苏丹大型复杂砂岩油田水平井技术研究与应用

冯 敏，吴向红，李 捷，黄奇志

(中油勘探开发研究院，北京 100083)

苏丹大型复杂砂岩油田水平井技术研究与应用

冯 敏，吴向红，李 捷，黄奇志

(中油勘探开发研究院，北京 100083)

P油田是中石油在苏丹发现的特大型整装油田，开发初期采用大井距、大段合采、稀井高产等快速上产开发技术，造成含水上升快、储层动用程度不均、层间矛盾突出等问题。针对油田开发现状和油藏特点，在块状底水稠油油藏和层状边底水高凝油油藏分别开展水平井适用性研究，并优化水平井设计参数。根据研究结果部署的水平井在P油田应用后取得了很好的效果，既加快了稠油和高凝油储量动用，又抑制了边水指进和底水锥进，提高了单井产量和油田采收率。

块状底水稠油油藏;多层状边底水高凝油油藏;水平井;适用性;P油田;苏丹

引 言

P油田是中石油在海外发现的1个世界级大油田。原油具有高凝固点、高黏度、高酸值、高含蜡的特点，受到海外政治经济环境的影响，油田高效开发面临着技术、经济和政治等方面综合性挑战。开发至今油田面临一系列问题，如含水上升快、稠油动用程度低等。鉴于此，针对油田特殊的地质和油藏特征，开展水平井优化研究与应用，对油田长期稳产高产起到了重要作用，也为类似油藏的开发提供了借鉴。

1 油田概况

1.1 地质特征

P油田构造上位于苏丹Melut盆地北部，主力含油层系为古近系Yabus、Samaa油藏，油层埋深为1 200～1 400 m。Yabus油藏上部为泥岩夹砂岩，下部是砂泥岩互层。YabusⅠ—Ⅲ层砂体连通性差，为曲流河沉积;YabusⅣ—Ⅷ层砂体连通性较好，为辫状河沉积。Samaa油藏以大套厚层砂岩夹薄层或极薄层泥岩为显著特点，砂体连通性好，为辫状河沉积。Yabus和Samaa油藏储层物性好，中高孔渗，孔隙度为25% ～32%，渗透率为300×10－3～4 000 ×10－3μm2。

P油田是被断层复杂化的背斜构造，构造走向北西向，由11个断块组成，油水系统比较复杂，不同断块不同层系油水界面不同。Yabus为层状边水油藏，Samaa为块状底水油藏。

1.2 流体特征

P油田具有正常的温度压力系统，属于低饱和油田，地饱压差大。油品性质复杂，具有“四高”特点，即凝固点高、混合黏度高、含蜡量高、胶质沥青质含量高。原油黏度为2～600 mPa·s，凝固点为25～45℃。原油分布特征为纵向上上部稀，下部稠;横向上两边稀，中间稠。而且稀油含蜡量高，凝固点相对较高;稠油含蜡量相对较低，凝固点相对较低。如P1断块是P油田最大的断块，石油地质储量占油田储量的50%以上，油品性质随深度变化。油品上轻下重，API由上而下逐渐减小，黏度自上而下逐渐增大，凝固点自上而下逐渐减小。

2 开发面临问题

(1)“好油先流”，稠油动用程度低。P油田API低于20的稠油储量约占油田储量的40%以上，开发初期仅10口直井生产，日产油为1 380 t/d，地质储量采油速度仅0.2%。

(2)主力区块边部油井及边部断块含水高。如P2断块是P油田的第二大断块，边底水能量充足，是高凝油油藏。初期利用直井开发，水锥现象严重，含水上升快。生产仅1 a多含水上升至45%，60%以上的油井含水超过50%。对部分油井实施堵水措施后，含水降至31%。但由于该断块属于强边底水层状油藏，堵水措施后造成下部油层不能有效动用。

(3)主力区块合层开发，层间干扰严重，造成纵向储量动用不均，上部油层压力下降幅度大，采出程度高。

3 水平井优化研究

水平井钻遇率高，泄油面积大，可提高油田产量，是提高采收率的重要技术。近年来，水平井技术已经作为一种常规手段被迅速推广应用［1－4］。针对P油田生产存在的问题和油藏特征，开展水平井应用研究，合理部署水平井，提高单井产能和油田采收率。

3.1 水平井适用性研究

3.1.1 块状底水稠油油藏

水平井开发底水油藏可以推迟或减少底水锥进，降低含水率。直井只产生一个低压点，水平井往往是在一个长距离内形成一个低压区，从而改变底水锥进模式，变锥进为脊进，延长无水采油期，提高无水期采出程度［5－10］。

为提高稠油储量动用程度，以P1断块Samaa油藏为例进行井型优化。取该油藏物性参数建立模型，分别设计水平井和直井方案。设计水平井位于油藏顶部，水平段长度为300 m，初期日产油为400 m3/d;设计直井射开1/3储层有效厚度，初期日产油为250 m3/d。模拟结果表明，水平井比直井多采油30%以上(图1);生产压差小，水平井日产液为700 m3/d时生产压差为0.55 MPa，而直井日产液为450 m3/d时生产压差为2.07 MPa;水平井开发能抑制水锥，使底水呈水脊形式上升，大大延缓底水突破时间。

图1 水平井与直井日产油、累计产油对比曲线

3.1.2 层状边底水高凝油油藏

为实现高凝油油藏经济高效开发，有效挖潜P2断块下部油层剩余油和控制含水上升速度，以P2断块北部6口井的平均参数建立数值模型，研究水平井挖潜剩余油的可行性及水平井所处位置对开发效果的影响。设计6个方案，各方案描述及模拟结果见表1。

