新庄油田窄条带状边水稠油油藏水平井部署优化研究

2010-09-29韩怀

石油地质与工程 2010年6期

关键词：段长度断块含油

韩怀

(中国石化河南油田分公司,河南南阳 473132)

新庄油田窄条带状边水稠油油藏水平井部署优化研究

韩怀

(中国石化河南油田分公司,河南南阳 473132)

新庄油田南三块为典型的窄条带状边水稠油油藏,地层倾角较大,含油宽度较窄,常规直井开发边水侵入快,开发效果差。为提高未动用储量的采油速度和采收率,结合油藏地质特点,开展南三块水平井部署优化研究,对水平井水平段轨迹及注采参数进行优选,实施后取得了好的开发效果。

新庄油田;稠油油藏;窄条带状;边水;水平井;部署优化

1 概况

新庄油田南三块位于泌阳凹陷北部斜坡带东段,包括泌167、新浅25、新浅24三个断块,油藏含油宽度窄,含油面积小,平面叠合程度差,边水活跃。南三块上层系含油层位 H2Ⅲ1-H3Ⅰ7,地质储量202.3×104t。受构造形态、断层和砂体三方面的控制,南三块油藏类型以断层为遮挡条件的断块(断鼻)油藏为主。油层沿断层富集于断块高部位呈窄条带状展布,含油层段内有多个油水组合,油砂体无统一的油水界面,油藏均为层状边水稠油油藏。原油密度0.9460～0.9839g/cm3,50℃时地面脱气原油粘度979.45～33499.44mPa·s,油层温度下的脱气原油粘度2700.91～57911.82mPa·s,属于普通-特稠油范畴。

南三块主要发育三条北东转北东东走向北西掉正断层(①、②、③号断层)和一条北西走向西南掉的⑤号正断层,其中①、②、③号断层落差100～270 m,为上陡下缓的铲状断层,且倾角较缓,在目的层段一般为 20°～30°(图 1)。

图1 新庄油田南三块上层系含油面积叠加图

油藏有以下特点:①油层埋藏浅,含油井段集中,油层埋深421.0～807.6m;②含油小层有效厚度较大,多数在5m以上;③含油宽度窄,面积小,叠合程度相对较差,含油宽度一般60～165m,含油面积0.05～0.24km2,剖面上油层均位于断点之下沿断层呈屋脊状分布,含油高度一般40m左右。

2 南三块水平井部署条件优化

水平井在抑制边底水方面具有独特的优势[1],南三块油藏地层倾角较大,含油宽度较窄,为提高该断块未动用储量的采油速度及采收率,结合新庄油田南三块油藏地质特征及国内外水平井在边水稠油油藏的开发部署的经验[2-4],利用数值模拟技术及实际生产情况对水平井水平段轨迹加以优化、对水平井注采参数进行优选。

2.1 含油宽度优化

数模模拟了油层厚度6m条件下,不同含油宽度对水平井开发效果的影响。数模计算了4个不同含油宽度下(80m、110m、140m 、165m)水平井的开发指标,结果表明(表1),随着含油宽度的增加,水平井的产量呈上升的趋势,含油宽度从80m增加到110m时,产油量由4168t增加到5228t,产量增加了1060t,含水由92.4%下降到76.6%,而含油宽度从110m增加到140m时,产油量只增加了242t,增加的幅度很小,含水和油汽比变化不大,根据数模研究结果,结合新庄油田南三块的油层分布特征,认为110m含油宽度的油层部署水平井开发可以取得比较理想的开发效果。

表1 含油宽度对水平井吞吐效果的影响

另外,模拟研究了窄含油宽度油层水平井开发效果。在80m含油宽度条件下,计算了6m、9m油层有效厚度水平井的开发指标(表2)。数值模拟计算结果表明,随着有效厚度的增加,累积产油量与油汽比均平稳增加,当有效厚度超过9m时,利用水平井开发才有经济效益。

表2 窄含油宽度油层水平井开发效果预测

2.2 油层厚度优化

利用数值模拟计算110m含油宽度下,油层厚度对水平井开发的影响。

在110m含油宽度条件下,模拟计算了4m、6 m、9m油层有效厚度水平井的在不同油价下的经济效益 (图2)。根据经济评价结果,4m油层在50＄/bbl下具有经济效益。

图2 不同油价下开发水平井厚度界限

根据数模研究,新庄油田南三块不宜整体采用水平井开发,在油价为50＄/bbl的条件下,只能在有效厚度超过4m、含有宽度大于100m的单油层部署水平井。随油层厚度在一定范围内增加,吞吐效果变好;但当油层增加到一定厚度20m时,再增加厚度对改善吞吐效果的影响变小。因此综合分析认为,部署水平井厚度适宜在4～20m范围内。

2.3 水平段垂向位置

水平井在油藏中的最佳位置也就是油层在纵向上动用程度、注入热能利用率和采收率最高的位置。在水平井段位置的选择上,除了考虑隔夹层、非均质程度及沉积韵律之外,还应考虑到由于注入蒸汽的超覆作用而使水平段上部加热效果比下部好,稠油的重力泄油作用和向盖、底层的热损失等因素[5]。数值模拟表明,油层厚度在4～10m,水平段在距油层顶2/3处最合适,热损失最小,峰值产量及采收率最高。

2.4 水平段长度

稠油热采水平井段长度优化中,热量利用率是一个比较关键的问题。注蒸汽热采水平井存在着直、斜段井筒热损失和水平段吸热而造成的末端加热效果变差的影响。受油藏条件、注汽、采油工艺条件的限制,对于油层深度、厚度和原油粘度不同的油藏,水平段长度并非越长越好,而是存在一个最佳水平段长度[6]。数模结果表明,200m与150m相比已没有明显优势(图3),因而热采水平井段最佳长度为120～150m。

