断块油藏油水过渡带油井部署界限研究
2015-10-31陈民锋唐湘明孙东升
吴 丽,陈民锋,唐湘明,孙东升
(1.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 昌平 102249;2.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院,江苏 扬州 225009)
断块油藏油水过渡带油井部署界限研究
吴 丽1,陈民锋1,唐湘明2,孙东升2
(1.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 昌平 102249;2.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院,江苏 扬州 225009)
断块油藏油水过渡带储量丰度小,井网控制程度低,储量较难有效动用。通过研究断块油藏油水过渡带含油饱和度分布、油井产出规律,考虑经济因素的影响,提出了确定油水过渡带油井投产经济技术界限的方法,理清了油水过渡带产油能力、储量丰度等地质条件与投产经济技术界限的关系。基于实际油田特点和开发要求,建立不同条件下油井投产经济技术界限图版。该图版可以指导断块油藏油水过渡带调整井部署。
断块油藏 油水过渡带 产油能力 储量丰度 收支平衡法 经济技术界限
油水过渡带一方面因储量丰度低、有效厚度较小、油井产量较低等因素,储量未能有效动用;另一方面,因含油带窄,受经济技术条件限制无法部署有效井网,注水井排到油水边界多存在无井网控制的空白区带,对油藏的控制程度差、油藏采收率低[1]。为完善油水过渡带开发井网,提高开发井钻井成功率,必须建立反映油水过渡带特点的油井投产经济技术界限,来指导过渡带油井的部署。
目前针对过渡带开发的井网部署经济界限的研究较少。本文通过分析过渡带油水分布特点及产出规律,基于JS油田W断块过渡带实际参数,利用收支平衡法,从日产和累产两个方面对该区进行了过渡带油井投产经济技术界限研究。研究成果可用于指导油水过渡带经济有效布井,防止过渡带内原油外流,更多挖潜过渡带顶层剩余油及井间剩余油,提高过渡带剩余油的产出效率。
1 过渡带油水分布特点及产水规律
通常认为,油水过渡带主要是指构造低部位临近油水边界区带,或者是注水井与油水边界之间无井控制的区带[2]。笔者定义油水过渡带为油藏原始井网边部井排(含油内边界)至原始油水界面(含油外边界)之间的区域(图1中①+②区)。油水过渡带属于油水同层,且过渡带岩性、物性、含油性都较纯油区差[3],油水运动关系较为复杂。过渡带顶宽底窄,含油饱和度在纵向上的分布差异明显:①区从顶面到底面都是满含油,而②区随着深度的增加,含油饱和度降低。
图1 油藏过渡带剖面
1.1过渡带油水饱和度分布、变化特点
过渡带油水饱和度分布受有效厚度、倾角、毛管力、粘度等多方面因素的影响,不同油藏过渡带油水分布、运移规律不同[4-5]。
基于W断块油田基础数据及油田的相对渗透率曲线与毛管力曲线,计算得到原始条件下油藏饱和度,随距含油内边界的距离的变化关系曲线(以内含油边界为原点),如图2所示。
图2 过渡带饱和度分布曲线
由图2可知:在原始条件下,纯油区含油饱和度较大,但从内含油边界到纯水区之间还有一段含油饱和度相对较高的区域(其平面宽度约为160 m),即:原始条件下,油藏过渡带含油饱和度相对较大,过渡带仍具有一定的储量。
在实际油藏开发中,原始井网采油井大量开采纯油区原油,同时注水井造成纯油区原油向过渡带外溢。可以预知:油藏基于原始井网生产较长时间后,纯油内区含油饱和度将大大降低,而过渡带会有大量剩余油富集(见图2虚线)。
1.2过渡带油井产出规律
过渡带采油速度低、产量递减快,油井一投产即表现为油水同出,综合含水上升速度快,开发效果较差。且井网对过渡带的控制程度差,储量较难动用。在过渡带的不同位置,油水相对流动能力差异明显,油水产出规律复杂。
为了定量研究过渡带各点的产出规律,通过相渗分析,基于含水率公式计算得到油井产油率:
(1)
基于W断块油田基础数据,通过式(1)计算得到过渡带产油率随距内含油边界的距离的变化关系曲线,如图3所示。
图3 过渡带产油率变化曲线
由图3可知:在原始条件下,在距离内含油边界较近的过渡带区域,油井产油率较大产油能力较强,具有一定的开发潜力。
2 过渡带调整井部署界限的确定
油井投产经济技术界限,是指扣除新井运营期间变动操作成本及相关税金后的收益,正好能抵消新井投资及运营期间固定操作成本的产量[6]。
油井投产经济技术界限须同时考虑两个条件:油井初始日产油界限Qom与累产油界限Npm,即:新井初始日产油量要大于新钻井投入与产出平衡所要求的最小值,评价期内的累积产油量要大于收益正好能抵消成本时对应的产量。
油井初始日产油界限Qom与累产油界限Npm,受原油价格和开发方式、钻井井深和日常操作成本等的影响,而过渡带调整井部署界限的确定步骤如下:
①根据收支平衡法,基于实际油田经济参数,求取油井初始日产油界限Qom、累产油界限Npm(评价期内),作为单井投产和布井的基础条件。
②基于油井初始日产油界限Qom,通过产量公式和过渡带产水规律,计算满足日产界限的储层条件——油井产油能力。
③基于累产油界限Npm,考虑油井综合递减和评价期内的累积产出量,计算满足累产界限的储层条件——油井有效控制储量。
