蘇3X-1區(qū)塊側(cè)鉆水平井優(yōu)選方法研究

王勇剛，陳岑，張年念，湯 睿

蘇3X-1區(qū)塊側(cè)鉆水平井優(yōu)選方法研究

王勇剛1，陳岑2,3，張年念1，湯 睿1

(1.中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335；2. 復(fù)雜油氣田勘探開發(fā)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶科技學(xué)院，重慶 401331；3.中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

近年來技術(shù)日趨成熟的老井側(cè)鉆水平井技術(shù)，具有提高氣藏開發(fā)水平、節(jié)約鉆井成本等方面的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在蘇里格氣田得到了試點(diǎn)應(yīng)用并取得了良好效果。在研究借鑒前人成果基礎(chǔ)上，通過對(duì)已側(cè)鉆水平井產(chǎn)量、地質(zhì)條件、井況條件及開發(fā)預(yù)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合凈現(xiàn)值計(jì)算公式，進(jìn)一步建立完善了側(cè)鉆水平井的產(chǎn)量、儲(chǔ)量及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選了蘇3X-1區(qū)塊并設(shè)計(jì)了蘇3X-X-XCH側(cè)鉆水平井。

側(cè)鉆水平井；優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)；優(yōu)選方案；蘇3X-1區(qū)塊

側(cè)鉆井技術(shù)興起于上世紀(jì)50年代[1-4]。北美地區(qū)某油田生產(chǎn)19年的老井，原日產(chǎn)量不足1.8t/d，側(cè)鉆以后產(chǎn)量達(dá)到11.5t/d，取得較好的開發(fā)效果。阿拉斯加的油井，由于套管腐蝕采用了側(cè)鉆井技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了新油層[5-6]。1979年，維也納的一口深度為1 079m的老井在側(cè)鉆開窗后，產(chǎn)量增加了十余倍。前蘇聯(lián)哈德地區(qū)側(cè)鉆井獲得高產(chǎn)，部分油井甚至能自噴，共累計(jì)增產(chǎn)原油500萬噸，提高原油采收率5%～8%[7-9]。我國的側(cè)鉆井技術(shù)基本與國外同時(shí)起步，50年代開始試驗(yàn)研究套管側(cè)鉆鉆井技術(shù)，主要經(jīng)歷了非定向側(cè)鉆井、定向側(cè)鉆到側(cè)鉆水平井三個(gè)發(fā)展階段[10]。期間主要在渤海灣、四川、準(zhǔn)噶爾等多個(gè)盆地[3]完成了一批側(cè)鉆井，其中最大井斜28°，最大深度達(dá)3 000m以上[11-12]。

蘇里格氣田自2006年進(jìn)入開發(fā)階段以來，陸續(xù)采用了打加密直井、大斜度定向井、水平井等手段來完善井網(wǎng)、提高儲(chǔ)量的動(dòng)用程度。2014年氣田進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)期，產(chǎn)量一直保持在200×108m3之上,為保持200億方以上的天然氣年產(chǎn)量，蘇里格氣田又采用了合理配產(chǎn)、老井挖潛等多種開發(fā)調(diào)整措施[13-15]。

眾多的開發(fā)實(shí)踐表明，老井側(cè)鉆水平井是蘇里格氣田開發(fā)中后期挖潛增效，提高開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益最有效的手段之一，老井側(cè)鉆的技術(shù)應(yīng)用完全符合氣田高效穩(wěn)定開發(fā)的戰(zhàn)略，因此該項(xiàng)技術(shù)也逐漸成為氣田提高開發(fā)效果的重要手段[16-20]。本文將在蘇里格氣田已側(cè)鉆水平井實(shí)施效果分析、開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，以蘇3X-1區(qū)塊為例，進(jìn)行詳細(xì)的側(cè)鉆水平井優(yōu)選方法研究。

