低渗透油藏水平井开发适应性评价及开发技术政策论证——以Z油田N18断块Ⅲ4小层为例

周春香

(中国石油大港油田勘探开发研究院，天津 300280)

低渗透油藏水平井开发适应性评价及开发技术政策论证
——以Z油田N18断块Ⅲ4小层为例

周春香

(中国石油大港油田勘探开发研究院，天津 300280)

水平井技术是解决低丰度、低渗透油藏的有效手段，利用水平井开发可以提高单井产量、增加油藏打开程度和储量控制程度，提高油田开发和管理水平。本文从断块构造、储层物性、油层厚度、地层能量以及油井产能等多角度对Z低渗透油田N18断块Ⅲ4小层的水平井适应性进行评价，并利用油藏工程和数值模拟法对水平井开发井网、井距、水平段长度、产能分别进行论证，得出一套适合低渗储层的水平井开发指标。

低渗透；水平井开发；开发技术政策

国内外油田开发实践表明，水平井技术是解决低丰度、低渗透油藏的有效手段。水平井开发低渗透油藏具有以下几个优势：①水平井单井控制泄油面积大，单井产量高，可以减少钻井量，实现少井高产。②水平井钻遇水平段油层后进行油层专打，利于保护油气层。③水平井可以采用较小生产压差进行生产，延缓见水时间，提高最终采收率。本文以Z油田N18断块低渗透储层为例，在研究N18断块水平井开发适应性基础上，结合数值模拟和油藏工程计算，对水平井开发的主要技术指标进行论证，研究成果不仅能指导该地区低渗透储层的开发，也对同类低渗油藏水平井开发的技术政策指标具有一定的指导意义。

1 油田概况

Z油田为一被北东-南西向断层分割成的复杂背斜构造。油气藏受构造和岩性控制，无统一油气水界面，内部发育油藏和气顶油藏。N18断块位于Z油田开发区南部，整体为被4条断层复杂化的断鼻构造(图1)。Ⅲ4小层为该断块的主力含油层系，该层位发育纯油藏，结合取心和测井解释物性，该层位渗透率平均为19.23 mD；孔隙度平均为12.1%。整体为低孔低渗储量，N18断块目前采出程度为3.77%，储量动用程度低。

图1 Z油田构造井位图Fig.1 Structural well location map of Z oilfield

2 水平井开发适应性

适合水平井开发的低渗透油藏应具备以下几个条件[1-2]：①一般要求油层厚度大于2 m。对单层发育或者具有主力油层的井区，适合部署水平井。②地层参数β×h值[3]。β=Kh/Kv(Kh为水平渗透率；Kv为垂向渗透率；h为有效厚度)，反映了油层各向异性程度。垂向渗透率太低，不利于水平井泄油；油层厚度过大，会减少水平井水平段的长度与厚度的比值，降低水平井的开发效益。根据美国的经验，当β×h值大于100 m时，水平井开发的效果不理想，可用直井或斜井来开发这样的油藏。③地层系数K×h。若地层系数小于20 mD·m,钻水平井时产量增加幅度低，必须采取增产措施，否则经济效益差。④油层流度。油层流度要不小于0.5 mD/(mPa·s)[4]。⑤直井压裂后具有一定产能且油层分布连续性较好。

根据以上筛选标准，对Z油田N18断块主力油层Ⅲ4小层各地质油藏参数进行了评价(表1)：①N18断块油层厚度为9 m，厚度较大，满足水平井部署对厚度的要求。②本区储层属于低渗储层，垂向渗透率与水平渗透率比值小(2.3)，各向异性程度低，地层参数β×h值为20.7 mD，满足水平井开发对地层参数的要求。③地层系数为173 mD·m，说明该断块水平井开发产量增加幅度较大，且能保证水平井开发有经济效益。④N18断块油层黏度低(1.1 mPa·s)，原油流动性好，油层流度较大，为17.4 mD/(mPa·s)，满足水平井开发低渗油藏对地层流度的要求。⑤N18断块内已开发直井酸化后日产油为8.5 t/d，具备一定的产能。结合该断块地层压力情况，综合以上筛选条件，N18断块的地层系数、地层参数等指标均符合水平井开发条件。

表1 N18断块水平井开发适应性指标计算Table 1 Horizontal well development index calculation of N18 block

3 水平井开发技术政策论证

3.1 开发井网

N18断块储层非均质性强，含油面积小。水平井和直井混合井网灵活宜调整[5]，建议采用水平井采油、定向井注水的混合井网模式。根据该断块所建数值模型，对比分析4种混合井网形式下的开发效果(图2、图3)。

图2 水平井开发4种井网对比Fig.2 Four well patterns contrast for horizontal well development

图3 4种混合井网形式开发累产油对比曲线Fig.3 Contrast of cumulative oil production by four kinds of mix well pattern

