延长油田WP区井网密度优化设计研究

罗红芳

（延安职业技术学院，陕西 延安 716000）

延长油田WP区构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡南部。该区为典型的黄土地貌特征，沟谷梁峁纵横交错，地形很是复杂，地面海拔范围是800～1300m。此次确定的研究区面积480km2，其中评价区面积130km2，属低渗透油藏注水开发区域。为了合理部署该区域开发方案，选择了注水评价区域。前期，为了更好的设计开发评价区域，需优化设计井网密度。本次研究主要是优化设计区域井网密度，为评价区开发提供依据。

影响水驱油藏采收率最主要的因素也是通过人们的动作作用，可以变动的因素就是井网密度。国内常用的井网密度以口/km2表示（SPC），是指平均每平方千米开发面积所占有的井数。国际上把井网密度定义为单井控制的含油面积，以km2/井表示。本次评价区井网密度的确定两种表示形式均有涉及，最终的井网密度参数就以国内表示方法为准。通过井网密度的表示方法我们也可以看到决定井网密度应从地质和经济因素两个方面考虑。一般来讲，扩大井网密度，虽然有利于提高采收率，但从经济角度来讲，过高的井网密度也会因投入过大而使经济效益变差。因此，在低渗油田的开发中，确定合理的井网密度开发显得尤为重要。

合理的井网密度是指在以经济效益为中心的原则下综合各项有关技术、经济指标，其中包括水驱控制储量、采油速度、最终采收率、钻井和地面建设等投资、原油价格、成本等等因素，最后得到经济效益最佳、最终采收率也高的井网密度计算合理井网密度的方法较多，但每种方法都有其自身的优缺点，本文将优选几种方法具体研究。

一、井网密度与采收率的关系

根据国内学者的研究结果，可将低渗透油藏采收率计算表示为：

ER=EC·Ed·EV

Ac：井网参数；Ke：油层有效渗透率，10-3μm2；

a：待定系数，无量纲，a通常取值在2～3之间；

h：油层有效厚度，m； So：含油饱和度；

Sc：井网密度，km2/井； C：注采井数比。

其中，Ec为油层连通程度，用井距为d的正方形井网开发储层半径为r的圆形储层就是油层连通程度。

油层连通程度Ec与井距d和储量半径r之间的关系式为：

根据式（公式2）可以得到油层连通程度Ec与储量半径r的关系曲线（图1），可以看出，对于500m的注采井距，当储量半径为2000m～3000m是，油层连通程度为85%～90%，研究区储量半径一般小于3000m，因此油层连通程度通常小于90%。即使注采井距小到300m，储量半径达4000m，油层连通程度约为95%。对于低渗透油藏，应该选择与油层空间展布相匹配的开发井网。

图1 不同注采井距下储量半径与油层连通程度的关系曲线图

由上面提到的公式1，可以做出WP区不同注采井数比（R）下井网密度与采收率的关系图，见图2，从图2我们可以看出，采收率和井网密度以及注采井数比之间都成正比关系。但是我们从下图中不难发现，当井网密度大于20口/km2时，随着井网密度的增大，采收率的上升幅度就减小了。

图2 WP区不同注采井数比（R）下井网密度与采收率关系

采收率按20%计算，注采井数比按0.5计算，评价区的井网密度确定为20口/km2。

二、确定经济极限井网密度

经济极限井网密度计算公式如下：

因此：

式中：Smin：经济极限井网密度，口/km2；T：井投入开发评价年限，a。

NA：储量丰度，104t/km2；do：原油商品率；

ER：原油采收率；po：原油售价，元/t；

G：投资贷款利率；ID：平均单井钻井投资，万元/口；

Pco：原油操作成本，元/t；

IB：平均单井地面建设投资，万元/口；

图3是根据式（公式4）作不同采收率下经济极限井网密度与原油价格关系图。如按评价区采收率17.5%计算，在原油价格为3300/吨时，得到WP区的经济极限井网密度应为20.67口/km2。

图3 WP区油层经济极限井网密度与原油价格关系

三、确定合理井网密度

（一）谢尔卡乔夫法

关于井网密度和原油采收率的之间关系，前苏联谢尔卡乔夫院士推导出了比较科学合理的计算公式：

η0=η0e-as

后北京石油勘探开发科学研究院俞启泰等在此理论基础上，引入经济学产出与投入的因素，推导出了计算合理井网密度的公式。

计算公式如下

目前常用的曲线交汇法就是在公式的基础上，在f（S）—S的坐标系中，作与井网密度有关的两个函数的曲线，两条曲线的交汇点所对应的S值即为经济合理。

其中：A——含油面积，km2；

N——地质储量，×104t；

P——原油价格，元／t；

K——油层渗透率，10-3μm2；

B——单井总投资，万元／well；

S——井网密度，well/km2。

应用该方法计算得到该油层在一定油价下（3300元/t）合理井网密度为14.9口/km2（图4）。

图4 王坪区长7油层经济合理井网密度预测曲线（油价3300元/t）

（二）井网密度与采收率法

根据之前的研究已经知道井网密度越大，采收率越高，但当达到一定值后继续增加井网密度，采收率的增加反而变缓了，且经济上并不合算，确定的这个值就是合理井网密度，也叫最低井网密度。

采收率和井网密度之间成正比关系，会随之的增长而提高，但是井网密度达到了一定值后，采收率随之上升的速度变小，且经济上并不合理，确定的这个值就是合理井网密度，也叫最低井网密度。

假设油田钻井和地面建设的单井总费用为F元，则油田总的建设投资为A×f×F。如果原油的采油成本为C元/t，则总的采油成本为N×ER×C。若原油税后价格为P元/t，则开发油田的销售收入为N×ER×P，投资贷款利率为R，评价年限为T。因此，油田开发总盈利为：

M=N·ERP-A·f·F-N·ER·C（1+R）T/2

M=N·ER（P-C）-A·f·F（1+R）T/2

为求最优井网密度，对式上式中的f求导，得

因此，最优井网密度满足下面的方程

图4 WP区不同油价与最优井网密度的关系

用迭代法解方程（公式5），得最优井网密度，作不同油价下盈利额与井网密度的关系图形（见图4），由此可以看出，井网密度会随着原油售价的增加而增加，综合研究，当原油售价维持在3300元/吨时，评价区的最优井网密度确定为15.8口/km2。

综上所述，根据井网优化设计研究发现，无论是确定经济极限井网密度，还是合理井网密度，井网密度均会随着原油售价上涨而增大，由此可见在确定井网密度是既要明确采收率，也要明确原油价格，在不同的采收率下井网密度与原油价格是有关的。据此，最终确定WP区采收率按17.5%计算，当原油价格为3300/吨时，得到WP区的经济极限井网密度为20.67口/km2，合理井网密度为15.8口/km2。基于开发效果和经济效果的双重考虑，延长油田WP区的最终井网密度确定为15.8口/km2。