底水砂岩油藏水平井开发机理研究

孔德峰?陈婷?闫保梅?谭岳

=摘 要：对于底水油藏，在分析和预测水平井产量及出水动态时，重点考虑的影响因素包括：储层的非均质性、隔夹层发育程度及位置、储层渗透率、油水粘度、油井井眼轨迹、水平段位置及长度、单井配产、井网井距等因素对其影响，对于存在应力敏感的储层，还应当考虑应力敏感对产量及出水动态的影响。

关键词：底水；水平井；开发机理

一、水平井出水特征研究

1.水平井出水原因

水平井出水的原因大致可以概括为以下四个方面：

（1）地质因素。裂缝性油藏水平井开采，地层水沿与水平段连通的裂缝进入油井是裂缝油藏常见的出水形式。在开采初期裂缝是油的通道，后来油层压力降低，裂缝变成了水的通道，一个月甚至几天之内，产水急增，产油骤减。

（2）油水性质。油水密度差对底水脊进生产压差的影响规律是随着油水密度差的减小，临界生产压差呈线性减小，油井容易出水。由于稠油密度高，油水密度差小，因此稠油水平井越容易出水。

（3）井身结构。底水油藏水平井位置越靠近油藏的底部，临界生产压差越小，产生水锥的临界速率很低，越容易“水淹”。当水平井以较高速率生产时很易诱发水锥。

（4）工作制度及措施不当。随着开采时间的延长，水平井的临界产量会越来越小，出于经济效益的考虑，水平井的产量不能始终控制在临界产量以下，到一定时候，其产量要大于临界产量，油井见水。在进行增产作业或生产过程中易使油层与水层连通而造成油井含水上升。

2.水平井出水特点

（1）水平井含水上升较快，容易造成油层过早“水淹”。

（2）水平井容易底水脊进，诱发水锥出现。

3.水平井出水类型

（1）底水脊进。根据出水区域在水平段上的分布，底水脊进又分为点状、线状和曲面状。由于同一层位的垂向渗透率，或者水平段轨迹高低起伏，底水脊进的油藏早期底水首先从高垂向渗透率的区域，或者接近油水界面的拐点进入油井，所以初期以点状见水为主，在水平井生产上表现为含水率上升相对缓慢；如果油层纵向是均质的，井身轨迹呈直线，底水均匀脊进，就形成线状出水。油井一旦见水，含水率上升很快，产油量明显下降；如果底水能量充足，油层渗透性较高，油井的产量较大，线状见水就会发展成曲面出水。根据水平井出水层段的不同，底水锥进又可以分为根部水淹、中部水淹、端部水淹三种。

（2）裂缝突进。地层水沿与水平井段连通的裂缝进入油井也是非均质裂缝性油藏常见的出水方式。在低渗致密储层、天然裂缝储层开发过程中，期望钻遇更多的裂缝，此时，相当于井底超完善，在开采初期具有高的产量。但有无限导流能力的裂缝开采初期是油流通道，随开发过程的进行，油层压力降低，裂缝开始变为水流通道，这种类型的水平井见水后，产水骤增，而产油量则迅速减少。

4.水平井水淹模式分类

（1）线状见水整体水淹模式：当储层物性好、油水粘度比低、生产压差相对较小时，水平井符合线状见水整体水淹模式，即油水界面向水平段均匀推进，底水波及范围大。与同一油藏内其它水淹模式下的水平井相比，线状见水整体水淹的水平井无水期较长，无水累积采油量大，无水期开发效果好。当水平段轨迹相对平滑时，水平井一旦见水就意味着整个水平段几乎同时见水，见水后含水上升快、中低含水期短、迅速进入高含水期等特点，表现出所谓的“暴性水淹”；当水平段轨迹起伏较大时，见水后含水上升相对缓慢、低含水期较长等特点。

（2）点状见水逐步水淹模式：对储层非均质较强、油水粘度比低、生产压差相对较小的底水油藏符合点状见水逐步水淹。对于油藏物性和流体物性相对较好，见水后底水波及范围逐步扩大，直到水平井完全水淹。该模式下此类水平井在动态曲线上表现为见水后含水率上升速度缓慢。中低含水期较长。低含水累产油很大，中低含水期开发效果也较好。当储层物性和流体性质较差时，在高含水后期仍具有较大的稳产能力。

（3）点状见水部分水淹模式：储层非均质性强、油水粘度比高、生产压差较大的水平井符合该模式。主要表现特征是底水过早突破，无水期开发效果较差；见水后由于非均质性和流体性质的影响，原油渗流阻力大，形成水淹通道，使得见水后底水不能有效地扩大波及范围，最终导致水平段出现部分水淹，开发效果较差。

二、水平井开发机理研究

利用数值模拟技术，分别模拟储层渗透率（平面、垂向、级差以及近井储层的污染或改善）、夹层（渗透性、产状、位置、大小、遮挡程度）、水平段轨迹（长度、避水高度）以及稳油控水措施（提液、控液、排水、堵水、侧钻）等对水平井产出特征的影响，主要通过含水率的变化规律研究底水油藏水平井的开发机理。

1.地层渗透率对水平井产出特征的影响

（1）储层渗透率。对于较低渗透率，大部分原油将在较高含水阶段采出，对于较高渗透率，大部分原油将在中高含水阶段产出。

（2）垂向渗透率。优选垂向渗透率较低的区域布井，对于垂向渗透率较高的情况下，要注意控液，降低由于生产井生产压差对底水锥进的影响。

（3）近井渗流条件的改变。1）近井污染：相对于自然裸眼完井，衬管完井和筛管完井都增加了井眼渗流条件的不完善性，可以视为近井污染；此外，与储层岩石不配伍的工作液漏失，也会导致近井污染；2）完井方式：目前工区水平井的完井方式主要采用割缝衬管完井和尾管射孔完井。从渗流机理上，射孔完井相当于改善了水平段近井储层的渗透率。与近井增产措施改善局部渗透率的机理类似，只是对近井渗透率的改善幅度存在差异。

2.夹层对水平井产出特征的影响

利用水平井开发底水油藏时，储层内的夹层对水平井的渗流会产生屏障作用，由于夹层的存在，储层中流体需要绕过夹层才能到达井筒，夹层的存在使其流线增加，减缓了油藏的开发进程，降低开发效果；但从抑制底水的角度，夹层的存在也延长了底水的锥进，其无水采油期和低含水开采期相应得到延长，夹层的存在将有利于提高底水油藏的开发效果。

从渗流机理上分析，夹层对垂向流动的阻碍作用，并不是取决于夹层的垂向渗透率，比如，夹层的垂向渗透率为1mD，如果储层渗透率也为1mD，那么这个夹层相对于这个储层的垂向流动是不能起到任何阻碍作用的，但如果储层的渗透率为100mD，夹层的垂向连通性只有储层渗透率的1%，对垂向流动的阻碍作用是显而易见的。

夹层的垂向连通性越差，越能够延缓底水的锥进，降低见水时间和含水率的上升速度；阻隔作用最显著的是夹层渗透率低于储层平面渗透率5%的时候，也就是当储层渗透率大于夹层20倍，夹层才能明显阻隔底水的锥进。