分析认为，线性井网在注采井之间容易形成线性水驱，五点井网注水井与采油井水平段相对，水淹速度快，开发效果差[6]。对比分析发现，线性井网(2)开发效果最好(图3)。

3.2 井距论证

3.2.1 经济井网密度计算法

混合井网所需要的生产压差远小于直井井网，更容易形成有效驱替，可以采取更大的注采井距，注采井距约为直井井网的1.5倍[7]。利用井网密度法计算的N18断块Ⅲ油组极限井距大于经济井距，按照经济井距200 m布井，则混合井网注采井距约为300 m(图4)。

3.2.2 数值模拟论证

利用数模论证200 m、250 m、300 m、350 m、400 m不同井距下的开发效果，对于线性井网，注采井距过小(小于250 m)时，油井水淹快，开发效果不好；

井距过大(大于350 m)时，油井难以形成有效驱替，产量增加不明显(图5)。

图4 井网密度法计算N18断块井网密度曲线Fig.4 Calculations of well spacing density of N18 block by well pattern density method

图5 N18断块不同井距下累产油曲线Fig.5 Cumulative oil production curve at different well spacings

3.3 水平段长度论证

理论上水平段越长，产量就越高。由于水平井水平段内存在摩擦损失的缘故，原油沿水平井井筒流动出现压降。如果水平段内压降和油藏内压降相当，导致水平段末端压降很小或者为零，那么水平段末段出现不产油的井段，因而水平段存在一个合理长度[8]。随着水平段的增加，产量增加幅度变缓[9]；由于本区块含油面积较小，模拟水平段长度分别为150 m、200 m、250 m、300 m对产量的影响；水平段长度大于250 m时，产量增加幅度变缓。结合原有井场位置、构造幅度变化，推荐本区块水平井合理水平段长度为250 m左右(图6、图7)。

3.4 水平井产能论证(替代比法)

采用水平段长度与控制面积同步增长的设计方法，一个水平段长度对应一个控制面积，可以最大程度发挥水平井的特点。替换比(RR)[10]，即在一油藏上当产量相同时一口水平井相当的直井数。在同一油藏上，当井距、单井采油指数都相同时，每口井的泄油面积采油指数也是相同的。

图6 考虑摩阻不同水平段长度累产油Fig.6 Oil production at different horizontal lengths when considering the friction

面积采油指数：

(1)

式中JA——面积采油指数，m/(d·MPa)；J——采油指数，m3/(d·MPa)；re——单井泄油半径，m。

若有D和DD两个系统，有相同的面积采油指数，但两个系统的井距、单井采油指数都可以不相同(D系统为i井，DD系统为j井，泄油半径分别为rei、rej)，则

(2)

图7 不同长度下累产油曲线Fig.7 Cumulative oil production at different horizontal lengths

上式比值相同，但分子分母不同。

上述D和DD两个系统的井距不同，井数也就不同。D和DD两个系统，井数分别为n和nn，RωD为井数减少百分数。可用DD系统的井替换D系统的井，RR为替换比[11]。

RωD=n-nnn

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

RR=1/(1-RωD)

(8)

表2 N18断块区块水平井生产能力配产表Table 2 Horizontal well productivity of N18 block

结合国内外同类低渗透油藏钻水平井后产量提高倍数的调研结果，水平井生产能力取定向井的3～5倍，确定外围断块Ⅲ油组水平井配产20 t/d。

4 结论

(1)通过对水平井开发低渗透油藏适应性筛选，结合该区块构造特征、储层物性、断块油井产能，结果表明N18区块适合水平井开发。

(2)通过油藏工程计算，结合油藏数值模拟软件，对水平井开发井网井距、水平段长度、水平井产能进行论证，结果表明N18断块水平井开发适宜采用线性井网，注采井距300 m、水平段长度250 m、

水平井产能20 t/d。

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AdaptabilityEvaluationofHorizontalWellDevelopmentbyLow-permeabilityReservoirandResearchofDevelopmentTechniquePolicy—As Ⅲ4 Layer of N18 Block by Z Oilfield for Example

Zhou Chunxiang

(ResearchInstituteofExploration&DevelopmentofDagangOilfieldCompany,CNPC,TianJin300280,China)

Horizontal Well technology is an effective way to solve the development of low permeability reservoir, which can improve well production and degree of reserve control. The paper have evaluated the adaptability of reservoir horizontal well by Z oilfield. Using reservoir engineering and numerical simulation technology to demonstrate horizontal well pattern, well spacing, horizontal section length and well productivity. The paper draw a set of development index for horizontal well of low permeability reservoir.

low permeability; horizontal well development; development technique policy

周春香(1983—)，女，硕士，工程师，主要从事油气田开发与油气藏研究工作。邮箱：zhouchxiang@petrochina.com.cn.

TE348

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