图3 水平段长度对吞吐效果的影响

从新庄油田已投产水平井的实际开发效果进行分析,同一层位的四口粘度、厚度、构造位置、油层物性相当的4口水平井中,投产段长度仅为72m的新浅25-平5井日均产油达到17.8t,油汽比2.6,而投产段长度达到158m的新浅25-平4井日均产油仅有9.7t,油汽比0.8。当然其中注采参数、水平段位置、边水及工作制度也会对水平井产量产生一定影响,但通过该层位四口水平井生产效果的对比,在优化注采参数的条件下,水平段长度控制在80m左右就可以取得很好的生产效果,说明水平段长度控制在80～150m为宜。

2.5 井网、井距确定

(1)井网确定。新庄南三块受断层控制,油砂体沿断层在构造高部位呈条带状展布,具有含油面积小、含油宽度窄、平面叠合程度差、边水活跃的特点。若油砂体采液(油)速度过高易导致边水推进速度加快,造成油井过早水淹,从而影响蒸汽吞吐开发效果,故其井网密度不宜过大,根据油藏特点只能沿构造高部位部署一排开发井,形成不规则井网。

(2)井距确定。数值模拟表明,随井距的增加,油汽比增加,但由于加热半径的影响,整体采出程度降低,考虑较高的采出程度和合理的油汽比,同时为防止汽窜形成井间干扰,井距在150m时较适宜,通过经济评价,在35＄/bbl的情况下(表 3),采用150m井距的开发具有经济效益。根据南三块油砂体特点,结合数模研究结果确定南三块蒸汽吞吐开发合理井距为100～150m。

表3 井距对蒸汽吞吐开发的影响

2.6 水平井构造位置

从新庄南三块直井及定向井实际生产情况分析,构造位置越高,距离断层越近,距离边水越远,累产油、日产油越高,含水越低,生产效果越好。但考虑到注蒸汽开发会对断层封堵性会产生一定影响,为防止断层开启、确定距离断层20～40m的距离适宜。如在新浅25断块部署的XD1井,该井为一口大斜度定向井,井身平行于断层,油层距离断层在5～30m之间,全井钻遇油层58m,该井于2006年9月份投产,投产层位 H3II1,距离断层21m,构造高度为海拔511m,投产井段为819.8～825.2m,831.4～842.4m,长度 16m,截至 2009年 7月 31日,合计生产时间915天21小时,蒸汽吞吐6个周期,累计产油3448.2t,累计注汽7897.4t,综合含水51%,油气比0.44,生产效果良好。而生产同一层位距离断层较远、构造位置较低的其它开发井,累计产油平均在2000t左右,较XD1井生产效果差了很多。根据直井及大斜度井的生产情况分析,说明水平井应尽量靠近断层,部署在构造高点,因此新浅25断块水平井在实施过程中水平段位置基本平行于断层,距离断层在25～40m之间。

3 水平井部署与实施效果分析

3.1 水平井部署

根据水平井优化结果,水平井部署原则:①含油宽度110m左右;②油层厚度在4～20m之间;③水平段距顶2/3位置;④水平段长度控制在80～150m;⑤水平井井距在100～150m之间。

在南三块新浅25断块 H3I1、2、3小层部署了10口水平井,在泌167断块部署了1口水平井。在新浅24断块 H2III3、H3III4层部署了3口水平井,合计在新庄南三块部署了14口水平井。方案设计单井日产油8.0t,建产能2.6×104t,截至2009年底14口水平井全面投产。平均日产油水平9.3t,最高日产油水平32t,取得了好的开发效果。

3.2 水平井实施效果分析

水平井的生产情况受构造位置、物性、注汽质量、原油性质、水平段长度、目的层厚度,水平段位置等诸多因素影响。同一层位水平井原油性质、厚度、物性基本相似,具备可对比性,从新浅25断块优选了 H3I21层新浅25-平2、新浅25-平3、新浅25-平4、新浅25-平5四口水平井的生产效果进行了对比(表4)。

表4 新浅25断块 H3I21层第一周期生产效果对比表

四口同一层位的水平井中生产情况最好的是新浅25-平5井,投产水平段长度72m,油层厚度6.4m,该井日均产油17.8t,峰值产油32t,水平段平行于等高线,构造高度和新浅25-平4井相当。注汽强度19.5t/m,注汽速度288t/d,距顶70%位置,距断层45m,距油水边界80m。

根据这四口井的生产情况总结认为:①距边水越远,含水上升越慢。②从平4与平5井生产井情况对比,认为注汽强度在20t/(d·m)左右比较合适。③投产段长度仅有72m的新浅25-平5井生产效果最好,说明新浅25断块水平段投产长度适宜在70～100m之间。

不同层位水平井对比分析:新浅25断块水平井分布于4个层位,H3I1、21、22、3小层,4个小层原油性质及含油宽度基本相当,但油层厚度有差异,从不同层位优选了生产效果较好的水平井进行比较。从实际生产情况分析,认为水平井的投产长度从43m到72m,油层厚度从4m到6.4m,水平井能够取得较高的日产油和油气比。分析认为新浅25断块水平井投产段长度适宜控制在70m以上,而对于投产段长度相当的三口水平井,随着厚度的增加,日产油也相应提高。虽然水平段长度较短,其它三口井也取得了不错的生产效果,说明注汽强度适宜大于20t/(d·m)。