大慶油田井網(wǎng)加密調(diào)整效果及其發(fā)展趨勢

趙秀娟，吳家文，左松林，楊文武，戢紅霞，孟 妍，王賀軍

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712）

大慶油田自20 世紀(jì)60 年代投入開發(fā)以來，經(jīng)歷了基礎(chǔ)井網(wǎng)的早期內(nèi)部切割注水開發(fā)、以提高中-低滲透油層動(dòng)用程度為目的的一次加密井網(wǎng)調(diào)整、以提高低滲透油層和表外油層動(dòng)用程度為目的的二次加密井網(wǎng)調(diào)整和以進(jìn)一步改善薄差油層開發(fā)效果為目的的三次加密井網(wǎng)調(diào)整。1995 年大慶油田主力油層全面進(jìn)入化學(xué)驅(qū)開發(fā)，2002 年二類油層也開展了化學(xué)驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用。經(jīng)過5次大規(guī)模調(diào)整后，油田采收率大幅度提高，產(chǎn)量保持在較高水平。

評(píng)價(jià)油田開發(fā)效果的方法較多，評(píng)價(jià)結(jié)果也千差萬別，尤其是階段調(diào)整的效果更是難以確定［1-6］。目前常用的評(píng)價(jià)方法如動(dòng)態(tài)分析法、水驅(qū)特征曲線法和童憲章曲線法等只能宏觀評(píng)價(jià)井網(wǎng)加密調(diào)整后的整體開發(fā)效果，不能評(píng)價(jià)某類油層調(diào)整后的動(dòng)用情況［7-14］。截至2020 年12 月，大慶油田共有165口取心井，分布在不同區(qū)塊且跨越油田開發(fā)的不同時(shí)期，能較好地反映油層動(dòng)用特征。為此，筆者以取心井資料為基礎(chǔ)，分析各套井網(wǎng)加密調(diào)整后不同有效厚度級(jí)別油層開發(fā)效果，研究不同加密井網(wǎng)對不同有效厚度級(jí)別油層的增產(chǎn)效果，進(jìn)而作出針對性調(diào)整，以期為井網(wǎng)精準(zhǔn)調(diào)整和改善油田開發(fā)效果提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

為了厘清大慶油田各套井網(wǎng)射孔情況，在油田北部、中部和南部分別選取各套井網(wǎng)齊全且具有代表性的A，B 和C 區(qū)塊進(jìn)行研究。A 區(qū)塊屬于喇嘛甸油田，位于大慶油田北部，油層發(fā)育較好；B 區(qū)塊屬于薩中開發(fā)區(qū)，位于大慶油田中部，油層發(fā)育厚度比A 區(qū)塊略??；C 區(qū)塊屬于杏北開發(fā)區(qū)，位于大慶油田南部，油層發(fā)育較差。為分析井網(wǎng)加密調(diào)整推廣應(yīng)用的效果，選取D 和E 區(qū)塊，均屬于杏北開發(fā)區(qū)，與C區(qū)塊位置相近。

大慶油田油層根據(jù)有效厚度分為表內(nèi)油層和表外油層。其中表內(nèi)油層按照有效厚度可分為0～0.5，0.5～1.0，1.0～2.0 m 和大于2.0 m 共4 個(gè)級(jí)別；表外油層是指有效厚度為0 m 的油層，其與有效厚度為0～0.5 m的表內(nèi)油層統(tǒng)稱為薄差油層。

2 不同井網(wǎng)開采對象

大慶油田各區(qū)塊油層發(fā)育特征不同，各套井網(wǎng)主要開采對象也存在差異（表1）。

表1 大慶油田各區(qū)塊各套井網(wǎng)不同有效厚度級(jí)別油層射孔比例Table1 Perforation ratios of various oil layers with different effective thicknesses in different blocks of Daqing Oilfield under different well patterns %

基礎(chǔ)井網(wǎng) A 區(qū)塊油層厚度較大，基礎(chǔ)井網(wǎng)主要開采對象為有效厚度大于1.0 m 的油層；B 區(qū)塊基礎(chǔ)井網(wǎng)主要開采對象為表內(nèi)油層，其4 個(gè)有效厚度級(jí)別油層的射孔比例基本相當(dāng)，各約為25%；C 區(qū)塊油層厚度較薄，基礎(chǔ)井網(wǎng)主要開采對象為有效厚度為1.0 m 及以下的油層。由此可見，基礎(chǔ)井網(wǎng)幾乎射開了所有鉆遇油層。