圖1 蘇1X-32-45CH井側(cè)鉆井水平段軌跡

1 已側(cè)鉆水平井分析

1.1 已側(cè)鉆水平井生產(chǎn)近況

蘇1X-34-46CH井是蘇里格氣田蘇1X區(qū)塊實(shí)施的第一口側(cè)鉆水平井，該井位于蘇1X區(qū)塊中北部。原井眼蘇1X-34-46井2007年1月完鉆，2007年4月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為石盒子組盒8段，單層厚度超8m，累計(jì)射孔厚度14.8m，初期平均日產(chǎn)約1.2×104m3/d。投產(chǎn)后不久就出現(xiàn)產(chǎn)量快速遞減、間歇生產(chǎn)的特征，側(cè)鉆前累計(jì)產(chǎn)氣量234.6×104m3，井口壓力7.4MPa。通過鄰井動(dòng)靜態(tài)資料分析，認(rèn)為該井區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育，連續(xù)性較好、厚度穩(wěn)定，具備側(cè)鉆條件。因此，于2011年5月完鉆蘇1X-34-46CH井，完鉆井深3 770m，側(cè)鉆水平段長度528.29m，鉆井周期35.82天。鉆遇砂巖長度471.29m，有效儲(chǔ)層283.29m，有效儲(chǔ)層鉆遇率53.62%。蘇1X-34-46CH井于2011年7月投產(chǎn)，投產(chǎn)前井口壓力15MPa，日產(chǎn)3.5×104m3/d，生產(chǎn)狀況良好。

蘇1X-32-45CH井目的層為盒8下，于2012年3月28日開鉆，5月28日完鉆，鉆井周期62天，靶前位移374.9m，完鉆井深4 282m。水平段長度700m，鉆遇砂巖630m，砂巖鉆遇率90.0%，有效儲(chǔ)層422m，鉆遇率60.3%，采用裸眼封隔器8段壓裂（圖1）。截止2017年5月20日，側(cè)鉆后累計(jì)增產(chǎn)氣1 986×104m3（圖2）。

圖2 蘇2X-38-16CH水平段井軌跡

圖3 蘇2X-38-16CH井生產(chǎn)曲線

蘇2X-38-16CH井是渤海鉆探公司在蘇里格氣田的第一口側(cè)鉆水平井，該井于2011年6月1日開鉆，2011年8月14日完鉆，實(shí)際井深3 748m，鉆井周期52天。側(cè)鉆水平段長度460m，鉆遇砂巖460m，砂巖鉆遇率100%，有效儲(chǔ)層242m，鉆遇率52.6%（圖2）。截至2017年5月20日，側(cè)鉆后增產(chǎn)氣451×104m3（圖3）。

1.2 已側(cè)鉆水平井開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)

對(duì)蘇3X-6-9CH井分別使用常規(guī)產(chǎn)量遞減分析及現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法進(jìn)行了開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)。其中，常規(guī)產(chǎn)量遞減分析表明，該井符合調(diào)和遞減規(guī)律（圖4），根據(jù)日產(chǎn)量和生產(chǎn)天數(shù)擬合得遞減方程2-1所示，預(yù)測(cè)10年內(nèi)累積產(chǎn)氣量合計(jì)6 040×108m3。利用現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法預(yù)測(cè)10年內(nèi)累積產(chǎn)氣量6 281×108m3（圖5）。兩種方法預(yù)測(cè)結(jié)果比較接近，平均值為6 161×108m3。

式中：Q日產(chǎn)量/104m3； t天數(shù)/d。

1.3 已側(cè)鉆水平井實(shí)施效果分析

圖4 蘇3X-6-9CH井常規(guī)產(chǎn)量遞減分析

側(cè)鉆井的篩選是建立在井間地帶儲(chǔ)層精細(xì)描述以及剩余儲(chǔ)量分布研究的基礎(chǔ)上，在剩余產(chǎn)量相對(duì)富集區(qū)選擇合適的井，且全面考慮側(cè)鉆井對(duì)砂體的控制程度，實(shí)現(xiàn)提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度的目的。截止2015年12月31日，蘇里格氣田共完鉆側(cè)鉆井7口，其中水平井6口，投產(chǎn)6口，均已投產(chǎn)在7年以上。側(cè)鉆之后初期平均單井日產(chǎn)氣量平均3.9×104m3/d，目前日產(chǎn)氣量1.4×104m3/d，平均單井累計(jì)增產(chǎn)氣量1 468.5×104m3，從整體上看，實(shí)施效果良好。

2 優(yōu)選方案

2.1 井區(qū)優(yōu)選

蘇3X-1區(qū)塊投入開發(fā)時(shí)間較早，目前已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段，井網(wǎng)密度具有一定的部署空間，剩余儲(chǔ)量相對(duì)富集，具有挖潛潛力。其次，具有質(zhì)量可靠的十字地震測(cè)線或單測(cè)線，可沿需側(cè)鉆的方向?yàn)樗骄O(shè)計(jì)提供儲(chǔ)層展布依據(jù)。最后，主要?dú)鈱禹數(shù)讟?gòu)造變化相對(duì)平緩。綜上所述，蘇3X-1區(qū)塊適合于側(cè)鉆井的部署和實(shí)施。

