安塞油田淺層特低滲油藏水平井開發技術研究及效果分析

欒 虎

王小軍，孟 越，李書靜 (長慶油田分公司第一采油廠 陜西 延安 716000)

安塞油田淺層特低滲油藏水平井開發技術研究及效果分析

王小軍，孟 越，李書靜 (長慶油田分公司第一采油廠 陜西 延安 716000)

隨著勘探評價的深入，安塞油田淺層逐漸成為下步開發的主力區塊之一。由于淺層具有含油層系多、油層厚度相對較小、儲量豐度低、滲透率低、油水分異差等特點，且分布較為分散，用常規技術開發單井產能太低，不能實現Ⅱ類和Ⅲ類儲層有效動用。為了提高開發效果，在對淺層沉積相、儲層物性與已開發老區差異分析的基礎上，通過室內研究及現場試驗，從布井、鉆井、儲層改造方式等方面提出了一套適應安塞油田淺層開發的水平井技術，實施效果證明了該技術對安塞油田特低滲透儲層有效開發是行之有效的。

安塞油田；特低滲油藏；水平井；油藏開發

安塞淺層是指長7油層組以上的層位，主要油氣聚集層位為長6油層組。長6油層組均為三角洲前緣沉積；安塞老區處于三角洲前緣水下分流河道沉積區，砂體規模較大，厚度較穩定；安塞新開發區處于三角洲沉積相邊緣，水下分流間灣發育，砂體規模及厚度較小。低滲透儲層主要分為3類，即儲層平均滲透率(10～50)×10-3μm2為低滲透儲層；平均滲透率(1～10)×10-3μm2為特低滲透儲層；平均滲透率小于1×10-3μm2超低滲透儲層。通過地質研究，安塞淺層開發區均屬于特低或超低滲儲層。目前安塞油田淺油層主要開發區塊分布在王窯周邊、安塞東，油藏分布范圍大，受沉積相影響，各區塊油藏規模較小，物性較差，面臨著完鉆井投產后單井產能低等一系列問題。

水平井可以有效的提高油井單井產能[1]，一般水平井產能為周邊直井產能的2～3倍，近2年來長慶油田在水平井提高單井產量攻關試驗方面，形成了相應的井網和配套開發技術政策，而安塞油田從1995年開始水平井開發試驗，截止2007年底，共完鉆水平井8口，初期產能最高值11.232t/d，最低值2.05t/d，平均初期單井產能4.91t/d，其中坪橋區內鉆水平井5口，但儲層結構復雜，注水見效率低，導致產量較低[2]，平均水平井單井產能僅2.71t/d。在此期間，以坪橋水平井區為例，探討了應用水平井和露頭資料及標點過程(示性點過程)方法進行沉積微相三維建模的思路與方法[3]。2011年通過建立低滲透儲層評價體系，通過開發效果分析，討論了影響水平井開發效果的主要因素[4]。為了探索安塞淺層特低滲透油藏有效開發技術，通過開展室內研究及礦場實踐，積極探索水平井優化布井、優化井網、超前注水以及鉆井、完井、改造方式新技術，形成了安塞淺層特低滲透儲層水平井技術系列。

1 井位布置及井網優化

1)井位布置 安塞長6油層組油藏巖心、鏡下薄片、地面露頭觀察及注水開發動態均證實地層中普遍發育天然微裂縫。一般來講，微裂縫在注水開發初期不會表現出明顯的裂縫特征，但是隨著注水開發的不斷進行，微裂縫會逐漸張開、擴大[5]，且對開發效果影響較大。不同開發區塊壓裂裂縫方位測試結果表明，受地下天然地應力的影響，人工裂縫方位與地面裂縫走向基本符合，當生產井和注水井連線的方位接近區域最大水平主應力方向時，注入水存在明顯的水驅優勢方向。