一次加密井網(wǎng) A 區(qū)塊一次加密井網(wǎng)主要開采對象為表內(nèi)油層，其4 個(gè)有效厚度級(jí)別油層的射孔比例各約為25%；B 區(qū)塊一次加密井網(wǎng)主要開采對象為有效厚度為1.0 m 及以下的油層；C 區(qū)塊一次加密井網(wǎng)開采對象主要為薄差油層。

二次加密井網(wǎng) A 區(qū)塊二次加密井網(wǎng)主要開采對象比一次加密井網(wǎng)的厚度略薄，但4 個(gè)有效厚度級(jí)別油層的射孔比例基本相當(dāng)；B 區(qū)塊二次加密井網(wǎng)主要開采對象是薄差油層，其次是有效厚度為0.5～1.0 m 的油層；C 區(qū)塊二次加密井網(wǎng)主要開采對象也是薄差油層，但以表外油層為主。

三次加密井網(wǎng) 二次加密井網(wǎng)調(diào)整后，部分油層的動(dòng)用程度得到了改善，但表外油層動(dòng)用未達(dá)預(yù)期，因此對大慶油田部分區(qū)塊進(jìn)行了三次加密井網(wǎng)調(diào)整，其主要開采對象是薄差油層。A 區(qū)塊三次加密井網(wǎng)主要開采對象為有效厚度為0.5～1.0 m 的油層；B 區(qū)塊三次加密井網(wǎng)主要開采對象為有效厚度為0～0.5 m 的油層；C 區(qū)塊三次加密井網(wǎng)主要開采對象為表外油層。

3 井網(wǎng)加密調(diào)整后開發(fā)效果

基于大慶油田歷次井網(wǎng)加密調(diào)整后5～10 a 內(nèi)51 口取心井資料，分析各套井網(wǎng)加密調(diào)整后不同有效厚度級(jí)別油層見水厚度比例、水洗厚度比例和驅(qū)油效率的變化規(guī)律，研究油層的開發(fā)效果。

3.1 見水厚度比例

大慶油田各套井網(wǎng)的主要受效對象有所不同。由圖1 可以看出，基礎(chǔ)井網(wǎng)的主要受效對象為有效厚度大于2.0 m 的油層，基礎(chǔ)井網(wǎng)投產(chǎn)后5～10 a 內(nèi)，這部分油層見水厚度比例達(dá)75.8%。一次加密井網(wǎng)的主要受效對象范圍較廣，有效厚度為2.0 m 及以下的油層見水厚度比例與基礎(chǔ)井網(wǎng)相比均得到了較大幅度提高，其中有效厚度為0.5～2.0 m 的油層見水厚度比例增幅為195.0%～264.4%，表外油層也在一次加密井網(wǎng)調(diào)整后得到了有效動(dòng)用；二次加密井網(wǎng)的主要受效對象是有效厚度為0～1.0 m 的油層，見水厚度比例與一次加密井網(wǎng)相比提高幅度近50.0%，雖然從射孔情況看二次加密井網(wǎng)射開表外油層比例較高，但從效果上看二次加密井網(wǎng)調(diào)整并未使表外油層的見水厚度比例得到大幅度提升；三次加密井網(wǎng)的主要受效對象是薄差油層，但從提高波及體積來看，三次加密井網(wǎng)調(diào)整的效果并不明顯，這部分油層在調(diào)整后的見水厚度比例與二次加密井網(wǎng)相比，增幅小于2.3%。

圖1 大慶油田各套井網(wǎng)不同有效厚度級(jí)別油層見水厚度比例Fig.1 Water-breakthrough thickness ratio of various oil layers with different effective thicknesses in Daqing Oilfield under different well patterns

