力的方法，根據(jù)注采條件下儲層壓力分布規(guī)律并結(jié)合井網(wǎng)井型特點(diǎn)，制定了加密調(diào)整井周邊注水關(guān)調(diào)制度，并在渤海綏中36-1油田4口加密調(diào)整井進(jìn)行了成功應(yīng)用，對鉆完井作業(yè)安全和提高儲層保護(hù)效果均有較大意義。

[1] 張鳳久，羅憲波，劉英憲，等.海上油田叢式井網(wǎng)整體加密調(diào)整技術(shù)研究[J].中國工程科學(xué)，2011，13(5)：34-40.ZHANG Fengjiu,LUO Xianbo,LIU Yingxian,et al.Research on overall encryption adjustment technology of offshore oil field[J].Engineering Sciences,2011,13(5):34-40.

[2] 姜偉.海上密集叢式井組再加密調(diào)整井網(wǎng)鉆井技術(shù)探索與實(shí)踐[J].天然氣工業(yè)，2011，31(1)：69-72.JIANG Wei.Research and practices of re-infill drilling technology for offshore close-spaced cluster-well pads[J].Natural Gas Industry,2011，31(1)：69-72.

[3] 常明沏.利用測井資料估算調(diào)整井的地層壓力[J].測井技術(shù),1981(6):35-46.

[4] 張?jiān)收?趙達(dá)壯,張兆銀,等.加密井、調(diào)整井地層壓力的參數(shù)識別與擬合[J].石油學(xué)報(bào),1994,15(3):76-83.ZHANG Yunzhen,ZHAO Dazhuang,ZHANG Zhaoyin,et al.Parameter identification and matching in the prediction of reservoir pressure in infill wells and adjusting wells[J].ACTA Petrolei Sinica 1994,15(3):76-83.

[5] 肖國益,王秀東,李連坤,等.調(diào)整井復(fù)雜地層壓力預(yù)測的新方法[J].石油鉆探技術(shù),2002,30(2):7-9.XIAO Guoji,WANG Xiudong,LI Liankun,et al.A new method of predicting formation pressure in adjustment wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2002,30(2):7-9.

[6] 趙寧.調(diào)整井鉆井地層壓力預(yù)測新方法[J].石油鉆探技術(shù),2004,32(3):36-37.ZHAO Ning.A novel method for predicting formation pressure in adjustment wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2004,32(3):36-37.

[7] 高志華,侯德艷,唐莉.調(diào)整井地層壓力預(yù)測方法研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2005,24(3):57-58.GAO Zhihua,HOU Deyan,TANG Li.Formation pressure prediction method for adjustment wells[J].Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing,2005,24(3):57-58.

[8] 張?zhí)m江,夏竹君,李志勇,等.復(fù)雜壓力系統(tǒng)地層壓力預(yù)測方法在文東油田的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù),2002,30(2):16-18.ZHANG Lanjiang,XIA Zhujun,LI Zhiyong,et al.Applications of complex formation pressure prediction in Wendong oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2002,30(2):16-18.

(編輯：孫豐成)

Research and application of pressure prediction and control technology for infill adjustment wells during injection-production operations

ZHAO Shaowei1,2FAN Baitao1,2ZHONG Liguo3YU Han1

(1.TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China; 2.StateKeyLaboratoryofOffshoreOilExploitation,Tianjin300452,China; 3.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

Influenced by surrounding injection and production wells, infill adjustment wells are more likely to encounter downhole complexes and accidents, such as lost circulation, fluid kick，etc.To precisely predict the pore pressure in infill adjustment wells, the distribution pattern and influencing factors of formation pressure are investigated by using physical and numerical simulation in combination.A new method to predict max pore pressure was proposed, and further on a injection-suspending policy during infill drilling and completion was established.The practices in 4 wells in SZ36-1 oilfield in Bohai sea demonstrated that the new method and policy can guarantee the safety of operations and reservoir protection, enjoying a good application potential.

injection-production operation; infill adjustment wells; pressure prediction; pressure control; SZ36-1 oilfield

趙少偉，男，工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)研究及現(xiàn)場作業(yè)工作。地址：天津市塘沽區(qū)渤海石油路688號海洋石油大廈A座1105(郵編：300452)。E-mail：zhaoshw@cnooc.com.cn。

1673-1506(2017)01-0099-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.01.015

趙少偉,范白濤,鐘立國，等.注采條件下加密調(diào)整井壓力預(yù)測與調(diào)控技術(shù)研究及應(yīng)用[J].中國海上油氣，2017,29(1)：99-104.

ZHAO Shaowei,FAN Baitao,ZHONG Liguo,et al.Research and application of pressure prediction and control technology for infill adjustment wells during injection-production operations[J].China Offshore Oil and Gas,2017,29(1):99-104.

TE357.6

A

2016-03-05 改回日期：2016-05-22

*“十二五”國家科技重大專項(xiàng)“海上稠油油田高效開發(fā)示范工程(編號：2011ZX05057)”部分研究成果。