“水平井”模式在致密油藏勘探开发中的优势——以旬邑探区延长组长8段为例

王宝萍，龚建涛，白艳军，任 剑.

(延长油田股份有限公司，陕西延安 716000)

鄂尔多斯盆地是我国致密油勘探开发最早的地区之一，盆地的致密油地质资源量为(35～40)×108t[1]，是致密油气开发的重要领域。近年来，鄂尔多斯盆地延长组致密油勘探和开发已经取得了重大突破[2-11]。油气勘探结果显示[12-13]，鄂尔多斯盆地旬邑探区延长组长8段油藏发育范围广、油层厚度大，具有较大的勘探潜力。但研究区内长8段储层致密、地层压力低、油气藏形成条件和分布特征极为复杂，影响了单井产量，导致单井产量低，压裂试油后单井产量递减快，采用常规压裂试油工艺措施难以实现致密油的有效勘探开发，严重影响了本区石油资源的工业化开采。

目前，国内外较多地将水平井用于油气藏开发中，针对致密油层主要采取水平井开发和缝网压裂储层改造等后期工艺，获得了较高的油气产量[14-15]。但是，缺乏与水平井等技术相配套的地质认识模型和资源评价体系方面的相关研究[16]。本文通过对鄂尔多斯盆地旬邑探区延长组长8段地质和油藏特征的研究，分析了水平井技术在研究区长8致密油藏中的应用效果，提出将“水平井”模式用于研究区长8致密油开采，以期解决研究区长8致密油采用直井产量低、递减快、难以动用的现状，同时为旬邑探区延长组致密油勘探开发工作提供了新思路和新方向。

1 旬邑地区致密油地质特征

研究区行政区划隶属陕西省咸阳市旬邑县，构造上位于鄂尔多斯盆地南部渭北隆起，构造相对复杂，总体上呈现出“南高北低、东高西低”的构造格局[17]。三叠纪末期印支运动和随后的燕山运动使研究区差异抬升，导致区内三叠系延长组长6油层组—侏罗系延安组均有不同程度的缺失。同时，受构造运动影响，研究区储层内垂直裂缝较为发育。

通过对研究区218个长8岩心样品进行物性统计，结果显示，其孔隙度分布在1.0%～15.6%，平均值为6.7%；渗透率分布在0.03～5.06 mD，平均值为0.304 mD，储层物性差，层内非均质性强(图1)。此外，研究区延长组砂体发育横向连续性差，多呈透镜状分布，厚度差别大，造成极强的平面非均质性和层间非均质性。

图1 旬邑地区长8油藏孔隙度与渗透率频率分布直方图Fig.1 Histogram of the frequency porosity and permeability distribution of Chang-8 reservoir in Xunyi area

研究区长8油藏埋深在1 100～1 300 m之间，经测试，平均原始地层压力为6.8 MPa，压力系数为0.6，地层压力较低；研究区地面原油密度平均为0.9 g/cm3，密度大，不利于开采；同时，测试了50 ℃下原油样品的动力黏度平均为55.7 mPa·s，显示出较差的原油物性。

2 水平井产量优势模型的建立

研究表明，储层越致密，渗透率就越低，供油波及半径也就越小[18]。在不考虑后续储层改造等措施的情况下，针对同一均质油藏，建立了直井与水平井获取流体的地质模型(图2)。在该模型中，增加了水平井井眼与地层的接触面积，提高了致密储层产能。

图2 直井与水平井段平面供油几何地质模型Fig.2 Geometrical geological model of plane oil supply in straight well and horizontal well section

水平井与直井的产量比值系数Y=C水平井/C直井=L/πR+1，由于半径R与渗透率K正相关，假设R=nK(n为常数)，则Y=L/πnK+1。由于L和π为常数，令N=L/πn，则Y与K成反函数关系：Y=N/K+1(图3)。由图3可以看出，在提高采油速度(单井日产量)方面，油藏储层越致密，水平井开采的效果越好。实际生产数据表明(表2)：鄂尔多斯盆地南部地区下寺湾(长2)、富县(长6—长8)、黄陵(长6)以及旬邑(长8)，随着油藏储层越致密(储层分类依据表1)，直井开采的产量逐渐降低，从下寺湾长2油藏的0.92 t/d下降到旬邑长8油藏的0.1 t/d；而水平井随着储层越致密产量越高，从与直井的产量比值系数来看是成倍数增长的，特别是致密油Ⅱ类的旬邑长8油藏，比值系数达到57.6。