針對安塞油田儲層特征，對水平井整體開發布井方式數值模擬研究，設計了4類21種井網進行開發指標分析，篩選出3種最佳的井網及其與人工壓裂裂縫區配方案[6]。從安塞油田歷年已實施的7口水平井布井方位來看，除塞平4與區域最大水平主應力方向斜交外，其余均采用水平井部署與最大水平主應力方向垂直的布井方式，在原始井網條件下，都保持了較長的低含水開發期，因此安塞淺層水平井在垂直于最大水平主應力方向布井，可有效防止水平井壓裂過程中人工裂縫溝通水線。

2)井位優化 在水平井井網優化方面主要運用數值模擬技術，研究了最佳的直井和水平井組合方式及其井網形式[7]。為了研究直井水平井井網方式對開發效果的影響，針對安塞油田裂縫特征，設計了矩形井網、直線排狀注水系統和交錯排狀注水系統的6種組合方式，進行數值模擬預測。設計的條件是：①矩形井網井距425m，排距175m，直線排狀注水井網井距500m，排距225m，交錯排狀注水井網井距450m，排距225m。②注水井均不壓裂；③水平段長度為275m，水平段壓裂3條縫，裂縫半徑長125m；④以定壓控制方式進行生產，保持注采壓差為20MPa(見圖1)。

針對這6種井網進行數值模擬預測，模擬結果如表1和圖2所示。從表1和圖2中的各項指標可以看出，井網(f)方案(矩形井網Y方向壓裂水平井網——五點法)最優。同時這種組合方式的開發時間最短、單井產量最高，是直井井網的組合形式的2～3倍，隨著采出程度不斷提高，油井綜合含水上升率保持水平較低，可以有效防止注水開發過程中油井過早水淹，與直井注水相比，水平井注采井網可形成線性驅動，推遲注入水突破時間、提高波及效率、改善油藏開發效果[8]；因此，針對淺層水平井開發采用水平段與地層最大主應力方向垂直的五點法水平井開發井網是最優方案。

表1 不同井網形狀開發指標對比

圖1 不同幾何形狀井網示意圖

圖2 采出程度與綜合含水率關系曲線

2 水平段優化

圖3 長慶油田不同水平段與單井產油量關系曲線

對于水平井來講，提高單井產能關鍵受水平段長度影響，水平段越長，油層鉆遇率越高，井筒泄油面積越大，單井產量越高，但井筒近井地帶容易形成壓力負異常，導致油層泄油能力降低，從而造成初期遞減較大，長期效果還有待進一步試驗，因此，通過科學合理的方法確定水平井水平段的最優化長度是油田開發的當務之急[9]。前人通過分析一口水平井的投入與產出隨水平段長度的延伸而發生的相應變化，證實了水平井最優水平段長度的存在[10]。前人研究手段主要是通過數值模擬及經濟評價方法，來確定水平段的最優化長度,近幾年的研究表明，長慶油田三疊系水平井采用水平段長度600～800m的水平井進行開發，比較合理(見圖3)。

3 水平井超前注水技術

安塞油田前期的開發實踐證明，超前注水能有效的提高油井的單井產能[11]，實現特低滲透、超低滲透油藏的經濟效益開發。安塞淺層長6油藏通過前期的裂縫研究、井網優化，在產建區內通過超前注水提高單井產能，通過對比，超前注水的水平井，投產后單井產能明顯高于同一地質條件下滯后注水的水平井，以安塞油田坪橋區超前注水的2口水平井與滯后注水的兩口水平井為例，前者初期產能是后者的1.9倍，且油井投產后有明顯的見效特征，目前平均單井產能已達到6.98t/d(見表2)，因此，水平井開發要取得較好的效果，必須建立有效的注水壓力驅替系統，才能保證水平井及周邊采油井單井產能高，穩產時間長。

表2 安塞油田坪橋區長6水平井不同注水時機開發效果對比表

4 鉆井、完井及改造方式

1)鉆井新技術 對于設計垂深小于1200m，設計靶前距大于280m，設計增斜率小于18°/100m的水平井，優選?215.9mm PDC鉆頭進行二開施工作業，加強二開直井段到中測“一趟鉆”攻關試驗力度。安塞油田淺油層區塊7口井實現了二開到中測“一趟鉆”。 根據中測后入窗垂深的調整情況和第二增斜井段所需增斜率，優化下部鉆具組合，實現了4口水平井中測到完鉆“一趟鉆”。

