井型适应性评价与优选

张继成，李科熳



井型适应性评价与优选

张继成，李科熳

（东北石油大学 石油工程学院， 黑龙江 大庆 163318）

B-Z油田是含有边底水的油田，对于边底水油藏来说利用水平井技术可以延缓边底水突进，同时水平井开发增大泄油面积，减小了生产压差。选用三种方法进行井型适应性的评价以及优选。结果证明：在开发初期，利用产能分析的方法进行井型选择，水平井的单井平均日产能为189.10 m3/d，直井的单井平均日产能为65.6 m3/d。从产能分析的结果认为水平井的单井日产能是直井3倍，因此选择水平井作为主要的井型进行生产可以有效的提高单井的产能。利用开发指标分析方法并不能明确的确定出较为合适的井型。在开发进程中应用驱油效率进行井型优选认为直井注水—水平井采油的模式为最优，此时的驱油效率最高为49.4%。因此以水平井为主，直井为辅进行生产可以大大的提高单井产能以提高经济效益。

边底水油藏；单井产能；驱油效率；开发规律；水平井

对于海上油田来说水平井与直井相比有着很多的优越性，主要表现在：生产井泄油面积逐渐增大，渗流阻力逐渐减小，从而大幅度地提高了单井产量及油藏采收率，增大可采储量。研究和实践表明，用水平井开发油田，有很多好处。但是目前国内的大多数油田利用直井开发的历史悠久，并且利用直井进行生产也会大大减少成本。本文就海上油田以BZ油田为例对井型的适应性进行论证，并针对边底水油藏进行了进行井型选择。曹立迎，刘慧卿，张宗元，蔺高敏，傅礼兵[1-4]在2010年提出边水油藏水平井开采时，水平井见水是一个比较复杂的问题。它不仅受到井身轨迹如：水平段长度，避水距离等的影响，还与油藏的自身条件如:油水黏度比，各向异性有关。采用无因次水平段长度、无因次避水距离综合分析水平井的井身轨迹及油藏的自身条件对边水油藏水平井见水时间的影响，并给出各个影响因素与水平井见水时间的数学关系式。同时，通过正交试验的方法确定了见水时间影响因素的主次顺序。用注聚合物的方式控制边水突进，提高采收率的效果比较明显。刘启国，蒋艳芳，张烈辉[5-12]在2011年提出低渗透气藏由于储层的特殊性，常出现应力敏感、启动压力梯度、高速非达西效应等现象。因此，在低渗透气藏水平井产能分析时，应该考虑这些因素的影响。通过保角变换方法，推导得到同时考虑高速非达西效应、应力敏感和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能新公式。本文以海上B-Z油田为例，以油田的地质以及生产基础数据为依据，对B-Z油田的适用井型进行了评价以及优选。

1 产能分析方法

在开发初期选择利用产能分析的方法分别对水平井和直井进行了产能计算，通过计算结果来选择最优的井型进行实际的生产。

数学模型为假设油藏中有一口水平井，其中顶底边界均为封闭，在距离水平井b处有一活跃边水。整理出的产能公式[13]：

定向井的产能分析

数学模型为地层为水平圆盘状，均质等厚，渗透率K，厚度为h，圆形边界是供给边界，其压力为供给压力：pe供给半径:re。与井轴垂直的每一个平面内的运动情况相同，平面径向流是二维流动。流量公式：

以BZ油田为例选取8口井的生产数据进行计算，计算结果如表1所示。

表1 两种井型产能对比结果表

通过表1的对比结果可以表明，选取的4口水平井的单井平均日产能为189.10 m3/d，4口直井的单井平均日产能为65.6 m3/d。所以从产能分析的结果认为水平井的单井日产能是直井3倍，因此选择水平井作为主要的井型进行生产可以有效的提高单井的产能。

2 开发指标分析方法

在开发进程中利用开发指标分析方法为来论证水平井与直井的适应性，并且选择较为合适的井型进行生产。应用数值模拟软件，以现场实际数据为基础将建立理想模型，模型分别以直井和水平井作为中心一口生产井，周围四口注水井进行生产，得到了开发指标变化规律曲线。模拟采用五点法面积井网，网格数为35 m×35 m×3 m，网格步长为20 m×20 m×10 m。两种模型如图1所示。

图1 不同井型模型图

由模拟结果，得到了不同含水率下的采出程度曲线，曲线如图2所示。

图2 含水率与采出程度关系图

通过含水率与采出程度变化关系曲线可以看出，当处于低含水期时，直井的采出程度高于水平井；当处于高含水期是水平井的采出程度高于直井。所以直井和水平井的采出程度随着不同含水阶段在变化。在这种情况下直井和水平井的开发规律相似，因此单单通过对开发指标变化规律的分析不能确定较为合适的井型。

