薩中油田超短半徑水平井潛力井層的判定方法探討

金賢鎬 (中石油大慶油田有限責任公司第一采油廠,黑龍江大慶 163001)

薩中油田超短半徑水平井潛力井層的判定方法探討

金賢鎬 (中石油大慶油田有限責任公司第一采油廠,黑龍江大慶 163001)

結合數值模擬研究成果和實際開發狀況分析結果,以剩余油分布規律研究為基礎,充分考慮油層砂體的發育及規模狀況、開發井網的注采關系完善程度及油層的整體經濟效益等因素,確定超短半徑水平井潛力井層的判定原則。應用數值模擬軟件和多元回歸分析得到了計算注水正韻律油層10年累積產油量的多元相關公式,并對水平井10年累產油影響因素進行敏感性分析,確定了有效厚度、油水井距、剩余油飽和度、無因次距頂厚度等各參數的界限。實施的2口側鉆短半徑水平井均獲得較好的開采效果,綜合含水下降幅度超過20%,32mon生產期累計增油1600t。

薩中油田;超短半徑水平井;潛力井層

油田進入高含水后期階段,開發形勢日趨嚴重。一方面,隨著油田的持續開發和老油區作業頻繁等原因使油水井井況日趨惡化,加上油藏的非均質性,嚴重影響油田采收率的提高[1];另一方面,剩余油亟待開發挖潛,以保證油田的持續穩產。對油層剩余油的挖潛,普遍采取選擇射孔、深度調剖、定位壓襲等技術。然而這些措施僅是改善油層近井地帶的滲流條件,對較厚油層頂部剩余油挖潛總體效益仍有一定的局限性。開窗側鉆水平井技術可以有效地解決底水油藏的水錐問題。與直井及水平井比較,側鉆水平井經濟可采儲量下限低,對于剩余油儲量垂向疊置性差且分布于單一儲層內剩余可采儲量挖潛有較強的適應性,有利于充分控制和動用剩余油,提高采收率[2],并且這項技術可以充分利用大部分套損報廢井和高關井,提高油田開發的最大效益化。截止到2011年底,薩中油田共發現套損井比例達到采油井總數的10%以上;高含水井比例達到采油井總數的30%以上,后期可以考慮利用這些井點在套管內開窗側鉆打水平井挖掘未動用的剩余油,既可以充分利用現有資源降低成本,又達到了開發剩余油的目的,最大限度的提高油田的開發效益。

1 細分類型確定超短半徑水平井潛力

1)現井網調整挖潛難度大的剩余油,可根據開發井點的狀況適時采用側鉆短半徑水平井挖潛。注水砂巖油田經過多年開發調整大都進入了高含水中后期開采,以正韻律油層發育為主的油田,剩余油縱向上集中分布在油層頂部。對一個正韻律油層 ,用垂直井生產到經濟廢棄后,改用側鉆水平井開采油層頂部剩余油,獲得較好的經濟利潤[3]。

薩中開發區在目前水驅開發條件下,薩爾圖和葡萄花2組油層綜合含水達到92%以上,采出程度達到35%以上。但由于油層發育類型較多,油層發育狀況復雜,平面上油層動用狀況差異也較大,總體來說,開采條件大體相同的情況下油層均質性越差剩余油分布比例越高。區塊SⅡ21小層均質性差于SⅡ22(見圖1、2),SⅡ21小層采出程度為21%,SⅡ22小層采出程度為32%,存在較大差異。同時,枝狀、坨狀發育的油層在現井網控制程度相對較低,層內的滲透率差異較大,油層韻律段的底部顆粒較粗、滲透率高,頂部顆粒較細,滲透率低,水淹層解釋結果也表明油層上部的水淹程度較低,存在相對較多的剩余油 (見圖3)。這種類型剩余油均可以根據開發井點的含水狀況、井筒狀況采取側鉆水平井的開發技術進一步挖潛。

