分支水平井技術在單家寺特稠油油藏開發中的應用

劉西雷

(中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營 257015)

分支水平井技術在單家寺特稠油油藏開發中的應用

劉西雷

(中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營 257015)

通過對單家寺油田單2塊沙一段特稠油油藏特征的系統研究，探討了分支水平井開發特稠油油藏邊際儲量的巨大優勢。分支水平井具有泄油面積大、單井產量高、節約鉆井費用等特點，可實現特稠油邊際儲量的有效動用。以單家寺油田單2塊沙一段為例，從分支水平井部署的位置優選、分支水平井參數優化及軌跡設計與優化等方面描述了水平分支井的地質設計技術，并提出在分支水平井鉆進過程中進行實時跟蹤分析，以確保分支水平井的順利完鉆，從而達到高效開發特稠油邊際儲量的目的。

單家寺油田；單2塊沙一段；特稠油；分支水平井；邊際儲量

在普通稠油油藏開發過程中，常規水平井與直井相比有著明顯的優勢，應用較為廣泛[1-2]。但是隨著油藏動用率的不斷提高，優質儲量日益減少，僅靠常規水平井方式開采，無法滿足邊際特稠油油藏邊際儲量的動用需求。分支水平井技術具有泄油面積大、單井產量高、節約鉆井費用等特點[3]，是動用特稠油油藏邊際儲量最有效的手段[4]。

1 地質概況

單家寺油田單2塊區域構造位于濟陽坳陷東營凹陷與濱縣凸起之間的過渡帶上[5]，主要含油層系是館陶組、東營組、沙一段和沙三段，其中，目的層沙一段含油面積1.25 km2，地質儲量181.9×104t。

單2塊沙一段儲層平面上主要分東、西兩個砂體，其中西砂體儲量較東砂體大，為主要含油砂體。沙一段構造形態總的特征為一受下覆地層控制的具繼承性的鼻狀構造。地層由北向南傾斜，向北超覆，構造傾角2°～5°，油藏頂面埋深-1 075～-1 165 m。沙一段從構造高部位向構造低部位砂體厚變化較大，表現為快速堆積的扇體特征，屬近岸水下扇沉積，儲層巖性比較復雜，主要以棕褐色油浸粉-細砂巖為主，夾灰綠色砂質泥巖、泥質粉砂巖、含礫砂巖和含螺生物灰巖，局部見灰質團塊。泥質膠結，膠結物含量較少，以孔隙-接觸式膠結為主。粒度分選系數為1.95，分選較差-中等，粒度中值0.30 mm。巖心分析儲層孔隙度平均29.3%，平均滲透率669×10-3μm2，屬于高孔中滲儲層。縱向上，沙一段自上而下可細分為三個韻律段，各韻律段砂體厚度5～10 m，三個韻律段間有不穩定夾層發育，厚度一般1～3 m。其中，Es12韻律段為主力含油段。

單2塊沙一段自1986年10月蒸汽吞吐試采以來，共投產生產井23口，其中單采井共10口，合采井13口，多為Es34上返井，2008年皆因高含水、套損等原因相繼停產。截至2010年8月，單2塊沙一段累積注汽34.67×104t，累積產油9.44×104t，累積產水39.64×104t，累積油汽比0.27 t/t，采出程度僅為5.19%。同時，邊緣處油層由于一直無井控制，儲量基本未動，具有較大的開采潛力。因此，可通過常規水平井加鉆分支擴大油層泄油面積，提高采油速度，降低鉆井和地面施工費用，實現該塊特稠油儲量的有效動用。

2 分支水平井設計技術

2.1 部署分支水平井位置優選

根據單2塊沙一段油藏地質特點及分支水平井的設計，確定了分支水平井的井位部署原則：①布井區靠近砂體邊緣，以便分支控制更多的邊際儲量；②具有一定的油層厚度(大于4 m)和單井控制儲量；③水平井段盡量平行構造，或由構造高部位向構造低部位延伸。

2.2 分支水平井參數優化及軌跡設計

本次分支水平井主要設計目的為動用砂體邊緣等部位的特稠油邊際儲量，為充分發揮分支吞吐開發的優勢，在靠近砂體邊緣部位采用單側分支井技術，油層主體考慮后期轉蒸汽驅，靠近油層主體一側不打分支。在此基礎上，以單2塊沙一段實際油藏參數為基礎，利用CMG熱采數值模擬軟件，設計了油藏概念模型，對分支水平井單井各參數進行了優化研究。主要優化參數有主支長度、分支數量、分支角度、分支長度、垂向位置等。分別采用了數值模擬法和半解析法對參數進行了優化。

2.2.1 主支長度優化

分支水平井主支作為分支水平井的主要生產井段，其長度的大小嚴重影響油藏的開發效果。因此，假設分支數為2時，利用概念模型計算了主支長度分別為200 m、250 m、300 m、400 m的分支水平井的開發效果(表1)。結果表明：隨著主支長度的增大，吞吐時間加長，累積產油逐漸增加，但由于單井控制儲量不同，導致采出程度逐漸減小，單儲凈累油指標則總體上變化不大。考慮采出程度、單儲凈累油以及井控程度，優化確定分支水平井主支長度為300 m。