3 驱油效率选择井型方法

3.1 直井注水—直井采油模式

井网中间一口油井，周围四口水井进行生产。通过数值模拟建立理想模型分析出：这种井网下当含水率达到98%时,驱油效率为45.17%。由于三层的模型中渗透率成正韵律分布,通过计算分析得出纵向上三层驱油效率也呈正韵律分布,三层的驱油效率分别为：第一层为9.61%；第二层为57.45%；第三层为68.50%。从三层的驱油效率可以看出，渗透率越大的层驱油效率越高。

纵向上驱油效率呈正韵律分布，平面上的驱油效率与油水井的井型有一定的关系。由于模型中油水井均在第二层射孔，所以本文分析平面各区域的驱油效率时以第二层为例；按面积将每一个人平面平均划分成九个区域，区域如图所示（下文中的平面驱油效率分区图如图3所示）。

图3 区域划分图

在图中的九个区域中，1、3、7、9号区域均为四口注水井，5号区域为一口生产井，5口井的井型均为直井，2、4、6、8号区域不打井，根据数学模型计算出各区域不同的驱油效率。

从各区域的驱油效率可以分析出：当直井作为注水井时，注水井周围的区域由于水量充足，驱油效率较高；当直井作为生产井时，生产井周围的区域驱油效率略低；而未打井区域受到注水井和生产井的共同影响驱油效率在油水井区域之间。

综合纵向与平面两方面的驱油效率可以看出，平面上当生产井与注水井的井型均为直井时，注水井周围区域的驱油效率最高；而生产井周围区域的驱油效率最低，未打井部分的驱油效率介于二者之间。纵向上三层的驱油效率与渗透率的分布情况相同呈正韵律分布。

3.2 水平井注水—直井采油模式

水平井与直井相比有着很多的优越性，主要表现在:直井泄油面积越大，渗流阻力越小，从而大大地提高了单井产量及采收率。研究和实践表明，用水平井开发油田，有很多好处：可有效减缓气顶、底水油藏的气、水锥进。

所以首先采用水平井作为注水井，直井仍然作为生产井进行生产。这种井网下当含水率达到98%时,驱油效率为35.67%。通过数值模拟确定在这种注采模式下纵向上三层驱油效率也呈正韵律分布，渗透率越大的层驱油效率越高。

区域图如图3所示，1、3、7、9号区域均为四口注水井，5号区域为一口生产井，4口注水井的井型均为水平井，生产井的井型为直井，2、4、6、8号区域不打井。

通过同样的分析看出：当注水井的井型为水平井时，四口水平井周围的区域的驱油效率相近，未打井的区域受到周围水井影响驱油效率与注水井区域的驱油效率相近，而4、6区域驱油效率极小，油井周围区域的驱油效率介于而这中间。可以看出水平井作为注水井时，排驱范围会受局限，4、6区域的驱油效率非常小。

水平井周围区域的驱油效率较大并且驱油效率相近，油井周围区域的驱油效率介于二者之间。

3.3 水平井注水—水平井采油模式

应用水平井注水—水平井采油的模式进行生产，当含水率达到98%时的驱油效率为39.47%。纵向上三层的驱油效率也呈正韵律分布。

平面上仍然分成9各区域进行分析，当注水井与生产井均为水平井时，由于水平井泄油面积大，渗流阻力小的特点，另外受到水平井排驱及排驱范围的影响，可以看出4、6号区域水很难波及到，驱油效率最小，而注水井周围区域及2、8区域的驱油效率较高，油井周围区域的驱油效率介于二者之间。

3.4 直井注水—水平井采油模式

通过分析水平井注水—直井采油模式下的驱油效率，看出水平井的排驱范围会影响驱油效率，所以根据此模式进行修改，将生产井的井型与注水井的井型进行交换，目前的模式为直井注水—水平井采油。模式图如图4所示。

图4 注采模式图

通过对这种注采模式进行模拟和分析，当含水率达到98%时的驱油效率为49.4%。纵向上的三个层仍然是按照正韵律进行分布。

平面上依旧分成9各区域进行分析，区域划分图如图3所示，在图中的九个区域中，1、3、7、9号区域均为四口注水井，5号区域为一口生产井，4口注水井的井型均为水平井，生产井的井型为直井，2、4、6、8号区域不打井，根据数学模型计算出各区域不同的驱油效率，当注水井为直井，生产井为水平井时，由于水平井泄油面积大，渗流阻力小的特点，另外直井作为注水井增大了注水井的排驱面积，所以就各区域的驱油效率较大并且相差较小。从驱油效率效果图上面也可以看出这种注采模式下的驱油效率最大（图5）。