在鉆井工藝上，主要采用了近鉆頭地質導向技術、PDC鉆頭+復合鉆井方式，達到控制井眼軌跡與提速的統一。其中井眼軌跡控制主要采取了造斜點以下定向井段使用MWD+導向鉆具進行井眼軌跡監測與控制，進入油層頂段以下井段使用LWD+導向鉆具進行井眼軌跡監測控制和地質導向的方式。

通過安塞老區和安塞淺層水平井水平段鉆井數據表對比，安塞老區7口水平井平均水平段長度325m，平均油層鉆遇率64.4%，目前淺層12口水平井平均水平段長度589.7m、平均油層鉆遇率79.6%，先進的鉆井技術可以有效提高水平井水平段長度和油層鉆遇率。

2)完井及改造方式 安塞油田油井不壓裂無初產，雖然水平井增加了泄流面積及通道，但同樣需要進行壓裂改造才能取得良好的效果，為了適應分段多簇壓裂的要求，因此在完井方式上主要采取了套管加射孔方式，2口井采取裸眼完井方式，從投產后生產情況來看，裸眼完井的水平井產量明顯低于周邊井或同區水平井。為了進一步提高單井產量，開展了水力噴砂射孔分段壓裂工藝試驗，現場采用水力噴砂射孔分段壓裂與小直徑封隔器聯作工具、雙封單卡機械封隔分段壓裂工具和機械封隔分段壓裂試驗，實現了一次管柱多段壓裂，有效縮短了施工周期、降低施工費用、提高作業安全性，在近井地帶產生高導流縫穴，有利于提高單井產能。

5 實施效果評價

安塞油田淺層共實施水平井12口，試排平均日產油41.1m3，日產水10.1m3，投產后初期平均日產油4.04t，含水52.6%。目前日產油3.85t，含水54.9%，與各區塊定向井產量對比，平均單井產能提高2.3倍，取得了明顯的開發效果。

[1]喻高明，凌建軍，蔣明炫，等.砂巖底水油藏開采機理及開發策略[J].石油學報，1997，18(2)：99-107.

[2]李恕軍，吳勝和.安塞油田坪橋水平井區儲層精細描述[J].西安石油學院學報(自然科學版)，2000，15(4)：8-12.

[3]吳勝和，武軍昌，李恕軍，等.安塞油田坪橋水平井區沉積微相三維建模研究[J].沉積學報，2003，21(2)：266-271.

[4]劉新菊，董海英，王鳳，等.特低滲油藏水平井開發效果評價及影響因素研究[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2011，33(6)：318-321，325.

[5]閔琪，劉月田.安塞特滲透油田水平井整體開發布井方式數值模擬研究[J].低滲透油氣田，1997，2(1)：45-49.

[6]張莉，楊亞娟.哈南阿爾善油藏微裂縫特征及其對開發的影響[J].石油與天然氣地質，2001，22(2)：158-160，193.

[7]冉新權，程啟貴，屈雪峰，等.特低滲透砂巖油藏水平井井網形式研究[J].石油學報，2008，29(1)：89-92.

[8]凌宗發，胡永樂，李保柱，等.水平井注采井網優化[J].石油勘探與開發，2007，34(1)：65-72.

[9]歐陽晶，陶冶，王祥.水平井水平段長度的優化設計[J].新疆石油天然氣，2008，4(2)：43-45，48.

[10]胡月亭，黃名召.水平井水平段長度優化設計方法[J].石油學報，2000，21(4)：80-86.

[11]冉新權.超前注水理論與實踐[M].北京：石油工業出版社，2011：123-128.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.022

TE355.6

A

1673-1409(2012)04-N068-03

2012-02-25

欒虎(1972-)，男，2004年大學畢業,高級工程師，碩士生,現主要從事油田開發方面的研究工作。