水平井开发优势以及研究现状

郭守帅

一、井开发复杂油藏的优势

水平井概念很早（1883年）就被提出，但从1928年才真正开始用于提高油井产量和采收率试验。但早期由于技术原因、高昂的钻井成本以及低油价等因素，水平井并未大范围应用。随着科学技术的进步，水平井的各项技术也有了突破，最重要的是当今人类对能源需求逐渐增大，复杂类油藏或特殊类油藏已经成为主要的开发目标。而水平井在此类油藏开发应用中展现出的优势以及自身所特有的的优点，成为了早期开发或后期调整以及采收率提高最有效的方法之一。

对比直井，水平井的优势和特点更为显著，我们可以根据油藏工程和采油工程相关理论分析如下：

（一）水平井能可以极大增加与地层的接触面积，使泄油区域面积增大，提高产量和采收率，并节约钻井成本，提高油田开发效果；同时也可解决定向井采油防砂、频繁作业等开发手段造成的产量低、含水上升高等问题。

（二）水平井在相同产量下，所需的生产压差比直井小，这在气顶油藏中特别明显，可更大限度的提高油环采收率。

（三）在地层能量充足、边底水活跃、压降小的边底水油藏中，利用直井开发会造成初期产量高而后期含水上升快，水锥现象严重；而采用产液量高、生产压差小的水平井进行开发能有效推迟水体锥进时间。

（四）利用水平井注水，有利于提高生产井和注水井之间的连通率，扩大注入水的波及体积，提高油田的采收率；同时也有利于减少不同砂体因不同注水距离而引起的井间注水阻力差异问题，有助于注水水线的均匀推进，减少层间矛盾，又能大幅度提高注入水的利用率。

这些年来，渤海地区陆续发现一批大气顶、窄油环、埋藏深的气顶油藏。这些油藏由于其油区平面上宽度较窄，纵向上油层厚度偏小，由过去国内外开发实践经验可知若用直井开发问题不少，如早期产能低、易于见气见水，最终采收率偏低等等。而由过去生产数据采用数值模拟水平井开发效果实验的结果和真实实践经验表明，相对直径来说，其较长的完井层段、较小的生产压差以及较大的泄油面积，能够有效抑制底水的突破入井或油井内的气窜程度[4]。因此，对此类气顶油藏采用水平井开发能获得较大的原油采收率和更大的经济效益。

二、水平井渗流理论研究现状

早期针对水平井的研究方向是关于水平井产能公式方面，通过假设不同的地层或开发条件，得到不同情况下水平井的产能公式，主要手段是采用解析法和数值模拟的方法获得产能公式并分析影响水平井开发效果的因素。

目前，水平井产能理论研究已经从单井分析扩展到多井多条件多因素影响下的水平井产能变化。如通过采用等值渗流阻力法获得了五点、七点法布井方式下水平井的产能方程；通过镜像反应原理，推导出无限大地层中针对底水油藏水平井井排的产能方程；针对多分支水平井通过保角变换与等值渗流阻力法推导了此类产能公式。

由水平井的采油指数公式可以看到，增大生产压差?P或在压差?P一定的情况下水平段长度的增大；又或者在生产压差?P和油藏渗透率各向异性一定时，增大Zw（即水平井距油气边界越近）；又或者在水平井垂向位置Zw和生产压差?P一定时，使渗透率各向异性比β（Kh/Kv）减小等等，这些变化均有利于水平井产量的增加。

但实际情况却更为复杂，因为影响水平井众多油藏或油井因素不是单独存在的，而是共同作用的，是互有联系的——如水平段的长度会影响到水平井的泄油面积大小和单井所控制的油藏经济合理的地质储量N，但它本身却也受到如油层厚度h、油藏渗透率K、孔隙度?、油藏原油性质（如粘度μ、密度ρ等）、单井或全油藏的产能需求和实施的采油速度等多种因素的影响；又如水平段的方位，其不仅其受到砂体延伸方向、渗透率各向异性程度的影响，若油藏中有裂缝，还需考虑裂缝的发育状况及走向，若油藏有边水，边水的侵入方向、油藏含油面积分布形势以及与现有有井网的关系如何等因素我们也需加以考虑；再如水平段垂向位置设计与油层厚度及油藏类型、储层各向异性比（Kh/Kv）有关，但储层内夹层类型、物性、大小以及分布规律，边水、底水是否存在以及其水体大小，气顶指数及其相对活跃程度等等地质因素也都会影响设计方案中水平段方位设计。

三、国内外水平井开发应用实例

自水平井发明以来，我国也开始了大范围的研究和实验，以大港油田为例。自1992年以后的12年里，大港油田累计完成各类水平井60多口，日产油量约610.19t/d，占油田当日总量的5.27%，累计完成任务14.09万吨，占总产量的2.94%，可见水平井的使用对大港油田采油任务的完成贡献巨大。

沙特阿拉伯通过采用水平井技术，比预期提高了5-10%的原油采收率，增加开采量近120-250亿桶，如1993 年其于ZAKUM 油田的所钻的50多口水平井的产量贡献量就比预计增加约26×107桶，约占该油田总产量的25%。美国的AUSTIN CHALK油田也通过水平井技术，石油产量从80年代末每天7.5万桶增加至1994年初的每天27万桶。位于北欧的挪威，其石油产量的30%来自于水平井技术。而在丹麦的许多油田中，水平井技术已使丹麦海上油田最终原油采收率增加至早期估算的3倍左右。

参考文献：

[1]关德.海上油田水平井开采油藏工程优化研究[D].四川：西南石油大学，2002.

[2]万仁溥等译.水平井开采技术[M].北京：石油工业出版社，1994.

[3]张宏速.水平井油藏工程基础[M].油气田开发工程译丛，1991.

[4]郎兆新等.多井底水平井渗流问题某些解析解[J].石油大学学报（自然科学版），1993，17（4），40-47.