海上裂縫性低滲透油藏矩形井網(wǎng)合理井距研究
——以渤海B 油田為例

凌浩川，周海燕，孫 強(qiáng)，楊 磊，潘 杰

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300459）

陸上裂縫性低滲透油藏在投產(chǎn)初期大多采用正方形反九點(diǎn)或者菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)開(kāi)發(fā)［1-3］。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)為與裂縫走向一致的生產(chǎn)井含水上升快，甚至暴性水淹，而與裂縫走向垂直的生產(chǎn)井見(jiàn)效差，地層壓力和產(chǎn)液能力低。侯建鋒［4］詳細(xì)論證了裂縫性低滲透油藏的合理開(kāi)發(fā)井網(wǎng)系統(tǒng)，認(rèn)為矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)能夠有效延緩生產(chǎn)井的水淹，且可實(shí)施大規(guī)模壓裂從而改善低滲透儲(chǔ)層的供液以及吸水能力。 從礦場(chǎng)實(shí)踐看，不管是在長(zhǎng)慶油田還是在克拉瑪依油田，采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)確實(shí)能有效延緩生產(chǎn)井的水淹，改善裂縫性低滲透油藏的開(kāi)發(fā)效果［4-7］。

渤海B油田是目前海上最大的低滲透油藏，油田沙三段最大地質(zhì)油藏特點(diǎn)是砂泥薄互層且天然裂縫發(fā)育。 油田共有生產(chǎn)井16 口，有一半的生產(chǎn)井均采用衰竭開(kāi)發(fā)，采油速度僅為0.31%。

為了有效動(dòng)用渤海B 油田沙三段儲(chǔ)量，提高該區(qū)域采油速度，借鑒陸上裂縫性低滲透油田的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)來(lái)動(dòng)用渤海B 油田沙三段儲(chǔ)量。 但是海上低滲透油田較高的開(kāi)發(fā)成本和建產(chǎn)成本要求油田平均單井累產(chǎn)油達(dá)到（8～12）×104m3，幾乎是陸上油田的10 倍［8-9］。 較高的單井累產(chǎn)油要求海上油田采用少井高產(chǎn)的開(kāi)發(fā)策略，而少井高產(chǎn)的開(kāi)發(fā)策略會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)井距過(guò)大，低滲透油藏難以建立有效注采［10-13］。 為了確定海上裂縫性低滲透油藏采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)的合理井距，盡量平衡海上少井高產(chǎn)和建立有效注采之間的矛盾，提出利用海上平均單井累產(chǎn)油最大化來(lái)確定油井井距的方法。 該方法與考慮啟動(dòng)壓力梯度的極限井距相結(jié)合，可以綜合判斷海上裂縫性油藏采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)開(kāi)發(fā)的可行性，指導(dǎo)海上裂縫性低滲透油藏井距的設(shè)計(jì)。

1 矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)累產(chǎn)油理論公式

采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)（如圖1 所示），井組的地質(zhì)儲(chǔ)量為

根據(jù)井網(wǎng)密度的定義得到井組的井網(wǎng)密度

式中：N為地質(zhì)儲(chǔ)量，104m3；A為含油面積，m2；h為儲(chǔ)層有效厚度，m；L為井距，m；?為孔隙度；So為含油飽和度；Bo為體積系數(shù)；n 為井排距之比；S為井網(wǎng)密度，1/km2。

圖1 裂縫性油藏五點(diǎn)法矩形井網(wǎng)示意

根據(jù)謝卡爾喬夫公式得到采收率計(jì)算公式［10］

北京石油勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院根據(jù)國(guó)內(nèi)144個(gè)開(kāi)發(fā)單元和油田的資料，統(tǒng)計(jì)得到如下計(jì)算井網(wǎng)指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式［11］：

式中： ER為采收率；NP為累產(chǎn)油，104m3；N為地質(zhì)儲(chǔ)量，104m3；Ed為驅(qū)油效率；a 為井網(wǎng)指數(shù)；μo為地層原油黏度，mPa·s；k 為滲透率，10-3μm2。

聯(lián)立式（1）、（2）、（3）得到矩形五點(diǎn)法井組累產(chǎn)油理論公式

從式（5）可知，矩形五點(diǎn)法井組累產(chǎn)油理論公式綜合考慮了儲(chǔ)層物性、有效厚度以及井距對(duì)井組累產(chǎn)油的影響。

2 矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)的累產(chǎn)油影響因素分析

根據(jù)渤海B 油田的基本參數(shù)（見(jiàn)表1），繪制了不同滲透率下累產(chǎn)油隨井距變化的理論圖版，如圖2 所示。 由圖2 可以看出：隨著井距的增加，累產(chǎn)油呈先增加后減少的趨勢(shì)變化。 采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)開(kāi)發(fā)存在一個(gè)最佳井距使得井組的累產(chǎn)油最大，且儲(chǔ)層滲透率越大，最佳井距越大。 對(duì)于滲透率只有1.0 ×10-3μm2的儲(chǔ)層，其最佳井距在400～450 m。

