仿水平井注水开发裂缝井网适配优化设计研究

孙成龙

摘 要：裂缝井网适配优化设计是仿水平井注水开发的关键技术。本文研究确定了仿水平井注水开发合理井网形式、油水井井排方向、注采排距、井距和油水井合理穿透比。

关键词：特低渗透油藏;仿水平井;裂缝井网适配;优化设计

胜利油田储量丰度小于50×104t/km2的“低丰度”、“低渗透”油藏储量1.67亿吨，占低渗透未动用储量的48.4%。由于该类油藏技术极限井距小于经济合理井距，常规井网难以实现经济有效注水开发。要提高开发效果，必须立足注水开发，提高油藏产能和采收率[1]。本文通过对仿水平井增产机理的认识、井网井距及裂缝参数等的研究，形成了仿水平井注水开发裂缝井网适配优化设计技术，为后续特低渗储层注水开发提供理论依据和技术支撑。

1 仿水平井增产机理

仿水平井技术通过直井压裂造长缝“仿”水平井，扩大泄油面积，注采井距“转”注采排距，建立有效驱替，裂缝适配井网，提高波及体积。增产机理主要体现在三个方面：“缝面建驱替”、“缝长增井距”和“缝网扩波及”。在井距、排距一定的条件下，随着油井和水井压裂缝长的增加，流体流动方向由油水井间的径向流变为裂缝间的线性流，注采系统距离减小，驱动由 “点驱”变为“面驱”，近井带压力损失降低，驱替压力梯度提高。因此可以通过优化注采井排裂缝面之间的距离，建立有效驱替，即仿水平井增产的第一个认识“缝面建驱替”。在储量丰度一定的情况下，单控储量越大，能实现效益开发的经济井网密度越小，井距就越大，因此裂缝越长，就可以形成越大的井距，控制更多的储量。这就是仿水平井增产的第二个认识“缝长增井距”。仿水平井注水开发油藏为“扇面状”波及，而直井注水开发为“纺锤状”波及。在相同的井网密度下，裂缝越长、与井网配置越合理，波及系數越大，即仿水平井增产的第三个认识“缝网扩波及”。

2 裂缝井网适配优化设计

2.1 裂缝与井网井排优化

2.1.1 井网形式优化

仿水平井注水开发理念是基于直井五点井网提出的，通过拉大井距、缩小排距的变形形成仿水平井井网。设计交错排状和正对排状两种井网形式，并分别截取一个注采单元开展数值模拟研究 [2]。模拟计算15年指标进行对比，交错排状井网开发效果较好，含水上升比较慢，采出程度较高。交错井网相对于正对井网来说，在井距、排距相同的情况下，油水井的距离更大，水驱开发时，油井见水时间更长，致使交错井网条件下水驱油驱替更均匀，水井注入水在油井见水的时刻注入量更多，所以波及面积更大，而且交错井网不容易在油井与油井之间的等势面上形成剩余油，驱替更完善，采出程度较高。

2.1.2 井排方向优化

假设井排方向与裂缝方向的夹角为α，本模型油水井连线为最大夹角（33.7°）。数值模拟研究表明，随着α的不断增大，注采单元的采出程度不断下降，因此，当井排方向与裂缝方向一致时开发效果最好。

2.2 井距排距优化

2.2.1 排距优化

仿水平井井网通过压裂长缝，实现变“注采井距”为“注采排距”的条件后，需确定合理的注采排距。缩小排距有利于提高波及系数，但交错排状井网是一个压“扁”的五点井网，排距越小，既井网越“扁”，裂缝方向发生变化时，油水井裂缝距离越近，抗水淹风险的能力越差。为了增强抗水淹风险的能力，应以建立有效驱替的最大距离作为合理排距。根据低渗透油藏渗流理论，以建立有效驱替的最大距离为合理排距。合理排距为极限控油半径的2倍，即排距=2×r极限。

2.2.2 井距优化

在排距优化的基础上，根据单井控制储量相同的原则，以正方形五点井网的经济合理井距为基础，通过拉大井距、缩小排距，转换为交错排状井网的经济合理井距;井距与极限控制半径的差值，靠裂缝的缝长弥补，从而控制全部储量，井距应控制在裂缝半长与极限控制半径之和的2倍以内。井距过大则无法建立有效驱替，井距过小则经济效益差[3]。

2.3 裂缝参数优化

采用油藏数值模拟的方法建立水力裂缝穿透比与增油、增注倍数的关系。水井穿透比在0.2以内时，累增注、累增油的增幅较大。水井穿透比大于0.2后，累增注增幅变缓，说明继续增大压裂施工规模无益于增注效果提高;累增油增幅缓慢下降，注水利用率大幅下降，因此水井穿透比保持在0.2时比较合理。随着油井穿透比的增加，采出程度表现为先增大后趋于平缓;相同油井穿透比下随着水井穿透比的增大，采出程度降低。随着油井裂缝穿透比的增加，油井与地层的连通性越好，油井的累计产油量越高。但是随着裂缝长度的增加，产能增幅逐渐变缓，且施工难度及投资都随之增大，当油井穿透比超过0.35后，采出程度开始下降，因此油井穿透比保持在0.35时开采效果较优。

3 结论

①仿水平井注水开发的合理井网形式是交错排状井网，井间剩余油分布较少，平面波及系数最高，采出程度最高;②沿最大地应力方向部署井排能有效防止水窜、水淹，波及系数大、采收率最高;③合理排距为极限控油半径的2倍，井距应控制在裂缝半长与极限控制半径之和的2倍以内;④油水井合理穿透比分别为0.35和0.2时，此时仿水平井注采效果较优。

参考文献：

[1]李道品，罗迪强.低渗透油田开发的特殊规律—低渗透油田开发系列论文之一[J].断块油气田，1997，1（4）：30-35.

[2]鲜成钢，程浩，郎兆新，等.低渗油田井网模式研究[J].石油大学学报（自然科学版），1999，23（2）：51-54.