薄差储层有效动用井距和合理井排距比研究<br/>——以大庆油区杏六东块为例

薄差储层有效动用井距和合理井排距比研究
——以大庆油区杏六东块为例

2014-03-06刘义坤于倩男

油气地质与采收率 2014年1期

梁爽，刘义坤，于倩男，陈实，张宁

（1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆163318；2.中国石油吉林油田分公司采油工艺研究院，吉林松原138001；3.中海油能源发展有限公司钻采工程研究院，天津300452）

薄差储层有效动用井距和合理井排距比研究
——以大庆油区杏六东块为例

梁爽1，刘义坤1，于倩男1，陈实2，张宁3

随着油气田开发的深入，水驱开发的主要对象已由中高渗透层转变为薄差储层，薄差储层开发井网部署存在注采关系不完善、地层压力水平低、动用程度低等问题。以大庆油区杏六东块为例，通过油藏工程方法计算出不同渗透率条件下的有效动用井距，以流管模型为基础，求解菱形五点法井网不同井排距比的有效动用系数。结果表明，薄差储层的平均渗透率为12×10-3μm2，对应的有效动用井距为180 m，合理井排距比为1.8。数值模拟法验证结果表明，井排距比为1.8时，薄差储层的波及范围最大，见水最早，采出程度最高，与理论计算结果相符。

薄差储层渗透率有效动用井距井排距比

大庆油区杏六东块于19世纪60年代投入开发，先后部署了基础井网、一次加密井网、更新调整井网和二次加密井网等4套开发井网，其中，二次加密井网以薄差储层为开采对象。薄差储层主要指厚度薄、层数多以及物性较差的表内薄层和表外储层，具有一定的储量潜力，其地质储量占总地质储量的比例大。研究区2006年完钻井水淹状况表明，表内厚层水淹状况严重，水淹比例达93.52%，但薄差储层仍具有一定潜力。1996—2013年二次加密井网采用250 m×200 m的五点法面积注水，但仍存在局部油水井数比偏高、注采井距偏大、地层压力低、油层动用程度低等问题。有效动用井距和合理井排距比的确定是影响油田开发的重要因素［1-4］，笔者运用不等产量一源一汇公式和基于流管模型推导出的有效动用系数公式对有效动用井距与合理井排距比进行了研究，以期为更好地开发薄差储层提供参考和借鉴。

1 有效动用井距的确定

假设均质无限大地层中存在注入量和产出量不等的1口注水井和1口生产井，根据势的叠加原理可推导出注采井间的驱动压力梯度为

式中：GD为驱动压力梯度，MPa/m；pe为地层压力，MPa；pwf为生产井井底压力，MPa；R为注采井距，m；r为地层中任意一点与注水井的距离，m；rw为井筒半径，m，取值为0.1；pinf为注水井井底压力，MPa。

由注采井之间的驱动压力梯度（图1）可以看出，驱动压力梯度在注水井和生产井附近较大，而距离注采井越远，驱动压力梯度越小，注采井之间必然存在最小驱动压力梯度，当最小驱动压力梯度克服启动压力梯度时，才能建立注采关系，此时对应的井距即为最大注采井距［5-9］，也称之为有效动用井距。

图1 注采井之间的驱动压力梯度

由于二次加密井网的开采对象是薄差储层，在求取薄差储层有效动用井距时利用的是二次加密井网的数据，其注采压差为21.14 MPa，结合式（1）可得到注采井距与最小驱动压力梯度的关系（图2），最小驱动压力梯度随着注采井距的增大而减小，且二者呈现较好的幂函数关系。

图2 注采井距与最小驱动压力梯度的关系

薄差储层渗透率低，启动压力梯度对开发该类储层有不可忽视的影响［10-17］，通过启动压力梯度测试实验，得到其与渗透率的关系为

式中：λ为启动压力梯度，MPa/m；K为渗透率，10-3μm2。

薄差储层的平均渗透率为12×10-3μm2，由式（2）可得，启动压力梯度为0.034 MPa/m。结合注采井距与最小驱动压力梯度的关系（图2）可知，当最小驱动压力梯度为0.034 MPa/m时，有效动用井距为180 m。以此类推可得到不同渗透率对应的有效动用井距（图3）。

图3 渗透率与有效动用井距的关系

2 合理井排距比的确定

由于启动压力梯度的存在，在一定井网井距和注采压差下，整个注采单元内不是所有流体都能流动，存在启动面积和启动角，启动面积为注水能驱替到的面积，启动角为有效驱替范围内注采井间流线与注采井连线的最大夹角，将启动面积与整个单元面积的比定义为有效动用系数［14］。当有效动用系数等于1时，单元面积内流体全部被驱替；当有效动用系数等于0时，则未被驱替。假设油水井间由一系列流管构成，根据流管模型推导的菱形五点法井网四分之一注采单元的有效动用系数为

式中：A为有效动用系数；L1为井距，m；α1，α2，β1和β2为注采单元的启动角，（°）；L2为排距，m。

当有效动用井距为180 m、井排距比分别为1.2，1.5，1.8和2时，根据式（3）计算的有效动用系数分别为0.689 2，0.839 5，0.988 3和0.989 1。有效动用系数均大于0.6，且随井排距比的增大而增加，说明在180 m的有效动用井距下，井排距比大于1.2时，薄差储层均能有效动用，但井排距比为1.8时，有效动用系数已接近1，进一步增大时，有效动用系数的增加幅度很低，考虑到井排距比越大，经济投入也越大，故认为薄差储层有效动用的合理井排距比为1.8。

3 数值模拟验证

利用数值模拟理想模型构建不同井、排距，模拟不同井排距比下薄差储层的开采情况，以验证求解的井距和井排距比的合理性。理想模型参数包括：X和Y方向网格步长均为10 m，纵向分为6个层位，单层有效厚度为0.4 m，渗透率为12×10-3μm2，孔隙度为0.25，原始含油饱和度为0.674，井距为180 m，采用一注四采模式，模拟井排距比分别为1.2，1.5，1.8和2时的含油饱和度（图4）。

由井排距比分别为1.2，1.5，1.8和2时模拟的含油饱和度分布（图4）及对应的开发指标（表1）可以看出，薄差储层厚度小，物性差，油井见水时间晚，采收率低；井排距比为1.2时，采出程度低，含水率低，油井受效慢，波及系数小，驱油效果差；井排距比为1.5和2时，见水时间和含水率相差不大，但井排距比为2时，采出程度较高，驱油效果较好；井排距比为1.8时，波及范围最大，见水最早，采出程度最高。

图4 不同井排距比时模拟的含油饱和度

表1 不同井排距比下的开发指标

4 结论

利用不等产量一源一汇方法，建立了最小驱动压力梯度与井距的关系，结合启动压力梯度与渗透率的关系，得到了不同渗透率条件下的有效动用井距，确定薄差储层的有效动用井距为180 m；根据流管模型推导菱形五点法井网有效动用系数的理论公式，计算不同井排距比下的有效动用系数，得出薄差储层的合理井排距比为1.8。数值模拟法验证结果表明，当井排距比为1.8时，薄差储层的波及范围大，见水最早，采出程度最高，与理论计算结果相符。

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