低渗透油田合理井距确定方法研究——以N油田为例

朱　伟

(中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124010)

低渗透油田合理井距确定方法研究

——以N油田为例

朱伟

(中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124010)

摘要：针对低渗透油田合理井网密度问题，从开发技术条件与经济效益两个方面出发，考虑启动压力梯度影响，采用势的叠加原理，建立了油水两相稳定渗流时的技术极限井距模型，并推导出不同注采压差下技术极限井距与含水饱和度、含水率以及储层渗透率的关系。根据N油田采收率与水驱控制程度、井网密度的关系，考虑销售收入、开发投资的将来值、维修及管理费用等，运用曲线交会法计算出不同油价对应经济极限井网密度及经济合理井网密度。N油田目前开发阶段反九点井网210 m井距小于技术极限井距，仍有加密潜力。

关键词：低渗透油田；合理井距；极限井距；启动压力梯度

1油田概况

N油田为一低孔低渗油藏，动用含油面积5.4 km2，石油地质储量743.76×104t，储层平均孔隙度11.7%，平均渗透率26.7×10-3μm2，1988年投入开发，1991年转注水，2002年实施分层系注水调整。目前全区平均含水率90%左右，处于高含水阶段，全区油井开井82口，水井开井21口，采出程度15.01%。储层岩性致密、微孔喉较多、比表面大、结构复杂，孔隙度、渗透率较低，流体与岩石表面的液固作用力强，水驱油过程存在启动压力梯度等原因，造成流体渗流阻力大，难以建立有效的压力系统，呈现出非达西渗流特征。N油田注水方式为反九点面积注水井网，采油井多，初期采油速度高，水驱波及面积大，井网调整灵活性强；但由于油层物性差，水井注水压力高，油井受效缓慢，产量递减快，开发效果不理想。

2井距影响因素分析

对于正方形反九点井网，井距J(m)与井网密度S(口/km2)关系为J=1000×S-1；因此，影响井网密度的因素即为井距影响因素。油藏工程理论及现场实践表明，注水开发油田注水方式不仅受到地质因素及工程因素影响，同时也受经济因素制约。因此，需从技术极限井距与经济极限井距两个方面来计算低渗透油藏合理井距。

2.1开发因素

(1)油水井数比的影响。油藏的注采井数比是井网部署的重要参数，当井网密度一定时，通过改变注采井数比改变油井受效情况，提高水驱控制程度，波及系数也随之增大。对于低渗透非均质油藏，提高注水波及系数的关键是采用合理的注采井数比，设计合理的井距。

(2)水驱控制程度。水驱控制程度指油水井连通厚度与油层总厚度的比值，水驱控制程度高，井网不需要加密，而要取得较好的开发效果，水驱控制程度需大于70%～80%，因此，需考虑现井网达到的水驱控制程度来确定合理的井网密度[1]。

(3)地层压力及储层非均质性的影响。由于储层非均质性影响，高渗层水淹状况严重；油层压力偏高，而低渗层水淹状况较差，剩余油富集，地层压力较低，对于单井来说，含水较高井地层压力大，产液能力强，油井见水后，易引起流压上升，同时使得低渗层生产条件恶化，形成倒灌现象，加剧了层内干扰和地层压力分布不均，因此，为开发低渗层，需加密井网。

(4)原油物性的影响。原油黏度对井网影响较大，黏度较高时，井网越密，产量越高；但当原油黏度较低时，其对井网影响较小，因此，原油黏度制约井网密度大小。

(5)剩余油分布影响。井网类型、井网密度、注采系统完善程度及注采强度都会影响剩余油的形成和富集，剩余油分布与井网调整是相互依赖相互制约的，在井网调整加密时，必须进行剩余油平面及纵向的量化。

(6)油井配产制度。油井产量低往往是由于井距过大造成渗流阻力过大，使得流体不具备足够的能量从水井流入油井井底，此外，油田开发必须在设备完好期间采出可采储量的主要部分，若以较高的配产制度开采，虽能缩短回收周期、提高经济效益，但所配产量同时受到油田地质状况、水驱波及状况、注采井网密度的制约。井网密度越大，采油井越多，配产量越大，但单井可采储量会降低，投资增大，降低了经济效益。可见配产制度与井网密度关系密切[2]。

2.2经济因素

(1)原油价格。原油价格对井网密度影响较大，销售收入为油田的主要收入，油田经济效益跟原油价格相关密切。井网密度影响原油产量，当油价上涨时，通过加密井网，可提高原油产量，获取高收入；当油价下跌时，关停产量较低井，减少经济损失。

(2)生产投资。生产投资包括生产过程消耗的材料、工资支出、钻井费用、建设费用等。井网密度越大，投资成本越高，油田所获利润会相应降低，当油井产能较低而投资成本较高时，应减小井网密度。

3技术极限井距

针对N油田低渗油藏特点，采用势的叠加原理求解油水两相稳定渗流时的技术极限井距。对于低渗透油藏要考虑启动压力梯度[3]。以一源一汇注采系统为研究对象，根据叠加原理，地层中任意一点A的势为：

(1)

油井与水井井壁处的势为：

(2)

(3)

将式(2)与式(3)相减整理后得到：

(4)

当等产量一源一汇系统满足产液强度q大于或等于0时，所求R即为技术极限井距：

(5)

