海上稠油油田井网密度与采收率关系研究*

耿站立 安桂荣 周文胜 许家峰 张伟 邓九果

(中海油研究总院)

海上稠油油田井网密度与采收率关系研究*

耿站立 安桂荣 周文胜 许家峰 张伟 邓九果

(中海油研究总院)

海上油田开发的核心目标是在平台寿命期内实现最大经济采收率，需要尽早确定合理的井网密度。在借鉴中国石油勘探开发研究院根据中国144个油田或开发单元的资料回归的井网密度与采收率关系式基础上，考虑稠油水驱规律及特点，对前述关系式的驱油效率项进行了校正，进而形成了适合海上稠油油田特点的井网密度与采收率关系式。海上稠油油田验证结果表明，校正后的井网密度与采收率关系式能够准确描述不同井网加密阶段的标定水驱采收率的变化趋势。

海上稠油油田水驱井网密度采收率

海上油田开发一般首先采用相对较稀的井网、多层合采合注的模式投产，随着勘探开发的深入，在不同阶段进行井网加密调整，从而不断改善油田开发效果并提高最终采收率。制订合理的开发技术政策、分析加密潜力的前提是建立正确的采收率与井网密度关系。前苏联著名学者谢尔卡乔夫建立了采收率和井网密度关系式［1］;中国石油勘探开发研究院在此基础上根据中国144个油田或开发区块的资料，按地层条件下原油流度分级回归出了5个区间的采收率与井网密度关系式［2］。目前海上陆相油田大多处于中低含水阶段，没有足够多(特)高含水油田样本数据来建立井网密度与采收率关系式，因此要借鉴中国石油勘探开发研究院所回归的关系式来研究海上油田井网密度与采收率之间的关系，但又不能完全照搬，须做进一步的改进和校正。

1 对谢尔卡乔夫公式的讨论

根据前苏联学者谢尔卡乔夫的研究，不同井网加密阶段的井网密度与最终采收率有如下关系:

式(1)中:ER为最终采收率，f;ED为水驱油效率，f;S为井网密度，口/km2;a为井网指数，决定于油层连通性、水油流度比、非均质特征等。

中国石油勘探开发研究院分析了国内144个注水开发区块或油田实际资料［3-4］，按照流动系数的不同，回归得出驱油效率关系式及井网指数与流度关系式，即

式(2)、(3)中:ED变化范围为0.403 5～0.603 1;Ka为空气渗透率，mD;μo为地下原油粘度，mPa·s;r为相关系数;Ka/μo为地下原油流动系数，变化范围为(5～600)×10－3μm2/(mPa·s)。

因此，中国石油勘探开发研究院所回归的井网密度与最终采收率经验公式可以表示为

式(4)中的驱油效率(ED)与体积波及系数(e－a/S)的系数能很好地适应我国以内陆湖盆中的河流砂体沉积为主的储集层岩性变化大、非均质严重、延续性差和多断层的特点。因此，只要能准确地求取研究区块或油田的空气渗透率和地层原油粘度，就可以确定该区块或油田的井网密度与采收率之间的关系。

但是，目前海上陆相油田大多处于中低含水阶段，没有足够的(特)高含水期油田样本数据来研究海上油田的井网密度与采收率关系，因此，需要借鉴中国石油勘探开发研究院回归的井网密度与采收率关系式，但须做改进与校正。

以下是对谢尔卡乔夫公式的体积波及系数(e－a/S)与驱油效率(ED)进行的讨论:

(1)中国石油勘探开发研究院研究的国内144个注水开发区块或油田均为以内陆湖盆中的河流砂体沉积为主，由此回归的体积波及系数(e－a/S)在陆相沉积油田具有广泛实用性，本文的研究对象——海上稠油油田也均为陆相沉积，因此式(4)的体积波及系数(e－a/S)项可以描述海上稠油油田的井网密度与体积波及系数关系。

(2)从经济意义来说，式(4)中的驱油效率应对应于含水率98%时的驱油效率(ED0.98)，但实际上采用了含水率为100%时的驱油效率(ED1.00)。回归式(4)所用区块或油田的地下原油粘度基本上都是在20 mPa·s以下，对于这样的油田来说，ED0.98与ED1.00相差不大，其误差可以在式(4)中转移到井网指数a的系数中去;但对于地下原油粘度大于50 mPa·s的海上稠油油田来说，ED0.98与ED1.00相差很大，不能通过井网指数a的系数来弥补，因此须对驱油效率(ED)项进行校正。

2 对谢尔卡乔夫公式的校正

基于上述讨论，以海上Q油田为例进行校正。该油田平均地下原油粘度为169 mPa·s，其典型的油水相对渗透率曲线如图1所示。在此假定(如此假定的原因将在下文述及)地下原油粘度为20～200 mPa·s时对应的相对渗透率曲线均如图1所示，分别计算出了地下原油粘度为20～200 mPa·s下含水率为98%时的驱油效率ED0.98，并以地下原油粘度为20 mPa·s时的驱油效率为基准计算出了其他粘度值对应的驱油效率的校正系数α(图2)。由图2分析可知，地下原油粘度越大，驱油效率ED0.98越小，由于式(1)中ER与ED同比变化，因而式(1)中ED取ED0.98值和ED1.00值对ER影响很大。