2.1基于收支平衡法确定油井生产经济界限
确定油水过渡带油井投产经济技术界限的基本方法是基于经济学中的收支平衡法[7-8]。对于给定的油藏条件,在一定时间内(投资回收期6a),单井(水平井、直井)关井时的日产油量、累计产油量,都能够超过油井初始日产油界限Qom与累产油界限Npm。
根据收支平衡法计算油井初始日产油界限Qom与累产油界限Npm的计算公式如下:
钻井投资+其它投资=∑[产油收入-产油成本-注入成本-年操作费用][1+i]-t
(2)
基于JS油田W断块基础数据,考虑不同的油价范围,采用直井注水开发(实际动态统计综合递减率为15%)条件下,计算该区油井生产经济界限,计算结果如表1所示。
表1 油井生产经济界限计算结果
2.2满足初始日产油限制的布井条件
在油价、平均井深、平均递减率、操作成本以及稳产期一定的条件下,求取满足油井初期日产经济界限的储层条件。考虑油水相对渗流能力,过渡带油井产量公式可表示为:
(3)
则产油量为:
(4)
用单井产油能力指数来评价过渡带单井的产油能力。其定义如下:
(5)
通过分析不同单井产油能力指数条件下,油井可达到的初始日产油量。得到满足油井初始日产油界限Qom的储层条件——产油能力指数范围。
2.3满足累产油限制的布井条件
部署油井时,要求单井控制区域内的累积产量,要大于油井累产油界限Npm。
累积产油量表达式为:
Np=NoEVED
(6)
式中单井驱油效率ED、单井控制储量No的计算公式如式(7)、式(8):
(7)
No=Ahφ(1-Swc)ρo/Boi
(8)
其中A为单井控制面积。
而Ev采用五点法井网单井波及系数的计算公式(式(9))来计算[9]:
(9)
通过分析不同单井有效控制储量条件下,油井在评价期内可达到的累积产油量,得到满足油井累产油界限Npm的储层条件——过渡带单井有效控制储量范围。
在实际运用中,根据单井有效控制储量要求,基于储层的储量丰度分布,确定满足累产油限制的调整井井距、排距取值范围。
3 W断块过渡带投产界限图版制作 及应用
3.1 JS油田基本参数
JS油田W断块过渡带目前采用直井注水开发,该区相关参数取值如下:井深1 500 m,钻井成本2 000 元/m,操作费100万元/井。按着原油销售价格(80美元/t),要求6a内收支平衡时(i=0.068),可计算得到水驱开发单井初期日产油界限2.58 m3/d,累产油界限0.41×104m3。
3.2满足日产油界限的图版制作
据油田基本参数,计算不同产油能力指数下油井日产油量—含油饱和度及不同含油饱和度下单井日产油量-产油能力指数关系图版,见图5。
由图4可知:随着含油饱和度及产油能力指数的增加,单井日产油增加。相比于纯油区,过渡带含油饱和度低,要使过渡带满足经济投产界限,则要求提高产油能力指数。
图4 不同含油饱和度、不同产油能力指数下油井初始日产油与日产油界限图版
该图版可预测不同单井产油能力指数的油井在不同含油饱和度区域将获得的日产油量,从而得到满足油井初始日产油界限Qom的产油能力指数范围。对于JS油田W断块,要使含油饱和度≥0.45的区域全部投入开发,则必须要求产油能力指数>2,当产油能力指数小于0.8时,该区过渡带开发经济效益较差。
3.3满足累产油界限图版的制作
据油田基本参数,计算不同单井控制储量下单井累产油量-含油饱和度及不同含油饱和度下单井累产油量-单井控制储量关系图版,见图5。
由图5可知:随着含油饱和度及单井控制储量的增加,累产油增加。要使过渡带满足经济投产界限,则要求提高单井有效控制储量。
该图版可预测不同单井控制储量的油不同含油饱和度区域将获得的累产油量。从而得到满足油井累产油界限Qom的产油能力指数范围。对于JS油田W断块,要使含油饱和度≥0.45的区域全部投入开发,则必须要求单井有效控制储量≥6×104m3,当单井有效控制储量小于1.5×104m3时,该区过渡带开发经济效益较差。
图5 不同含油饱和度、不同单井控制储量下油井累产油与累产油界限图版
3.4油田开发应用分析
JS油田W断块纯油区已开发多年,区块饱和度分布已经发生变化。需要在调整开发前,评价油水过渡带开发潜力。用优势潜力综合指数λ来表征评价单元开发潜力的级别,λ取值范围为0~1,越接近1,说明开发潜力越大。
开发潜力评价的主要步骤如下:
①建立过渡带开发潜力评价指标体系。
根据潜力评价体系指标筛选原则,基于过渡带饱和度分布特点,选取反映满足日产和累产的要求的经济界限指标,建立过渡带开发潜力评价指标体系。
②计算优势潜力综合指数,确定过渡带不同区域开发潜力。
基于潜力评价指标体系,利用模糊聚类方法,计算优势潜力综合指数,并绘制潜力分布图(图6),从而确定过渡带优势开发潜力。
图6 JS油田W断块过渡带调整优势潜力指数分布
由图7可知:整体来看,纯油区的开发潜力还是处于比较高的状态,但在纯油区井网密度大,缺少布加密井的空间;而油水过渡带各区域的开发潜力差异较大。
③过渡带潜力分区,提出满足经济界限的区域调整部署建议。
将过渡带划分为3个开发潜力区,见图7。根据实际油藏条件与调整开发前剩余油丰度和产油能力指数分布(见图8),分别统计各区的产油能力指数、剩余油丰度。过渡带调整井井距、排距参考实际取值(井距250 m、排距150 m),根据不同潜力区的剩余油丰度分布,计算出对应各区的单井有效控制储量范围。