圖5 蘇3X-6-9CH井現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析及開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)

本次選取蘇3X-1區(qū)塊東北區(qū)域作為側(cè)鉆典型井區(qū)進(jìn)行研究，典型井區(qū)面積107km2，66口井，目的層盒8、山1段。

2.2 井位優(yōu)選

2.2.1 側(cè)鉆水平井產(chǎn)量優(yōu)選

針對(duì)蘇3X-1區(qū)塊的蘇3X-6-9井，建立了典型井組模型。平面網(wǎng)格尺寸：100m′100m，網(wǎng)格數(shù)：28×36×109＝109 872個(gè)。對(duì)蘇3X-6-9井組的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了歷史擬合（圖6），總體符合率達(dá)到了90%以上，具有較高的精度，為側(cè)鉆老井產(chǎn)量指標(biāo)優(yōu)選研究奠定了基礎(chǔ)。

圖6 蘇3X-6-9井產(chǎn)量及井口壓力擬合

假定蘇3X-6-9井在不同產(chǎn)量條件下進(jìn)行側(cè)鉆，分別計(jì)算了側(cè)鉆老井的累積產(chǎn)量及累產(chǎn)損失率表明：老井不實(shí)施側(cè)鉆，廢棄時(shí)累積產(chǎn)量1 348.6′104m3；如在4 000m3/d實(shí)施側(cè)鉆，累積產(chǎn)量為1 036.45′104m3，損失23.15%；如在3 000m3/d實(shí)施側(cè)鉆，累積產(chǎn)量為1 156.4′104m3，損失14.26%；如在2 500m3/d實(shí)施側(cè)鉆，累積產(chǎn)量為1 216.3′104m3，損失9.81%；如在2 000m3/d實(shí)施側(cè)鉆，累積產(chǎn)量為1 276.4′104m3，損失5.36%；如在1 800m3/d實(shí)施側(cè)鉆，累積產(chǎn)量為1 300.4′104m3，損失3.58%。研究結(jié)果表明：當(dāng)氣井產(chǎn)量小于2 000～2 500m3/d時(shí)進(jìn)行側(cè)鉆，累產(chǎn)氣量損失較?。ǖ陀?0%），為較優(yōu)的老井側(cè)鉆產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2側(cè)鉆水平井可采儲(chǔ)量優(yōu)選

目前，蘇里格氣田老井側(cè)鉆水平井的鉆井成本為800～1 100萬元，取平均價(jià)格950萬元，現(xiàn)今氣價(jià)為1.1元/m3，經(jīng)營管理、繳納稅費(fèi)成本約0.32元/m3，年遞減率21%、內(nèi)部收益率8%。假定按不同的氣井產(chǎn)量進(jìn)行試算，直至計(jì)算期內(nèi)各年凈現(xiàn)值累計(jì)等于零，對(duì)應(yīng)的累積產(chǎn)量即為側(cè)鉆井要求的經(jīng)濟(jì)最低剩余可采儲(chǔ)量。按此方法計(jì)算得出老井側(cè)鉆水平井的剩余可采儲(chǔ)量應(yīng)大于1 550×104m3。

2.2.3側(cè)鉆水平井綜合條件優(yōu)選

根據(jù)前人研究，蘇3X-1區(qū)塊老井側(cè)鉆水平井還應(yīng)滿足以下綜合優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)：

1）老井井況良好，開窗段以上無套管損壞，符合工程實(shí)施條件；

2）側(cè)鉆基礎(chǔ)井距離末端控制井應(yīng)大于1 600m以上。

3）鄰井發(fā)育盒8下1、盒8下2、山11多套相對(duì)集中的含氣層系，單層有效厚度大于5m，利于實(shí)施側(cè)鉆大斜度水平井；

4）具有質(zhì)量可靠的十字地震測(cè)線或單測(cè)線，側(cè)鉆方向經(jīng)過或靠近測(cè)線；主要?dú)鈱禹數(shù)讟?gòu)造變化相對(duì)平緩，構(gòu)造升降幅度應(yīng)低于8m/km。

2.3 蘇3X-X-XCH井井位優(yōu)選

蘇3X-X-X井目前產(chǎn)量1 500m3/d，累積產(chǎn)量682.63′104m3，開發(fā)效果較差，動(dòng)態(tài)上符合老井側(cè)鉆的要求。

