反向正断层对油田开发布井的影响

2016-12-20樊晓东李忠权贾红兵包志晶

特种油气藏 2016年5期

关键词：正断层油层油藏

樊晓东，李忠权，贾红兵，包志晶

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；2.成都理工大学，四川成都 610059；3.中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712)

反向正断层对油田开发布井的影响

樊晓东1，2，3，李忠权1，2，贾红兵3，包志晶3

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；2.成都理工大学，四川成都 610059；3.中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712)

针对断层附近布井风险大的问题，根据断块油藏构造和油层发育特征，利用断层倾角、地层倾角及油层底面与目的层顶面距离的空间几何关系，建立了反向正断层对开发布井影响的数学模型，并绘制了3种参数的关系图版，揭示了其对油田开发布井的影响。结果表明：开发井与断层上盘的最小距离(简称最小距离)和油层底面与目的层顶面距离呈正相关性；断层倾角与地层倾角和最小距离呈负相关性，且相比地层倾角，断层倾角对最小距离的影响更加明显。应用数学模型，在A区块进行了井位部署，并取得了良好效果。研究结果为反向正断层附近开发井位部署提供了理论依据。

开发井；反向正断层；断层上盘；地层倾角；断层倾角；海拉尔盆地

0 引言

开发布井是油田开发方案设计的核心内容，断层类型和分布对开发布井具有重要影响[1-2]。前人在断层解释、开发布井等方面取得了大量研究成果[3-9]，但关于断层倾角、地层倾角对开发井位部署影响的研究很少，如何确定开发井与断层上盘的最小距离，尚无定量的数学模型。根据海拉尔盆地T油田反向正断层油藏构造和油层分布特点，建立了开发井与反向正断层最小距离的数学模型，揭示了断层倾角和地层倾角对开发布井的影响，为反向正断层附近开发布井提供了理论依据。研究成果在A区块应用，取得了良好的钻井效果。

1 数学模型

1.1 地层倾角

地层倾角是指地层与水平面之间的夹角。受多期构造运动影响，T油田地层倾角较大，为5.2～26.0 °，因此，地层倾角对最小距离(lmin)的影响不能忽略。

1.2 断层倾角

断层倾角是指断面与水平面之间的夹角。T油田断层倾角为26.3～66.8 °，断层倾角越小，对下部油层的影响越大，越容易断失。断层倾角是影响lmin的一个重要因素。

1.3 油层底面与目的层顶面的距离

油层底面与目的层顶面的距离是另一重要因素，其距离越长，lmin应越长，以避免底部油层的断失。据统计，T油田油层底面与目的层顶面的距离为19.6～118.4 m。

1.4 模型建立

假设在断层上盘一侧(图1)，一口井的轨迹刚好经过油层底面与断层相交于D点，与目的层顶面相交于A点。目的层顶面与断层相交于B点，A点和B点在油藏目的层顶面的投影分别为A′、B′，则A′B′为最小距离，此处的开发设计井恰好能够保证油层底面不被断失(若再向右方移动，则断失部分下部油层)，即A′B′=lmin。

图1 反向正断层上盘油藏剖面示意图

在三角形ABD中，过B点的垂线与AD相交于C点，则BC=A′B′=lmin。油层底面与目的层顶面的垂直距离h=AD。在直角三角形ACB中，∠ABC=α，则：

AB=lmin/cosα

(1)

BB′与过D点的水平线相交于E点，则直角三角形BED中，∠BDE=β。由于水平线BC平行于水平线DE，直角三角形BCD中，∠CBD=∠BDE=β。

式中：lmin为预留开发井与断层上盘的最小距离，m；h为油层底面与目的层顶面的垂直距离，m；α为地层倾角，°；β为断层倾角，°。

三角形ABD中：

∠ABD=∠ABC+∠CBD=α+β

(2)

由于垂线AD与水平线垂直，则：

∠ADB=90°-∠BDE=90°-β

(3)

在三角形ABD中，根据正弦定理，可得：

(4)

代入各项参数，整理得到：

(5)

根据T油田钻井资料统计，综合考虑构造误差及断层破碎带影响，断层下盘至少要保留50 m的安全距离布井，才能保证钻井效果。

对于断层上盘，除需要保留50 m的安全距离外，还需保留lmin，因此，实际布井中，开发井距离断层上盘的距离为：

l=lmin+l安全

(6)

式中：l安全为预留的开发井距断层的安全距离，m。

1.5 影响因素分析

根据式(5)，lmin的影响因素主要为油层底面与目的层顶面的距离、地层倾角和断层倾角，且lmin与h为正相关性，但lmin与地层倾角和断层倾角关系不明确。因此，设定h为100 m，重点研究地层倾角为0～25 °和断层倾角为20～90 °时，2种因素对lmin的影响(图2)。由图2可知，固定地层倾角，随着断层倾角增大，lmin急剧减小，当达到90 °的极限情况，即断面垂直时，不需考虑最小距离(图2a)；固定断层倾角，随着地层倾角增大，lmin减小(图2b)，但幅度与图2a相比较小，当断层倾角超过50 °时，地层倾角对lmin的影响不明显。

图2 断层倾角、地层倾角对lmin的影响

2 应用实例

2.1 区块概况

A区块为T油田西部的一个典型区块，完钻探井、评价井共3口，测井综合解释目的层顶面深度为1 382.2～1 455.8 m，油层底面深度为1 488.0～1 519.4 m，油藏中部海拔深度为1 461.4 m，油柱高度为84.7 m；T2井射开有效厚度为6.0 m，采用MFEⅠ+抽汲方式试油，日产油为7.5 t/d；T3井射开有效厚度为2.6 m，采用压裂抽汲方式试油，日产油为36.8 t/d。区块西南部构造位置较高，地层相对平缓，平均地层倾角为10.7 °，T1井油层底面至目的层顶面高度为106.6 m。东北部构造位置降低，地层变陡，平均地层倾角为14.0 °，T2井油层底面至目的层顶面高度为67.6 m。

2.2 模型应用及效果

应用新模型，计算得到开发井与断层DB43、DB44-1和DB45上盘的最小距离分别为71.7、59.2、149.4 m(表1)。根据区块钻井经验，考虑构造误差和断层破碎带影响，安全距离取50 m，最终布井距离为121.7、109.2、199.4 m。对于断层下盘附近的开发井留够安全距离50 m即可。

表1 A区块开发井距离断层上盘最小距离计算结果

经油藏工程论证，开发方案采用正方形井网，井距为230 m，在A区块共部署开发井30口，其中断层上盘附近9口，下盘附近12口，断块内部9口。对断层附近的开发井，应用上述计算结果，进行了灵活调整，既要保证油层顶部和底部完整，又要最大限度地动用断层附近的储量。截至2014年年底，开发井全部完钻，经小层对比，断层附近的21口井均未出现断失油层情况，油层顶、底全部完整，钻井成功率为100%，平均发育有效厚度为46.5 m，2015年开发井全部采用压裂方式投产后，平均单井日产油为6.1 t/d，达到了开发方案要求。