图7 JS油田W断块过渡带开发潜力分区
图8 JS油田W断块剩余油丰度(上图)和产油能力指数(下图)分布
根据不同潜力区的产油能力指数、单井有效控制储量范围,建立经济界限图版,得到各开发潜力区预期生产效果。在此基础上,根据理论调整井布井界限,提出针对性的部署建议及对应的部署策略,见表2。
表2 W2断块过渡带开发调整部署建议
由表2可知:3个开发潜力区中,区域1宽度较大,产油能力指数及单井有效控制储量均较大,具有较好的开发潜力,应该优先调整开发,为部署第一批调整井的有利开发区域。区域3局部封闭,但有相对较大的产油能力指数及单井有效控制储量,具有一定的开发潜力,建议在该区部署第二批调整开发井。区域2宽度较小,产油能力指数及单井有效控制储量均较小,建议适当增大调整井井距、排距,第三批调整开发。
4 主要认识
(1)与纯油区相比,虽然过渡带油水饱和度分布以及油水产出规律都较为复杂,但是过渡带仍具有一定的储量丰度与开发潜力。
(2)过渡带合理布井与井网部署难度较大,为了达到过渡带合理有效开发,须分析满足油井投产经济界限的储层条件,预测过渡带优势开发潜力区域——产油能力指数、单井有效控制储量较大的区域。
(3)利用收支平衡法可确定出单井初始日产油界限和累产油界限,由此制作油井投产经济界限图版。该图版可预测不同过渡带条件在不同井网及不同投产条件下,可达到的经济效益,并由此指导过渡带调整加密井网的部署,为油水过渡带开发提供理论依据。
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(王建年)
Economic and technological limits of well allocation for oil-water transitional zone in fault block reservoir
Wu Li1,Chen Minfeng1,Tang Xiangming2,Sun Dongshen2
(1.PetroleumEngineeringFaculty,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225009,China)
Due to low reserve abundance and control degree of well pattern,it is difficult to produce effectively reserves in oil-water transitional zone of fault block reservoir.On the basis of studies on oil saturation distribution and producing law of oil wells,considering economic influencing factors,a method determining the economic and technological limits of well allocation was proposed for the oil-water transitional zone in the fault block reservoirs.Using the method,it was discussed the relationship between the economical and technological limits and the geological conditions such as oil-producing capacity and reserve abundance,and so on.Based on characteristics and development requirements of practical oilfield,the economic and technical limit charts of oil-well production were established under various conditions.The charts can provide guidance to the effective deployment of adjusting wells in the oil-water transition zone of the fault block reservoir.
fault block oil reservoir; oil-water transition zone;production capacity;reserves abundance;balance method;economic and technological limits
10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.009
TE324
A
2015-06-28;改回日期2015-07-29。
吴丽(1990—),女,在读硕士研究生;现主要从事油气田开发研究,电话:13391596907,E-mail:wuliswpu@163.com。