蘇3X-X-XCH井區(qū)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定,構(gòu)造上表現(xiàn)出東高西低,為一區(qū)域性西傾單斜，整體傾角不足1°；蘇3X-X-XCH井所在區(qū)域構(gòu)造沿水平段方向平緩，幅度平均3.1m/km，僅在局部地區(qū)發(fā)育小幅度的負(fù)向構(gòu)造，不存在目的層缺失、斷層發(fā)育等情況，對(duì)鉆井技術(shù)要求相對(duì)較低，整體構(gòu)造比較平緩，有利于側(cè)鉆井井軌跡的現(xiàn)場(chǎng)控制。從構(gòu)造方面來講，該井區(qū)適合側(cè)鉆井部署。側(cè)鉆井區(qū)主力產(chǎn)氣層盒8下2相對(duì)其他小層具有砂體厚度大，蘇3X-X-XCH井有效砂體厚度8-16m，平均有效砂體厚度12.34m，平面上分布穩(wěn)定、儲(chǔ)層物性特征好、含氣飽和度高的優(yōu)勢(shì)，單獨(dú)對(duì)盒8下2進(jìn)行側(cè)鉆開發(fā)就能取得較好效果。

蘇3X-X-XCH側(cè)鉆區(qū)含氣面積為0.62km2，剩余可采儲(chǔ)量0.256×108m3。蘇3X-X-XCH井與鄰井蘇3X-Y-Y之間的距離為1605m，設(shè)計(jì)水平段長度700m（圖7）。

圖7 蘇3X-X-XCH側(cè)鉆水平井設(shè)計(jì)剖面

3 結(jié)論

老井側(cè)鉆水平井技術(shù)是近年來發(fā)展較快的一種套管開窗結(jié)合水平鉆井技術(shù)，在提高儲(chǔ)量動(dòng)用、節(jié)約鉆井成本等方面具有優(yōu)勢(shì)，是蘇里格氣田高效開發(fā)、產(chǎn)量接替的重要手段之一。側(cè)鉆水平井之前必須要落實(shí)是否具有實(shí)施的井況和地質(zhì)條件，同時(shí)經(jīng)濟(jì)上還要滿足大于一定比例的回報(bào)率。

在詳細(xì)分析蘇1X-34-46CH、蘇1X-32-45CH等已側(cè)鉆的水平井生產(chǎn)近況、生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)測(cè)之后，應(yīng)用已鉆側(cè)鉆水平井建立模型確定老井側(cè)鉆動(dòng)態(tài)指標(biāo)，建立了井位優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)：老井日產(chǎn)低于（0.2~0.25）×104m3/d，投產(chǎn)時(shí)間大于7年，鄰井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)較好，氣層有效厚度大于5.0m；再參考當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定了優(yōu)選側(cè)鉆井的相關(guān)地質(zhì)儲(chǔ)量參數(shù)，計(jì)算得出側(cè)鉆井鄰井區(qū)域剩余可采儲(chǔ)量應(yīng)大于1 550′104m3。通過調(diào)研前人的認(rèn)識(shí)成果，加上本次新建立的老井側(cè)鉆水平井標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了蘇3X-X-XCH井，落實(shí)了側(cè)鉆層位、方位、水平段長度等參數(shù)。

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Research on Optimization of Sidetracking Horizontal Well in the Su3X-1 Block

WANG Yong-gang1CHEN Cen2ZHANG Nian-nian1TANG Rui1

(1-Shanghai Branch, CNOOC Ltd., Shanghai, 200335; 2- Chongqing Key Laboratory of Complex Oil and Gas Field Exploration and Development, Chongqing Institute of Technology, Chongqing 401331)

In recent years, thanks to increasing maturity and enhancing the level of gas reservoir development and saving drilling cost etc. old well sidetracking horizontal well technology has been applied in a pilot and achieved good effect in the Sulige gas field. On the basis of detailed analysis of sidetracking horizontal well production, geological conditions and development indices in combination with the calculation formula of net present value this study establishes and improves the sidetracking horizontal well production, reserves and economic evaluation standard. According to the standard, the Su3X-1 block is optimized and the Su 36-x-xch side drilling horizontal well is designed.

Su3X-1 block; sidetracking horizontal well; standard optimization; scheme optimization

2018-06-12

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(編號(hào)：2016ZX05027-001)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：41202043)；中國石油科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（編號(hào)：2014D-5006-0108）

王勇剛（1986-），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)

P634.5

A

1006-0995（2019）02-0334-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.032