表1 P2断块水平井方案设计与结果对比

比较方案1、2、3可以看出，强边水层状油藏下部堵水后，在YabusⅥ油藏加密水平井比加密直井开发效果好，累计产油高，可以充分挖潜被堵层位的剩余油。

比较方案2、4、5可以看出，加密水平井时，水平井段的方向不宜垂直于油水边界，否则导致边水突进快，含水上升快，影响开发效果，应使水平段平行于油水边界。且水平井距油水边界越远，含水上升越慢，开发效果越好(图2)。

图2 方案2、4、5含水上升曲线对比

3.2 水平井参数优化研究

基于P油田地质分析，采用常规油藏分析方法与数值模拟方法相结合研究适合该油田开发的水平井参数界限［11］，如储层厚度、水平段长度、水平井位置等。

3.2.1 储层厚度优化

以P油田地质和油藏物性参数为基础建立数值模型，分别对储层厚度为 5、10、20、30、40、50 m 6 种情况进行模拟研究。结果表明储层厚度越大，稳产期越长。当储层厚度大于10 m，采油速度为3%时，利用水平井开发可稳产3 a以上(图3)。

图3 储层厚度与稳产年限的关系曲线

3.2.2 储层渗透率优化

保持相同的采油速度、储层厚度和油品黏度，在储层渗透率为100 ×10－3、500 ×10－3、1 000 ×10－3、3 000×10－3μm24种情况下，分别对水平段长度为100、200、300、400、500、600 m 进行优化研究。研究结果表明，在相同储层渗透率情况下，水平段越长采出程度越高，但随着渗透率增高，采出程度随水平段长度增加的幅度变小(图4)。

图4 储层渗透率、水平段长度与采出程度关系曲线

3.2.3 水平井位置优化

对水平井所处的位置进行优化，分别模拟当水平井位于储层上部、中部、下部时的开发效果。结果表明水平井段在储层上部开采效果最好，含水上升慢;在储层中部效果次之;在储层底部效果最差，含水上升快，采出程度低(图5)。

图5 不同水平井位置含水与采出程度关系曲线

综上所述，针对P油田的储层特征及油藏物性，其水平井应设计在有效厚度大于10 m的储层上部，水平段长度保持在300 m左右。

4 水平井应用效果分析

根据以上研究结果分别在稠油油藏部署水平井56口，在高凝油油藏部署水平井11口。水平井在油田实施后取得了很好的效果，钻井成功率为100%，单井产量高，含水低。

稠油油藏已投产水平井45口，平均初期日产油为200 t/d，是直井的1.8～3.0倍，平均含水仅为3.0%。2011年3月稠油油藏日产油为8 000 t/d，占油田总产量的32.4%，地质储量采油速度提高至1.3%。

高凝油油藏P2断块已投产水平井11口，平均初期日产油为320 t/d，是周围直井的2.0～3.0倍，平均含水为0.8%，远低于周围直井，含水上升率由18.83%下降到3.71%。例如PM－24H，日产油最高达745 t/d，无水采油期为1 a，至2011年3月累计产油49.6×104t。

5 结论

(1)P油田稠油储量大，开发初期采油速度低。利用水平井开发提高了采油速度和采出程度，加快了稠油储量动用。

(2)P2断块是层状强边底水高凝油油藏，直井开发时边水指进和底水锥进快，含水快速上升，堵水措施后下部油层储量难以有效动用。利用水平井开发有效挖潜了堵水措施后下部储层的剩余油，并且抑制了底水锥进速度，减缓了含水上升。

(3)水平井是开发P油田稠油油藏和高凝油油藏的有效手段，可提高采收率、改善开发效果、经济效益显著，可进一步推广应用，也为类似油藏的开发提供了借鉴作用。

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Research and application of horizontal well technology for large complex sandstone oilfields in Sudan

FENG Min，WU Xiang－hong，LI Jie，HUANG Qi－ zhi
(Research Institute of Petroleum Exploration＆ Development，PetroChina，Beijing 100083，China)

The P oilfield is a supergiant integrated oilfield in Sudan．In the initial production period，the oilfield had adopted fast production strategies such as large well spacing，commingled production from long interval and high production rate from sporadic wells，which had resulted in rapid water cut rising，uneven producing degree of reserves，and serious interlayer interference．Therefore，the applicability of horizontal wells has been researched respectively for massive heavy oil reservoirs with bottom water and laminated high pour－ point oil reservoirs with edge/bottom water，and the design parameters of horizontal wells have been optimized according to the oilfield development status and reservoir characteristics．The horizontal wells arranged in the P oilfield according to the research results have been successful，accelerated heavy oil and high pour point oil recovery，inhibited edge water fingering and bottom water coning，and improved single well production and oilfield recovery factor．

horizontal well;applicability;massive heavy oil reservoir with bottom water;multilayered high pour point oil reservoir with edge/bottom water;P oilfield;Sudan

TE345

A

1006－6535(2012)02－0097－04

20110610;改回日期：20110925

国家科技重大专项“苏丹3/7区高凝油油藏高效开发技术”(2008ZX05032－003)

冯敏(1981－)，女，工程师，2004年毕业于中国石油大学(华东)油气储运专业，2007年毕业于西南石油大学油气田开发专业，获硕士学位，现从事油气田开发工作。

编辑孟凡勤