图3 均值油藏水平井与直井产量比值系数(Y)随渗透率变化关系Fig.3 Ratio of horizontal well to straight well yield coefficient(Y) with permeability of mean reservoir

表1 鄂尔多斯盆地延长组储层孔隙度、渗透率评价分类标准[19]Table 1 Classification criteria for assessment of reservoir porosity and permeability in Yanchang group of Ordos Basin

表2 部分油藏水平井与直井产油量对比表Table 2 Comparison of horizontal well and straight well yield of some reservoirs

3 “水平井”模式

3.1 “水平井”模式的提出

致密油藏较强的储层非均质性导致相邻直井之间试油、试采结果区别较大，表现在油气产量的差别、原油性质的差异，甚至产油和产气的不同，这些极大地制约了对于致密油藏的认识，影响了致密储层特征的总结与致密油气勘探开发技术的研究。

本文选择了渗透率非均质性存在差异的两个区块，分别部署了6口直井，井的相对位置以及单井物性参数均一致，可以看出，弱非均质油藏的渗透率具有连续性和渐变性，强非均质油藏的渗透率则具有跳跃性和突变性(图4)。弱非均质油藏勘探符合率(图中浅红色区域为渗透率认识结果与客观事实相一致区域)明显高于强非均质性油藏。对于具有强非均质性的油藏，要加强认识，就需要增加井密度、缩小探井井距，势必将使勘探投资急剧增加。

图4 不同均质性油藏渗透率预测所需井控密度对比Fig.4 Contrast of well-controlled density for permeability prediction in heterogeneous reservoirs

对比分析：①地质研究方面：一方面经济可行的直井井网井距开采致密油，所获资料难以满足致密油强非均质性区域的研究认识；另一方面，水平井获取的地质资料更为丰富，它可通过沿水平段，利用测井参数间的交汇关系式(如阿尔奇公式等)将渗透率等储层参数积分f(L)，从而更容易满足区域研究的需要。②提高采油速度方面：一方面直井试采因储层的低孔隙度和低渗透率，导致其单井日产量较低；另一方面，水平井在解决致密油单井日产量低的问题上具有优势模型。结合以上，建议采用 “水平井”模式开采致密油。

3.2 “水平井”工艺施工优势分析

结合研究区延长组致密油的特点，在施工过程中采用水平井工艺具有多方面的优势。

(1)研究区致密储层中的长石碎屑矿物含量占比高(图5)，有利于提高工程钻进和后期压裂施工速度。

图5 旬邑地区长8岩石类型三角图Fig.5 Triangulation of Chang-8 rock types in Xunyi area

(2)研究区长6—长8段沉积时期湖面广、水体相对稳定、各层沉积厚度变化不大，且标志层发育[8-11]，利于提高水平井目的层的钻遇率。

(3)水平井可以大面积贯穿发育在层内的天然垂直裂缝[20]，极大提高地层的渗透性，增加油气产量。

综上所述，水平井工艺能够大大提高致密油勘探开发过程中的建井质量、建井速度以及单井产量。

3.3 “水平井”模式现场应用

根据以上研究成果，在旬邑地区直井井网较为成熟的勘探区设计实施了一口水平井，该井试油试采2017年产油2 400 t，相对比同期区内145口直井的累计产油只有80.08 t(2017年度实际生产直井4口，其余141口井因产量低无法生产)，实际水平井与直井单井年累计产量比值达到119.88，效果显著(表3)。同时，由于该水平井液量供给充足，在实际试采过程中维持了较高的产量，事实上有效地避免了产量的快速递减。

表3 旬邑地区延长组长8段水平井与直井试采产油量对比Table 3 Comparison of horizontal well and straight well test-mining output of Chang-8 section of Yanchang formation in Xunyi area

总体上，“水平井”模式在旬邑地区石油开采实践中实现了该区多年来致密油资源的经济动用。

4 结论及建议

(1)在储层均一的情况下，储层越致密，水平井相较于直井在提高单井产量方面优势明显，二者日产量水平相比系数(Y)成线性倍数增长，最高可达57.6。

(2)水平井在地质研究方面获取的地质资料更为准确，可通过沿水平段，利用测井参数间的交汇关系式(如阿尔奇公式等)将渗透率等储层参数积分f(L)，从而更准确地满足区域地质研究的需要，提高地质依据的可靠性。

(3)旬邑地区长8致密油储层采用水平井工艺具有提高建井质量、速度以及提高单井产量的优势。

(4)为便于后续旬邑地区致密油资源的高效利用，建议以“水平井”模式为基础，重新建立和完善旬邑地区致密油的资源评价和储量计算体系。