3.2 水洗厚度比例

由圖2 可以看出，大慶油田各套井網(wǎng)不同有效厚度級(jí)別油層的水洗規(guī)律和見水規(guī)律基本相同。基礎(chǔ)井網(wǎng)開發(fā)時(shí)，有效厚度大于2.0 m 的油層水洗厚度比例為43.2%，一次加密井網(wǎng)調(diào)整后比基礎(chǔ)井網(wǎng)提高了49.8%，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后與二次加密井網(wǎng)相比提高幅度減緩；有效厚度為1.0～2.0 m 的油層在基礎(chǔ)井網(wǎng)開發(fā)時(shí)，水洗厚度比例僅為20.7%，一次加密井網(wǎng)調(diào)整后比基礎(chǔ)井網(wǎng)提高了152.7%，達(dá)到了52.3%，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后與二次加密井網(wǎng)相比提高幅度減緩；有效厚度小于1.0 m 的油層在基礎(chǔ)井網(wǎng)開發(fā)時(shí)，水洗厚度比例僅為10%左右，二次加密井網(wǎng)調(diào)整后，提高至70.2%，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后與二次加密井網(wǎng)相比提高幅度較小；有效厚度為0～0.5 m 的油層在三次加密井網(wǎng)調(diào)整后水洗厚度比例與二次加密井網(wǎng)相比提高11.6%，幅度不大；表外油層一次加密井網(wǎng)調(diào)整后水洗厚度比例為12.3%，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后為19.0%，與二次加密井網(wǎng)相比提高30.9%，這部分油層動(dòng)用程度較差。

圖2 大慶油田各套井網(wǎng)不同有效厚度級(jí)別油層水洗厚度比例Fig.2 Water-washing thickness ratio of various oil layers with different effective thicknesses in Daqing Oilfield under different well patterns

3.3 驅(qū)油效率

由圖3 可以看出，大慶油田基礎(chǔ)井網(wǎng)開發(fā)5～10 a，有效厚度大于2.0 m的油層平均驅(qū)油效率最高，達(dá)到28.8%，其次是有效厚度為1.0～2.0 m 的油層，而1.0 m 以下的油層平均驅(qū)油效率小于7.1%；一次加密井網(wǎng)調(diào)整后，有效厚度為0.5～2.0 m 的油層平均驅(qū)油效率比基礎(chǔ)井網(wǎng)提高108.9%～254.9%，表外油層平均驅(qū)油效率僅為7%；三次加密井網(wǎng)調(diào)整后，有效厚度為0.5～1.0 m 的油層平均驅(qū)油效率與二次加密井網(wǎng)相比提高28.6%，薄差油層平均驅(qū)油效率僅提高17.3%～24.8%。

圖3 大慶油田各套井網(wǎng)不同有效厚度級(jí)別油層平均驅(qū)油效率Fig.3 Average oil displacement efficiency of various oil layers with different effective thicknesses in Daqing Oilfield under different well patterns

3.4 效果分析

結(jié)合油層動(dòng)用程度可以看出，有效厚度大于2.0 m的油層在三次加密井網(wǎng)調(diào)整后，見水厚度比例已達(dá)100%，水洗厚度比例為81%，平均驅(qū)油效率為63.5%，整體來看開發(fā)效果比有效厚度為2.0 m 以下的油層好，進(jìn)一步井網(wǎng)加密調(diào)整的潛力較小。有效厚度為1.0～2.0 m 的油層，由于在歷次井網(wǎng)加密調(diào)整過程中射孔比例不高，平均驅(qū)油效率僅為57.8%，比有效厚度大于2.0 和0.5～1.0 m 的油層低近9.0%，從而井網(wǎng)加密調(diào)整的潛力較大。有效厚度為0.5～1.0 m 的油層無論是見水厚度比例、水洗厚度比例還是平均驅(qū)油效率，均高于有效厚度為1.0～2.0 m 的油層及薄差油層，井網(wǎng)加密調(diào)整的潛力相對較小。有效厚度為0～0.5 m 的油層，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后，見水厚度比例、水洗厚度比例和驅(qū)油效率都明顯比有效厚度為0.5 m 以上的油層低，開發(fā)效果較差。而表外油層即使在二、三次加密井網(wǎng)中作為主要的調(diào)整對象，但其見水厚度比例、水洗厚度比例和驅(qū)油效率都未得到大幅度提高；從取心井分析資料來看，表外油層仍有60%以上的厚度未見水、80%的厚度未水洗，水洗后的巖心平均驅(qū)油效率小于15%，仍有較大的挖潛空間，但從整個(gè)開發(fā)歷程來看，這部分表外油層的潛力在現(xiàn)有層系井網(wǎng)條件下，挖潛難度較大。