圖1 SⅡ21小層沉積相分布圖

圖2 SⅡ22小層沉積相分布圖

2)現開發井網條件下,采油井點和注水井點均存在動用差的油層,剩余油相對富集,可采用側鉆短半徑水平井挖潛。雖然注水井周圍動用狀況好于采油井,但針對于射孔情況和油層發育狀況原因,注水井和采油井點周圍均存在剩余油。采油井#1是1986年投產的一次加密調整井,注水井#2是1999年投產的二次加密調整井,區塊2009年的新井水淹解釋表明#1和#2井點附近的坨狀厚砂體頂部及變差部位均仍存在一定量的剩余油分布 (見圖4)。根據層系調整利用情況和單井井況考慮采用側鉆短半徑水平井進行挖潛。

結合數值模擬和經濟效益評價結果,確定不同井別井點超短半徑水平井篩選原則:①注水井潛力。一是油層發育有效厚度大于3.0m,低、未水淹厚度大于1.5m;二是油層頂部發育3.2m以上穩定泥巖隔層或泥砂薄互層 (薄砂層的標準按照區域油層動用狀況和發育穩定性確定;三是油層不射孔,且井點300m范圍內無采出井點射孔或采出井點射孔油層有效厚度小于1.0m為短半徑水平井潛力井層;四是潛力層位單井控制地質儲量大于1.5×104t;五是單井累積采油達到1000t以上,含水降幅達到20%以上。②油井潛力。一是油層發育有效厚度大于2.5m,低、未水淹厚度大于1.0m;二是油層頂部發育3.0m以上穩定泥巖隔層或泥砂薄互層 (薄砂層的標準按照區域油層動用狀況和發育穩定性確定);三是油層沒射孔,且井點150m范圍內無其他采出井點射孔為短半徑水平井潛力井層;四是油層射孔,且井點300m范圍內注采連通小于等于兩向一類連通為短半徑水平井潛力井層;五是潛力層位單井控制地質儲量大于1.3×104t;六是單井累積采油達到800t以上,含水降幅達到15%以上。

圖3 新井SⅡ2油層水淹解釋結果剖面圖

2 配合油田高含水期不同開發方式的超短半徑水平井潛力

隨著二次開發進程的開展,薩中井網密度也逐漸增加到200口/km2左右,層系開發劃分清晰、砂體的認識程度越來越準確,油層的開發動用狀況也逐步提高,但針對于窄小的坨狀和條帶狀砂體來說,水驅開發層系井網注采控制程度低,僅依靠自身層系的挖潛調整是無法較好改善其動用效果,如利用高含水井點或套損井點的有利層位側鉆超短半徑水平井,可以有效提高油層控制程度、增加泄油面積,提高油層采收率。

圖4 采油井和注水井附近油層剩余油分布圖

目前二類油層化學驅開發進入規模化推廣階段,二類油層發育狀況比較復雜,發育類型也比較多,開發過程中油層頂部動用狀況相對較低,如果非二類油層井點井況符合側鉆超短半徑水平井條件時,同時井點位置合適可考慮配合二類油層開發層系挖潛厚油層頂部剩余油。

3 超短半徑水平井各項影響因素

應用數值模擬軟件對多個方案進行計算,將數模計算結果進行相關公式的多元回歸分析,得到如下計算注水正韻律油層10年累積產油量的多元相關公式:

式中,Np10為水平井10年累產油,104t;h為油層有效厚度,m;hp為水平井距油層頂面高度,m;D為注采井距,m;K為油層滲透率,m D;Soi為剩余含油飽和度;I為完善程度。

應用此回歸公式,進行水平井10年累產油影響因素進行敏感性分析,變化幅度均為±30%,±20%,±10%,從圖5可以看出,對短半徑水平井10年累產油量最重要的參數是剩余油飽和度,其次是井距、有效厚度和水平井距頂距離,三者的敏感程度基本接近,變化趨勢為井距、有效厚度越大,短半徑水平井10年累積產油量越高,水平井距頂距離越小,短半徑水平井10年累積產量越低。在參數范圍之內,水平井的產量與三者近似線性關系。相對而言,滲透率和完善程度對10年累積產油量的影響較小。