表1 渤海B 油田沙三段基本參數(shù)

圖2 不同滲透率和井距下的累產(chǎn)油（h=40 m，n=3）

根據(jù)式（6）可以繪制井組達(dá)到最大累產(chǎn)油時(shí)的儲(chǔ)層有效厚度和滲透率之間的關(guān)系， 如圖3 所示。由圖3 可以看出：相同最大累產(chǎn)油條件下，隨著儲(chǔ)層物性變好，所需油藏的儲(chǔ)層有效厚度變小。 利用該圖版可以確定不同儲(chǔ)層物性下，采用矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)層有效厚度的下限值。 以渤海B 油田沙三段為例，其平均滲透率為2×10-3μm2，若矩形五點(diǎn)法井組累產(chǎn)油達(dá)到8×104m3， 由圖3 可知儲(chǔ)層有效厚度的下限值為44 m。

圖3 最大累產(chǎn)油下的儲(chǔ)層滲透率和有效厚度曲線（n=3）

3 矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)的有效注采分析

根據(jù)巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果，渤海B 油田的啟動(dòng)壓力梯度和流度之間存在如下關(guān)系［8］：

根據(jù)滲流理論，注采井之間的主流線中點(diǎn)處的壓力梯度為［12］

渤海B 油田最大的注采壓差為Δp=30 MPa，為了使低滲透油藏能夠克服啟動(dòng)壓力梯度，建立有效注采，聯(lián)立式（7）、（8）可以求得渤海B 油田不同物性下的最大注采井距（見(jiàn)表2）。

表2 渤海B 油田不同物性下的最大注采井距和最佳油井井距

4 實(shí)例應(yīng)用

渤海B 油田沙三段屬于裂縫性低滲透油藏，滲透率為 （1～10）×10-3μm2， 巖心滲透率以1.0×10-3μm2為主，占55%。 由表2 可知：滲透率為1.0×10-3μm2時(shí)，采用井距為348，426，492 m 的矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)，其對(duì)應(yīng)的排距分別為174，142，123 m。與滲透率為1.0×10-3μm2時(shí)的最大注采井距131 m 比較可知，只有井排距之比為4 的矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)才能使沙三段裂縫性低滲透油藏建立有效的動(dòng)用。

利用式（3）和式（5）計(jì)算得到渤海B 油田沙三段矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)采收率和累產(chǎn)油曲線隨井距變化的曲線（見(jiàn)圖4）。 由圖4 可知：隨著井距的增加，井組采收率逐漸降低；海上低滲透油藏要讓油田先動(dòng)用起來(lái)，必須要達(dá)到海上最低平均單井累產(chǎn)油的要求。 因此，一次井網(wǎng)井距的選擇，不可避免地要略微犧牲油田的采收率，以保證平均單井累產(chǎn)油的最大化。

圖4 渤海B油田沙三段矩形五點(diǎn)法井組累產(chǎn)油和采收率曲線（h=40 m，n=4）

5 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）根據(jù)謝卡爾喬夫公式推導(dǎo)了矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)的井組累產(chǎn)油計(jì)算公式。 公式計(jì)算結(jié)果表明：采用矩形井網(wǎng)開(kāi)發(fā)存在一個(gè)最佳的井距使得井組的累產(chǎn)油最大，且儲(chǔ)層滲透率越大，最佳井距越大。

（2）結(jié)合啟動(dòng)壓力梯度與流度的巖心實(shí)驗(yàn)規(guī)律，得到了渤海B 油田的最大注采井距，與井組累產(chǎn)油最大化來(lái)確定最佳的井距相結(jié)合，可以判斷矩形井網(wǎng)的可行性；當(dāng)注采井距大于或等于矩形井網(wǎng)的排距時(shí)，采用該井網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)海上裂縫性低滲透油藏的有效動(dòng)用。

（3）實(shí)例應(yīng)用表明：要讓海上低滲透油藏油田先動(dòng)用起來(lái)，必須要達(dá)到海上最低平均單井累產(chǎn)油要求，因此，一次井網(wǎng)井距的選擇，不可避免地要略微犧牲油田的采收率，以保證平均單井累產(chǎn)油的最大化。