4 井網(wǎng)加密調(diào)整效果影響因素

4.1 層間非均質(zhì)性

在歷次井網(wǎng)加密調(diào)整過程中，雖然一套井網(wǎng)只開發(fā)一種開采對象，但層間非均質(zhì)性仍較強(qiáng)，大慶油田各區(qū)塊平均縱向滲透率變異系數(shù)均高于0.6。同時(shí)各區(qū)塊井網(wǎng)生產(chǎn)井段跨度較大，大于100 m 的占井網(wǎng)總數(shù)的50%以上，且部分井網(wǎng)生產(chǎn)井段跨度大于200 m。為此，應(yīng)用物理模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法來研究層間非均質(zhì)性對井網(wǎng)加密調(diào)整效果的影響。

物理模擬實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)3 個(gè)滲透率油層，其中高滲透油層滲透率為800 mD，孔隙度為0.289；中滲透油層滲透率為300 mD，孔隙度為0.234；低滲透油層滲透率為100 mD，孔隙度為0.205。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖4）表明高滲透油層含水率明顯比中、低滲透油層高，說明低滲透油層未得到較好動(dòng)用。分析認(rèn)為這是由于低滲透油層滲流阻力比高滲透油層高，低滲透油層在高滲透油層干擾下見水慢、見水量小，從而開發(fā)效果相對較差，含水率上升慢。

圖4 不同滲透率油層含水率隨時(shí)間的變化Fig.4 Variation of water cut of oil layers with different permeability over time

數(shù)值模擬方法 設(shè)計(jì)滲透率分別為50，100 和300 mD 的3 個(gè)模擬層，分析單個(gè)模擬層產(chǎn)液量占所有模擬層總產(chǎn)液量的比例，研究層間非均質(zhì)性對井網(wǎng)加密調(diào)整效果的影響。數(shù)值模擬結(jié)果（圖5，圖6）表明，滲透率為300 mD 的油層產(chǎn)液量最大，產(chǎn)液量占比為60%～80%，采收率最高達(dá)到49.1%；滲透率為50 mD 的油層產(chǎn)液量最小，產(chǎn)液量占比為8%～15%，采收率最高僅為34.6%，比滲透率為300 mD的油層低29.5%，說明層間非均質(zhì)性對井網(wǎng)加密調(diào)整效果有較大影響。當(dāng)層間非均質(zhì)性強(qiáng)時(shí)，注入水優(yōu)先進(jìn)入高滲透油層，造成低滲透油層產(chǎn)液量低、采收率低，開發(fā)效果相對較差。

圖5 不同滲透率油層產(chǎn)液量占比隨含水率的變化Fig.5 Variation of liquid production ratio of oil layers with different permeability with water cut

圖6 不同滲透率油層采收率隨時(shí)間的變化Fig.6 Variation of recovery of oil layers with different permeability over time

4.2 生產(chǎn)井段跨度

礦場實(shí)踐表明，生產(chǎn)井段跨度對油層動(dòng)用程度有較大影響。選取大慶油田D區(qū)塊中油層性質(zhì)和層間非均質(zhì)性相近的注入井，分析不同生產(chǎn)井段跨度對吸水厚度比例的影響。從圖7 可以看出，在相同層間非均質(zhì)性條件下，隨著生產(chǎn)井段跨度增大，吸水厚度比例減小，油層動(dòng)用程度呈降低趨勢。當(dāng)生產(chǎn)井段跨度小于50 m 時(shí)，吸水厚度比例可達(dá)91%；當(dāng)生產(chǎn)井段跨度大于100 m 時(shí)，吸水厚度比例僅為76%，二者相差15%。

圖7 大慶油田D區(qū)塊不同生產(chǎn)井段跨度吸水厚度比例Fig.7 Water intake thickness ratio versus producing zone in Block D of Daqing Oilfield

