渤海P油田邊部稠油區(qū)聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)優(yōu)化研究及應(yīng)用

龐維浩，王鑫朋，許萬坤，李 林，申春生

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300452）

稠油油藏具有原油黏度大、容易形成優(yōu)勢通道、開發(fā)難度大等特點(diǎn)。目前陸地油田針對稠油油藏開發(fā)多采用注蒸汽降低地下原油黏度和注聚合物堵塞優(yōu)勢通道增大水驅(qū)波及范圍等方式［1-4］：王國棟等［5］論證了聯(lián)合井網(wǎng)和儲層非均質(zhì)性對剩余油分布規(guī)律的影響；張俊廷等［6］對稠油油藏高含水期運(yùn)用高倍數(shù)水驅(qū)技術(shù)提高采收率進(jìn)行了研究。本文在前人對稠油油藏研究的基礎(chǔ)上，針對渤海P油田邊部稠油區(qū)地質(zhì)油藏特征，利用數(shù)值模擬方法開展了聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)效果研究，并在P油田邊部稠油區(qū)投入應(yīng)用，開發(fā)效果相較于單純定向井開發(fā)增產(chǎn)效果明顯，對海上稠油油藏開發(fā)具有一定的借鑒意義。

1 P油田地質(zhì)油藏概況

P油田位于渤海海域的中南部，構(gòu)造上位于斷裂背斜構(gòu)造的翼部，地層傾角大，內(nèi)部斷層發(fā)育，主要含油層位為新近系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，含油層段長、薄層比例高，為高孔高滲儲層。地層原油黏度呈現(xiàn)出從構(gòu)造高部位到低部位逐步變差的特點(diǎn)，油田邊部20 ℃地面原油密度0.965～0.983 g/cm3，反算地層原油黏度為200～400 mPa·s。

2 地質(zhì)模型建立及相關(guān)參數(shù)的選取

本文選取渤海P油田邊部稠油區(qū)作為研究對象，根據(jù)相關(guān)研究區(qū)塊地質(zhì)特征，選取實(shí)際地質(zhì)模型的主要相關(guān)參數(shù)（表1）。

表1 地質(zhì)模型主要相關(guān)參數(shù)Tab.1 Main relevant parameters of geological model

實(shí)際地質(zhì)模型中網(wǎng)格步長為25 m，模型共有15個分區(qū)，每個分區(qū)對應(yīng)不同的油水界面，縱向上共分為10個層，每個層可細(xì)分為15～20個小層，體現(xiàn)了平面及縱向上的非均質(zhì)性，以此來保證地質(zhì)模型貼近于油藏實(shí)際情況。預(yù)測時間為25年。

3 定向井-水平井聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)影響因素分析

3.1 單向受效型定向井與水平井相對位置分析

在注采比為1.01的情況下，水平井距離定向采油井垂直距離50 m，距離定向注水井200 m，距離斷層40 m，定向井與水平井垂直水平段相對位置（3組）分別為：定向井在水平井水平段跟端、中端、趾端（圖1）。

圖1 單向受效型定向井與水平井相對位置Fig.1 Relative position of unidirectional effective directional well and horizontal well

根據(jù)定向井與水平井不同的相對位置，得到水平井部署后定向井累產(chǎn)油對比圖。由對比圖（圖2）可以明顯看出，在單向受效型的部署井網(wǎng)條件下，聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)水平井對定向井存在井間干擾，干擾程度定向井在水平井跟端時最大。

圖2 單向受效型定向井累產(chǎn)油對比圖Fig.2 Cumulative oil production curve of unidirectional effective directional well

鄧森等［7］在研究考慮摩阻損失的最優(yōu)水平井長度時，根據(jù)伯努利方程得到紊流條件下井筒中壓力梯度公式：

根據(jù)該壓力梯度公式和數(shù)值模擬中聯(lián)合井網(wǎng)間流線走向圖可以看出，水平井水平段存在流動壓降，水平井跟端產(chǎn)液能力強(qiáng)，壓力變化較大，越靠近趾端，水平井壓力變化越??；當(dāng)水平井部署后，水的流線往水平井聚集，且定向井部署在水平井跟端時流線條數(shù)重合更多，所以干擾更大（圖3）。

圖3 單向受效型水平井部署前后流線對比圖Fig.3 Comparison of flow lines before and after deploymentof unidirectional effective horizontal wells

根據(jù)單向受效型聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)井組累產(chǎn)油數(shù)據(jù)得到模型的采出程度對比圖可以看出，采出程度定向井在水平井中端最大（圖4）。

圖4 單向受效型聯(lián)合井網(wǎng)采出程度對比圖Fig.4 Accumulative oil production curve of well group with unidirectional effective combined well pattern

3.2 雙向受效型定向井與水平井相對位置

在注采比為1.01的情況下，定向采油井距離注水井300 m，距離水平井50 m，定向井與水平井垂直水平段相對位置（3組）分別為定向井在水平井水平段跟端、中端、趾端（圖5）。