适用于油水两相渗流时的启动压力梯度计算公式为[4]：

(6)

式中：Po——油井井底流压，MPa；Pi——水井注入压力，MPa；λ——启动压力梯度，MPa/m；R——注采井距，m；rw——水井井筒半径，m；K——渗透率，10-3μm2；μw——水相黏度，mPa·s；μo——油相黏度，mPa·s；Sw——开发到某一时刻的含水饱和度，小数；Swc——束缚水饱和度，小数；Sor——残余油饱和度，小数；Swn——归一化的含水饱和度，小数；a,b——启动压力梯度回归系数。

分流方程为：

(7)

根据相渗曲线，不同含水饱和度对应Kro、Krw，可得出与含水饱和度对应含水率，根据(5)、(6)式得出极限井距与含水饱和度关系，因此，可求得不同含水率条件下的极限井距(表1)。

由计算结果可知，在储层渗透率一定时，随含水率升高，技术极限井距增大。这是因为含水饱和度的降低引起了含水率下降，一方面水相使得储层渗

表1　不同注采压差下技术极限井距与含水率的关系

透性提高，另一方面启动压力梯度降低，因此，技术极限井距增大[5]。在相同渗透性及含水饱和度条件下，随注采压差的增大，储层可动流体流动能力增强，技术极限井距增大[6-7]。

根据N油田取心井启动压力梯度实验结果，回归得出a=1.4215,b=0.9。N油田束缚水饱和度为0.36，残余油饱和度为0.35，地层原油黏度76.3 mPa·s，水相黏度为1 mPa·s，将各参数带入(5)、(6)式中，得出技术极限井距与储层渗透率关系曲线(图1)。

图1　不同驱动压力下技术极限井距与渗透率关系

可以看出，当油水井注采压差及储层含水饱和度一定时，技术极限井距随渗透率升高而增大，主要是因为储层渗透率升高，启动压力梯度降低，渗流阻力减小，使得技术极限井距增大。N油田当前含水率90%，储层渗透率26.7×10-3μm2及注采压差25 MPa下对应技术极限井距为162 m，该井距小于目前反九点210 m井距，因此，N油田仍具有井网加密的潜力。

4经济约束井网密度法

本文采用经济极限井网密度和经济最佳井网密度法确定井距合理值[8]。

4.1经济极限井网密度

经济极限井网密度指在一定油价下，油田盈利为0时的井网密度。要保持盈利，油藏井网密度必须小于经济极限井网密度[9]。

最终采收率与井网密度关系为：

ER=ED×e-a/s

(8)

式中：a——井网密度系数，口/km2；ED——水驱油效率，小数；ER——采收率，小数；S——井网密度，口/km2。

开发期限内原油销售收入的将来值(V1)为：

V1=G[NEDe-a/s/t][(1+i)t-1]/i

(9)

式中：G——原油价格，元/t；i——贴现率，f；N——原油地质储量，104t；t——开发期限，a。

开发投资的将来值(V2)为：

V2=ASM(1+i)t-1

(10)

式中：A——含油面积，km2；M——单井总投资，元。

开发期限内维修及管理费用的将来值(V3)为： V3=ASP[(1+i)t-1]/i

(11)

式中：P——单井年维修及管理费用，元。

则净收入的将来值(V)为：

V=V1-V2-V3

(12)

当V=0时，S即为极限井网密度Slim。

4.2经济合理井网密度

盈利最大时对应的井网密度为合理井网密度。如果油田的井网密度小于最佳井网密度，通过井网加密可使油田获得更高的经济效益[10-11]。

4.3实例应用

N油田油藏驱油效率为50%，现阶段总井数为121口，含油面积5.4 km2，井网密度为22.41口/km2，预测采收率为17.8%，计算得到井网密度系数a=13.11。单井总投资160万元，维修管理及压裂费用30万元/年，贴现率0.05。用曲线交会法计算不同油价下极限井网密度及合理井网密度，结果见表2。

根据目前油价形势(2000元/t)计算，极限井网密度为51口/km2，合理井网密度为38.5口/km2，N油田目前井网密度为22.41口/km2，需加密87口井才能达到合理井网密度，可见井网调整空间很大。

表2　不同原油价格对应的合理及极限井距

5结论

(1)影响低渗透油田井距包括开发因素和经济因素。开发因素方面，地层压力低、水驱控制程度小、波及系数小、原油物性差、剩余油多、配产高的油田需缩小井距；经济因素方面，原油价格高、投资成本低时，可适当缩小井距，获得高经济效益。

(2)N油田当前含水率90%、储层渗透率26.7×10-3μm2及注采压差25 MPa条件下，对应技术极限井距为162 m，小于目前反九点210 m井距，因此，N油田仍具有井网加密的潜力。

(3)考虑原油销售收入、经营成本、油藏采收率与井网密度关系等因素，运用曲线交会法计算不同油价对应经济合理井网密度及经济极限井网密度。N油田目前井网密度为22.4口/km2，极限井网密度为51口/km2，合理井网密度为38.5口/km2，需加密87口井才能达到合理井网密度。

参考文献

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编辑：刘洪树

文章编号：1673-8217(2016)03-0123-04

收稿日期：2015-12-30

作者简介：朱伟，工程师，硕士，1982年生，2006年毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事油藏开发管理工作。

中图分类号：TE313

文献标识码：A