图5 驱油效率图

因此建议选用直井注水—水平井采油的模式进行生产，不仅可以提高单井的产能还可以提高驱油效率。

4 结 论

（1）通过产能分析的方法结合BZ油田具体单井的生产数据计算了不同井型的单井产能，计算结果表明：水平井相对于定向井来说单井产能较大，大约是定向井的3倍，根据这个方法认为选择水平井为主要井型进行生产可以大大的提高单井的产能从而提高油田整体的开发效果。

（2）在这种情况下直井和水平井的开发规律相似，因此单单通过对开发指标变化规律的分析不能确定较为合适的井型。

（3）通过应用数值模拟软件建立理想模型计算驱油效率的方法来进行井型的选择，可以分析出当直井作为注水井时，排驱面积较大驱油效率高，而水平井的排驱面积小驱油效率相对较低；当直井作为生产井时，泄油面积要小于水平井，所以水平井作为生产井，可以提高驱油效率。综合油田的经济效益以及地质特征来考虑，直井注水—水平井采油的模式为最优。

（4）通过以上两种方法对井型适应性进行论证并且进行井型优选发现：对于海上油田来说针对具有边底水的特点选择水平井为主，直井为辅的注采模式进行生产。

［1］ 曹立迎，刘慧卿，张宗元，蔺高敏，傅礼兵. 边水油藏水平井见水规律及控水措施研究[J].断块油气田，2010，17(4)：448-450.

［2］ 李迎环. 正交试验法优化超稠油水平井界限参数[J]. 断块油气田，2010，17(1)：77-78.

［3］ 孟红霞，陈德春，海会荣，等. 水平井分段射孔完井方案优化[J].油气地质与采收率，2007，14(5)：85-86.

［4］ 汪子昊，李治平，赵志花. 水平井产能影响因素综合分析[J]. 断块油气田，2009，16(3)：59-60.

［5］ 张烈辉，张苏，熊燕莉，等. 低渗透气藏水平井产能分析[J]. 天然气工业，2010，30(1)：49-51.

［6］ 刘启国，王瑞，李邗，等. 考虑启动压力梯度和高速非达西效应的低渗透气藏水平井产能[J]. 油气地质与采收率，2010，17(5)：53-56.

［7］ 郭平，任俊杰，汪周华. 非达西渗流效应对低渗透气藏水平井产能的影响[J]. 天然气工业，2011，31(1)：1-4.

［8］ 杨学云，张学婧，蒋国斌，等. 启动压力梯度影响下低渗透气藏水平井产能模型的建立[J]. 特种油气藏，2010，17(1)：85-87.

［9］ Joshi S D. Review of horizontal well and drainhole technology[C]. SPE16868,1987: 339 -355.

［10］ 张继成，王鸿博，刘红卫. 萨北开发区东过渡带剩余油分布规律研究[J]. 当代化工2015，44(8)：1825-1827.

［11］ 李琦. M区稠油油藏边水水淹规律研究[J]. 当代化工，2015，44(7)：1524-1526.

［12］ 张继成，王潇悦. 水驱油田合理注采规模的影响因素[J]. 当代化工，2015，44(8)：1527-1530.

［13］ 杨太伟. 水平井及分支水平井的渗流机理及开发设计[D]. 大庆：大庆石油学院，2010：37-40．

Well Type Selection and Evaluation of Its Adaptation

ZHANG Ji-cheng，LI Ke-man

（College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China）

The B-Z oil field has edge-bottom water. Using horizontal well technology for offshore oil field with edge-bottom water can delay the bottom water breakthrough. At the same time, using horizontal well to develop can increase the drainage area and reduce the difference of production pressure. In this article, three methods were used to demonstrate adaptation of different well types and choose the best one. The results shows that, in the early stage of development, average daily production capacity of single horizontal well is 189.10 m3/d, and that of vertical well is 65.6m3/d. Therefore horizontal well should be chosen. By calculating displacement efficiency to choose well types, straight well for injecting water and horizontal well for producing oil should be chosen. Its displacement efficiency is 49.9%.

Edge-bottom water; Average daily production capacity of single well; Displacement efficiency; Regular pattern of development; Horizontal well

TE 357

A

1671-0460（2016）06-1211-04

黑龙江省自然科学基金(编号：E201407)，多层砂岩油藏合采井产能主控因素及作用机理研究，2015.1-2017.12。

2016-04-24

张继成（1972-），男，黑龙江省尚志市人，教授，工学博士学位，2008年毕业于东北石油大学油气田开发工程，现从事石油与天然气工程方向的教学与科研工作。E-mail：zhangjc777@163.com。

李科熳（1991-），女，硕士，研究方向：油气田开发工程。E-mail：13795052912@163.com。