圖5 雙向受效型定向井與水平井相對位置Fig.5 Relative position of bidirectional effective directional well and horizontal well

根據(jù)定向井與水平井相對位置不同，得到水平井部署后定向井累產(chǎn)油與聯(lián)合井網(wǎng)采出程度分析，可知在雙向受效型的部署井網(wǎng)條件下，聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)水平井對定向井存在井間干擾，干擾程度為定向井在水平井跟端時最大（圖6）。

圖6 雙向受效型定向井累產(chǎn)油與井網(wǎng)采出程度對比圖Fig.6 Comparison of cumulative oil production and recovery degree of well pattern of bidirectional effective directional wells

雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)發(fā)生井間干擾的原因同樣適用于鄧森的壓力梯度公式，數(shù)值模擬中聯(lián)合井網(wǎng)間流線走向及產(chǎn)出規(guī)律和單向受效型一樣：水的流線往水平井聚集，且定向井部署在水平井跟端時流線條數(shù)重合越多，干擾越大；井組采出程度定向井在水平井中端時最大。

3.3 不同含水率下部署水平井聯(lián)合開發(fā)優(yōu)化分析

由于現(xiàn)階段海上油田大部分區(qū)塊都是先打定向井再打水平井的開發(fā)模式，所以設(shè)定當(dāng)定向井含水50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%時部署水平井組成聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)，其他參數(shù)按照井網(wǎng)參數(shù)計算，然后分析后期水平井部署時機(jī)。

由2種模式下不同含水期部署聯(lián)合井網(wǎng)增油量曲線圖（圖7）可以得到以下結(jié)論：單向受效型聯(lián)合井網(wǎng)當(dāng)定向井含水率低于65%時，部署水平井增油效果較明顯，在含水率達(dá)65%時出現(xiàn)拐點(diǎn)；當(dāng)含水率大于65%時，部署水平井增油量會降低，但是聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)相對于定向井單獨(dú)生產(chǎn)提高了最終的產(chǎn)出程度。對于雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)來說，增油量在定向井含水70%時出現(xiàn)拐點(diǎn)，當(dāng)定向井含水率大于70%時，部署水平井井組產(chǎn)能增油效果較差，所以雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)部署水平井時應(yīng)當(dāng)在定向井含水70%以內(nèi)部署。

圖7 2種模式下開發(fā)早期與中后期部署聯(lián)合井網(wǎng)產(chǎn)能差值曲線Fig.7 Productivity difference curve of combined well pattern deployed in early and middle and late stages of development under two modes

綜上所述，聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)時水平井在定向井含水不超過65%～70%時部署效果較好。

4 油田應(yīng)用效果

將以上研究結(jié)論應(yīng)用于渤海P油田邊部稠油區(qū)塊。針對該區(qū)塊開發(fā)現(xiàn)狀，部署了單向受效型和雙向受效型2種聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)模式，定向井相對位置部署在水平井中部。

通過實(shí)際生產(chǎn)資料分析與數(shù)值模擬結(jié)果相互驗(yàn)證，井組含水曲線圖（圖8）對比表明：水平井投產(chǎn)后，水平井的含水率快速上升，但是定向井含水率出現(xiàn)下降趨勢，減小了定向井含水上升率，延長了低含水期時間，說明定向井與水平井之間存在井間干擾，但是這種井間干擾對定向井是有利的。通過聯(lián)合井網(wǎng)產(chǎn)油速度曲線圖（圖9）表明：聯(lián)合井網(wǎng)中水平井投產(chǎn)后，井組產(chǎn)油速度相對于之前定向井單獨(dú)生產(chǎn)時有了大幅度提升，所以聯(lián)合井網(wǎng)相比于定向井單獨(dú)生產(chǎn)提高了產(chǎn)油速度。

圖8 水平井投產(chǎn)后定向井井含水曲線圖Fig.8 Water cut curve of directional well after horizontal well is put into production

圖9 水平井投產(chǎn)后聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)效果Fig.9 Development effect of combined well pattern after horizontal well is put into production

基于以上實(shí)際應(yīng)用效果，聯(lián)合井網(wǎng)中水平井含水率相對較高時，后期可以通過流場調(diào)控、細(xì)分開發(fā)層系等措施來提升油田開發(fā)效果。

5 結(jié) 論

針對渤海P油田邊部稠油區(qū)開展研究，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果和區(qū)塊實(shí)際生產(chǎn)資料分析得到以下結(jié)論：2種模式下聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)水平井對定向井存在井間干擾，但是水平井的投產(chǎn)降低了定向井的含水率，延長了低含水期時間；單向受效型與雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)最終采出程度定向井在水平井中端時最大。根據(jù)以上結(jié)論進(jìn)行研究，對于定向井已開發(fā)油藏，含水率越低，部署水平井形成聯(lián)合井網(wǎng)的累產(chǎn)油提升幅度越大。部署水平井形成聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)定向井含水率不應(yīng)超過65%～70%。