2.2.2 分支數優化

分支數量對井的產量也存在一定影響，分支數量過，多采油時易造成分支之間相互干擾。因此，考慮側分支等間距分布，假設主支長度300 m，利用概念模型計算了分支數量為0、1、2、3、4時的開發效果(表2)。結果表明：隨著分支數的增加，采出程度逐漸增加，但凈產油量增大到一定程度后反而有所減小，當分支數為2～3個時，凈產油量最大，同時考慮各分支增油量，推薦側分支水平井分支數為2個。

2.2.3 分支角度優化

表1 不同主支長度蒸汽吞吐生產指標對比情況

表2 不同分支數蒸汽吞吐生產指標對比情況

分支角度是影響分支水平井形態的重要因素，隨著分支角度的增大，分支井的控制面積增加，同時隨著分支角度的加大，分支與主支、分支之間的干擾發生了變化。利用概念模型，選取4分支水平井進行優化，分支角度分別取15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、60°、75°。結果表明：隨著分支角度的增加，油井產能也增加，但分支角度超過45°后，產能增幅減少，同時鉆井難度很大，因此，分支角度控制在45°以內為宜。結合目前分支水平井鉆井技術和實際井網情況，推薦分支角度為20°。

2.2.4 分支長度優化

在以上優化的基礎上，進行了分支井眼長度的優化，假設分支數為2時，利用概念模型計算了60 m、100 m、120 m、150 m四個不同分支長度的的開發效果(表3)。結果表明：隨著分支長度的增加，累產油增加，采出程度增加，但由于分支長度增加，鉆井投資也增加，凈產油量表現出先增后減的規律，分支水平段長度120～150 m較為合理。根據油藏的實際地質情況，優化分支長度為140 m。

2.2.5 垂向位置優化

表3 不同分支長度蒸汽吞吐生產指標對比情況

根據單2塊沙一段地質認識，Es12韻律段是本塊主力層，水平井縱向位置應主要集中在Es12韻律段，因此，在CMG中進行縱向位置優化時，模型中將Es12韻律段縱向上細分為4個模擬層，Es11韻律段和Es13韻律段各一個模擬層。水平井在油層中的最佳位置，應是油層在縱向上動用程度、注入熱能利用率及采收率最高位置。因此，除了考慮儲層非均質程度和韻律性外，還應考慮由于注入蒸汽的超覆作用，以及稠油的重力泄油和向蓋層、底層的熱損失等因素。經數模計算分支水平井段位于4號層時熱采效果較好，推薦單2-支平1井位于Es12韻律段油層中部偏下，沙一段油層中下部。

通過以上綜合研究分析，依據上述布井原則，結合工區儲層發育情況，在單2塊沙一段油層邊緣部位部署了7口分支水平井。

3 實施效果及建議

根據單2塊沙一段實際情況和地質設計進行了該塊第一口分支水平井單2-支平1井的實鉆，該井鉆井歷時17天順利完鉆。實際完鉆主干段長318 m，第一分支長143 m，第一分支長144 m，總油層進尺596.5 m。設計該井1131.5 m進入油層，實際進入油層的深度是1 130.8 m，僅相差0.7 m。通過該分支水平井的實施，可控制含油面積0.13 km2，儲量18.2×104t，較常規水平井增加控制面積0.03 km2，地質儲量5.5×104t，增加可采儲量1.9×104t。該井第一年設計產量為3 000 t，實際第一年產量為3 230 t，其中，初期產能達到25.3 t/d，是周圍定向井的3.7倍，為同層位普通水平井的1.3倍，提高采油速度2.2%，取得了較好的開發效果。

通過以上綜合研究認為，分支水平井順利實施的主要控制因素如下：

(1)針對工區實際地質情況，確定分支水平井的部署原則，篩選有利區域并進行可行性論證。

(2)對油層開展精細描述研究，落實油層的頂、底面微構造特征及油層厚度展布規律，根據井位部署原則，優選布井位置，以達到最好的開發效果。

(3)要根據實際情況優化論證分支水平井設計的各項參數，從而保證分支水平井的實鉆效果。

[1] 劉顯太.勝利油區水平井開發技術[J].油氣地質與采收率，2002，9(4)：45-47.

[2] 李健.魚骨狀分支水平井地質設計技術[J].內蒙古石油化工，2010，10(13)：79-81.

[3] Joshi S D.Augmentation of well productivity using slant and horizontal wells [J].SPE15375，1986.

[4] 付兆輝，張衛平，陳發景，等.分支水平井在渤海灣盆地埕島油田的應用[J].石油天然氣學報，2008，30(2)：346-350.

[5] 孫洪衛.單家寺油田單2塊沙一段特稠油油藏開發實踐[J].石油地質與工程，2012，26(4)：85-87.

編輯：劉洪樹

1673-8217(2015)03-0098-03

2014-12-02

劉西雷，工程師，1983年生，2005年畢業于中國石油大學(華東)資源勘查工程專業，2012年獲得中國石油大學(華東)地質工程專業工程碩士學位，現從事精細油藏描述工作。

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