图1 海上Q油田典型油水相对渗透率曲线

图2 驱油效率ED0.98校正系数与原油粘度关系

驱油效率ED0.98的校正系数α与地下原油粘度之间的关系可以表示为

因此，校正后的中国石油勘探开发研究院经验公式可以表示为

关于前文述及的假定“地下原油粘度为20～200 mPa·s时对应的相对渗透率曲线均如图1所示”，从渗流理论的物理意义来说，该假定不尽合理，笔者也尝试收集海上各稠油油田的不同地下原油粘度下的油水相对渗透率曲线，并按照前文的方法计算不同地下原油粘度下的驱油效率ED0.98，进而计算相应的驱油效率ED0.98的校正系数，但由于海上稠油油田相关数据资料较少，并无明显的统计规律，因此笔者直接采用上述假设研究了海上稠油油田驱油效率ED0.98的校正系数与地下原油粘度之间的关系。

3 新方法的验证

图3 海上S、Q、L、B油田不同方法得到的驱油效率对比

为了证明该校正方法的适用性，笔者在海上S、Q、L、B等稠油油田(原油粘度分别为55、169、146、80 mPa·s)分别进行了验证，如图3所示，校正后的驱油效率ED0.98值均明显小于室内实验测定的驱油效率ED1.00值，但与式(2)计算的驱油效率ED1.00值接近;另外，根据式(6)计算的海上S、Q、L、B油田的不同井网调整阶段的采收率与实际标定值比较接近，说明式(5)的校正方法比较可靠。下文以Q油田为例进行详细论述。

Q油田构造比较平缓，含油面积为11.4 km2，主力含油层段为明化镇组与馆陶组，明化镇组为曲流河沉积，馆陶组为辫状河沉积，钻遇单层砂体基本为复合河道砂岩体，属正韵律和复合韵律;储层物性好，属高孔高渗储层，孔隙度25%～45%(平均值35%)，渗透率100～11 487 mD(平均值3 000 mD);油藏类型为受岩性影响的构造油藏，地下原油粘度在22～260 mPa·s之间。该油田于2001年10月投入开发，目前有油井42口、水井8口，采用反9点井网，井距350～500 m，日产油1 205 m3，综合含水82.1%，采油速度1.05%，采出程度7.72%，标定采收率15.1%。经过10年“少井高产”模式的开发，该油田平面和层间矛盾逐渐暴露，为此编制了综合调整方案，拟增加23口水平调整井和13口定向注水井，方案标定采收率25.6%;同时为了研究该油田“技术”加密潜力，按照陆地油田开发模式和经济评价界限提出了3套虚拟开发方案，标定采收率分别为32.8%、35.8%和34.3%，并根据式(6)计算了不同调整阶段(包括3个虚拟开发方案)的校正采收率(表1)，其中实验室测定的平均驱油效率ED1.00为68%，校正后的驱油效率ED0.98为46%。

表1 海上Q油田不同方案预测采收率与校正采收率对比

由表1可知，不同井网调整阶段的标定采收率与校正采收率非常接近，因此，通过校正后的采收率经验公式可以很容易根据稠油油田的室内测定驱油效率、平均渗透率、平均地下原油粘度及井网密度计算其采收率，为科学评估海上稠油油田井网“技术”加密潜力提供了简便工具，在此基础上结合经济评价方法可以进一步评估海上稠油油田井网“经济”加密潜力。

4 结论

(1)对某一具体稠油油田来说，地下原油粘度越大，驱油效率ED0.98越小;由于ER与ED同比变化，因而ED取ED0.98值和ED1.00值对ER影响很大。

(2)验证结果表明，通过校正后的采收率经验公式可以很容易计算海上稠油油田的水驱采收率，为科学评估海上稠油油田井网“技术”加密潜力提供了简便工具，在此基础上结合经济评价方法可以进一步评估海上稠油油田井网“经济”加密潜力。

［1］Щелкачеввн．Влияние на неφтеотдачу плотности сетки скважин и их размещения［J］．Неφтяное Хозязйство，1974，(6):26-29．

［2］李道品．低渗透油田高效开发决策论［M］．北京:石油工业出版社，2003．

［3］邵运堂，李留仁，赵艳艳，等．低渗油藏合理井网密度的确定［J］．西安石油大学学报:自然科学版，2005，20(5):41-44．

［4］刘世良，郑应钊．确定老油田合理井网密度和极限井网密度的新方法［J］．新疆石油地质，2004，25(3):310-311．

A research on the relationship between well pattern density and recovery factor in offshore heavy oilfields

Geng ZhanliAn GuirongZhou Wensheng Xu JiafengZhang WeiDeng Jiuguo
(CNOOC Research Institute，Beijing，100027)

For the development of offshore oilfields，its core goal should be to achieve the maximum economic recovery factor during the life of an offshore platform，and it is required to determine the reasonable well pattern density．A regression expression of the relationship between pattern density and recovery factor was found for the data from 144 oilfields or developing units by Exploration and Production Research Institute，CNPC．The term of oil displacement efficiency in this regression expression，however，was revised by considering water drive behavoirs of heavy oil，thus resulting in a new expression of the relationship between pattern density and recovery factor for offshore heavy oilfields．Its application in some offshore heavy oilfields has demonstrated that the new expression can exactly describe the changes of the nominal water-drive recovery factor at different development stages of the oilfields．

offshore heavy oilfield;water drive;well pattern density;recovery factor

2011-10-26改回日期:2012-02-16

(编辑:杨滨)

*国家科技重大专项“海上油田丛式井网整体加密及综合调整技术(编号:2011ZX05024-002)”部分研究成果。

耿站立，男，工程师，2008年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发工程专业，获博士学位，现主要从事油气田动态分析及开发规划研究工作。地址:北京市东直门外小街6号海油大厦(邮编:100027)。E-mail:gengzhl@cnooc．com．cn。