圖5 短半徑水平井10年累產油影響因素敏感性分析

根據短半徑水平井10年累積產油量回歸公式,結合10年期經濟極限累產油,可確定有效厚度、油水井距、剩余油飽和度、無因次距頂厚度等各參數的界限。確定各界限指標時,取平均滲透率為500m D,完善程度為50%,及周圍有2口注水井,由敏感性分析可知,當滲透率高于500m D時,相應的有效厚度、剩余油飽和度和井距界限值應略高于圖中確定的界限;當完善程度高于50%時,相應的有效厚度、剩余油飽和度和井距界限值應略低于圖中確定的界限。相同無因次距頂厚度和井距條件下,有效厚度越大,剩余油飽和度下限值越小;相同無因次距頂厚度和有效厚度條件下,井距越大,剩余油飽和度下限值越小;相同井距和有效厚度條件下,無因次距頂厚度界限值越大,即允許短半徑水平井在距頂較大距離處側鉆。

4 結合區塊實際開發狀況確定潛力井位及層位

數值模擬區塊面積2.87km2,根據判定原則,超短半徑水平井效果的主要影響因素為剩余油飽和度、油水井距、距頂位置和有效厚度,根據建立的技術界限指標,篩選出研究區適合側鉆的油井4口,水井5口,如表1和表2所示。

表1 模擬區短半徑水平井井層篩選表 (采油井)

表2 模擬區短半徑水平井井層篩選表 (注水井)

圖5 側鉆短半徑水平軌跡示意圖

薩中開發區實際實施2口超短半徑水平井#1和#2,結合地質特征,水平段長度設計為20m,垂向上為了使水平井注水受效均勻,水平段位置在儲集層中部(見圖5),水平井井段方向沿油層發育方向為主,同時考慮盡量垂直與注采井點的連線,擴大波及體積。

#1側鉆短半徑水平井后,投產穩定后日產液11t,日產油5.28t,含水52%,與未側鉆前對比下降了40%(見圖6),32mon生產期累計產油1894t,增油1600t以上,獲得了較好的開發效果。#2側鉆短半徑水平井后,投產穩定后日產液5.72t,日產油0.69t,含水88%,13mon生產期累計產油367t,含水呈下降趨勢(見圖7)。在油價60美元/桶條件下,已獲得經濟效益167.67萬元,投入產出比1∶2.1。

5 結論

1)油田高含水后期可根據油層剩余油分布狀況適機實施側鉆超短半徑水平井挖潛,在一定程度上能夠改善油層的開發效果,提高油田整體經濟效益。

2)根據油層剩余油分布狀況,側鉆超短半徑水平井潛力可細化為分井類挖潛潛力,可配合不同開發層系挖潛厚油層頂部剩余油潛力。

3)采用超短半徑水平井的篩選條件,根據剩余油飽和度、有效厚度、油水井距和無因次距頂厚度判定界限,可以確定區塊超短半徑水平井的潛力井、層。

圖7 #2開采曲線

[1]夏宏南,王小建,楊明合,等.加快側鉆中短半徑水平井技術的研究與應用[J].西部礦業工程,2005(4):83-84.

[2]孫立柱,何海峰,劉英.利用側鉆水平井提高高含水油藏采收率[J].吐哈油氣,2009(4):377-378.

[3]俞啟泰,謝緒權,羅洪,等.側鉆水平井開采正韻律油層頂部剩余油可行性評價公式[J].石油勘探與開發,2001(3):60-62.

[編輯] 李夢霞

TE243

A

1673-1409(2014)20-0041-05

2014-03-10

金賢鎬(1973-),男,高級工程師,現主要從事油藏工程方面的研究工作。