4.3 層間含水率差異

歷次井網(wǎng)加密調(diào)整都有不同的開采對象。大慶油田開發(fā)初期，不同開采對象之間含水率差異較大。低滲透油層由于動(dòng)用程度較低，含水率較低。歷次井網(wǎng)加密調(diào)整過程中，始終有比上一次井網(wǎng)加密調(diào)整滲透率更低的油層投入開發(fā)，從而降低含水率，改善油田開發(fā)效果。例如，一次加密調(diào)整井網(wǎng)的開采對象含水率為30%左右，而基礎(chǔ)井網(wǎng)的含水率為80%左右，一次加密井網(wǎng)調(diào)整后油田含水率降低明顯，改善了開發(fā)效果。隨著油田不斷開發(fā)，層間含水率差異變小，低滲透和高滲透油層的含水率逐漸接近，井網(wǎng)加密調(diào)整效果變差。以三次加密調(diào)整井網(wǎng)為例，其開采對象含水率為80%左右，而此時(shí)其他幾套井網(wǎng)的含水率為90%左右，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后含水率與其他幾套井網(wǎng)的含水率差別不大，三次加密井網(wǎng)調(diào)整后效果有限。因此，層間含水率差異也是影響井網(wǎng)加密調(diào)整效果的重要因素。

5 井網(wǎng)加密調(diào)整技術(shù)發(fā)展趨勢

歷次井網(wǎng)加密調(diào)整效果逐漸變差且薄差油層始終未得到較好的動(dòng)用，說明常規(guī)井網(wǎng)加密調(diào)整方法對薄差油層的作用有限，這主要是由于薄差油層縱向上受高滲透油層干擾造成的。

鑒于常規(guī)井網(wǎng)加密調(diào)整效果有限，筆者建立了一種井網(wǎng)加密調(diào)整的新方法。由以開采對象為中心，以縮小井距為目標(biāo)的調(diào)整模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榭s小井距和縮短生產(chǎn)井段并重的調(diào)整模式，有條件的區(qū)塊將好、差油層分開，減小層間干擾。針對不同區(qū)塊井網(wǎng)方式，結(jié)合細(xì)分對象和井網(wǎng)互補(bǔ)利用等方法進(jìn)行個(gè)性化的調(diào)整。

按照以上調(diào)整思路，大慶油田已開展了9 個(gè)試驗(yàn)區(qū)，取得了采收率提高1.7%～11.2%的好效果。以E 區(qū)塊為例，該區(qū)塊層系井網(wǎng)存在生產(chǎn)井段跨度大、層系劃分不清和薄差油層井距大等問題。針對這些問題，確定了縱向上細(xì)劃層段以縮短生產(chǎn)井段跨度，同時(shí)細(xì)分開采對象以改善層間非均質(zhì)性，平面上縮小井距以提高水驅(qū)控制程度的井網(wǎng)加密調(diào)整模式。該區(qū)塊井網(wǎng)加密調(diào)整后，薩爾圖層系生產(chǎn)井段跨度由204 m 減至95 m，縱向滲透率變異系數(shù)由0.71 降至0.54，多向連通比例由21.3% 增至33.6%，吸水厚度比例提高了21.1%，采收率提高了11.2%［15］。

展望未來大慶油田井網(wǎng)加密調(diào)整方式，考慮到低油價(jià)影響應(yīng)盡量避免鉆新井，同時(shí)在考慮特殊井型應(yīng)用的基礎(chǔ)上，應(yīng)做好新老井綜合利用，同時(shí)兼顧即將開展的薄差油層化學(xué)驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用，做到水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)協(xié)同優(yōu)化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。

6 結(jié)論

大慶油田歷次井網(wǎng)加密調(diào)整對薄差油層的效果越來越差，縮短生產(chǎn)井段與縮小井距并重的井網(wǎng)加密調(diào)整方法可有效減小縱向滲透率變異系數(shù)，提高多向連通比例和吸水厚度比例，從而改善開發(fā)效果。該方法在大慶油田9個(gè)試驗(yàn)區(qū)應(yīng)用后取得了采收率提高1.7%～11.2%的較好效果，可在同類區(qū)塊推廣應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。