特低滲透復雜斷塊油藏合理井網形式數值模擬研究

甘俊奇，李莉，吳忠寶，王俊文，曾倩　(中國石油勘探開發研究院，北京 100083)

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特低滲透復雜斷塊油藏合理井網形式數值模擬研究

甘俊奇，李莉，吳忠寶，王俊文，曾倩(中國石油勘探開發研究院，北京 100083)

[摘要]考慮儲層滲透率、斷塊面積、斷塊長寬比以及地層傾角等地質因素，建立了68個不同的概念地質模型，設計了420個數值模擬方案，系統研究了特低滲透復雜斷塊油藏合理的注采井網形式。數值模擬結果表明，滲透率較低，宜采用五點井網；滲透率較高，斷塊面積較大，宜采用反七點井網；窄條帶狀斷塊長寬比越大，反七點井網越適宜；滲透率越大，地層傾角越大，底部注水開發效果越好。在海拉爾油田典型斷塊的應用結果表明：窄陡斷塊，宜采用底部注水方式，特低滲透寬緩斷塊，宜采用反七點井網，開發效果均較好。該研究對特低滲透復雜斷塊油藏注采井網優化和井網部署具有參考價值。

[關鍵詞]特低滲透油氣藏；復雜斷塊油氣藏；井網；地層傾角；斷塊面積；斷塊長寬比

復雜斷塊油藏由斷層多期活動相互切割配置形成，斷層多、構造破碎復雜，斷塊小、含油面積小，油水關系復雜[1-3]。一般，根據斷層的開啟或閉合狀態、滲透率、地層傾角、斷塊面積和幾何形態，可以劃分出不同類型的斷塊油藏。斷塊的幾何形態可以將斷塊油藏分為半圓形、扇形、三角形、條帶形、長方形和梯形等類型[4～6]。不同的開發井網對斷塊油藏采收率影響較大，前人[7～11]根據油田開發實踐，提出了斷塊油藏合理的注采井網形式及井網部署方法。

近年來，一批學者運用油藏數值模擬方法，對復雜斷塊油藏的合理井網形式進行了研究。2003年，薛兆杰等[12]以實際油藏地質情況為原型建立概念模型，研究了注水方式對斷塊油藏開發效果的影響。2010年，關富佳等[13]研究了復雜小斷塊油藏立體開發的井網部署方法。2011年，齊亞東等[14]研究了條帶狀和三角形的特低滲透斷塊油藏的合理注采井網。2013年，李偉等[15]研究了鈍角三角形小斷塊油藏的合理注采井網。劉桂玲等[16]對三角形和四邊形斷塊油藏的井網進行了優化，并給出了合理井排距。關富佳等[17]研究了直角三角形小斷塊油藏合理注采井網。2014年，王鋒[18]研究了三角形斷塊油藏的注采井網部署方法。此外，賈紅兵[19]和杜鵬舉[20]通過機理模型，分析了地層傾角和滲透率對重力作用的影響，對窄條帶斷塊注水方式進行了優化。但是目前，還沒有系統研究不同儲層物性、地層傾角、斷塊面積和斷塊長寬比等條件下的合理井網形式。為此，筆者建立多井組地質模型，考慮上述影響因素，運用油藏數值模擬方法，提出了條帶形斷塊油藏的合理井網形式，并在海拉爾油田典型斷塊進行了實際應用，效果較好。

1地質模型的建立及方案設計

1.1建立地質模型

應用Eclipse軟件建立概念地質模型。不考慮地層傾角時，建立平板狀地質模型，采用9行9列的排狀交錯基礎井網，總井數41口。比較3種注采井網形式：五點井網，16注25采，注采井數比1∶1(圖1(a))；反七點井網，13注28采，注采井數比1∶2(圖1(c))；反九點井網，13注28采，注采井數比1∶3(圖1(b))。利用Faults關鍵字設置封閉斷層，將油藏切割成不同面積的斷塊。考慮地層傾角時，建立有傾角的長方形封閉斷塊模型，采用7注6采的排狀交錯井網(圖1(d))。

涉及到的參數如下：原始地層壓力22.9MPa，泡點壓力7.0MPa，有效厚度10m；地層原油黏度2.5mPa·s，地層油壓縮系數12.89×10-4MPa-1，地層油體積系數1.08，原油密度0.83g/cm3，溶解油氣比18.23m3/t，地層水壓縮系數6.51×10-4MPa-1；束縛水飽和度37.6%，殘余油飽和度26.3%，水相端點相滲0.11。

圖1　概念地質模型示意圖

1.2方案設計

不考慮地層傾角時，選取儲層滲透率、斷塊面積、斷塊長寬比、注采井網形式和注采井距5項開發參數，設計模擬方案384個(表1)。考慮地層傾角時，選取滲透率、地層傾角和注水方式3種開發參數，設計模擬方案36個(表2)。

表1　不考慮地層傾角的數值模擬方案

表2　考慮地層傾角的數值模擬方案

2合理井網形式

2.1儲層物性

選取斷塊長寬比1，井距200m，斷塊面積分別為0.1km2和0.2km2的18個方案，比較不同儲層滲透率條件下3種井網形式開發20年的采出程度。斷塊面積0.1km2時，五點井網采出程度高(圖2(a))。斷塊面積0.2km2時，儲層滲透率高于2mD，反七點和反九點井網采出程度高；儲層滲透率低于2mD，五點井網采出程度高(圖2(b))。結果表明，儲層物性數值越小，所需注采井數比越高，需要較多的注水井補充地層能量，提高注水開發效果。

圖2　不同滲透率不同井網形式的采出程度比較

2.2斷塊大小

選取儲層滲透率10mD，斷塊長寬比1，井距100～300m的60個方案，用多項式擬合三種井網形式在不同斷塊面積和不同井距條件下開發20年的采出程度，比較其開發效果。斷塊面積0.1km2，五點井網的采出程度最高，反九點井網的最低(圖3(a))。斷塊面積0.2km2，反七點井網的采出程度最高，五點和反九點井網的較低(圖3(b))。斷塊面積0.4km2，反七點井網的采出程度最高，五點井網的最低(圖3(c))。斷塊面積1km2，反九點井網的采出程度最高，五點井網的最低(圖3(d))。結果表明，隨著斷塊面積增大，注采井網系統越趨于完善，油井數多的反九點和反七點井網開發效果好。反之，隨著斷塊面積減小，五點井網開發效果變好。由于五點井網注水井多，能夠使得一對注水井和采油井更大程度地控制破碎的斷塊。

圖3　不同斷塊面積不同井網形式的采出程度比較

2.3斷塊長寬比

選取儲層滲透率10mD，斷塊面積0.1km2，井距100～300m的120個方案，根據開發20年的水驅波及面積，計算不同斷塊長寬比條件下3種井網形式的水驅波及系數，比較其開發效果。長寬比1.0，五點井網水驅波及系數最高，反七點井網次之，反九點井網最低(圖4(a))。長寬比大于1.5，反七點井網水驅波及系數最高，五點井網次之，反九點井網最低(圖4(b)～(d))。結果表明，斷塊長寬比越大，反七點井網越適合；而五點和反九點井網適應性越差。

圖4　不同斷塊長寬比不同井網形式的水驅波及系數比較

斷塊面積0.1km2，水驅波及系數要達到0.8以上，不同斷塊長寬比的3種井網形式的井距上限如圖5(a)所示。長寬比為1.0，五點井網的井距上限為270m。長寬比為1.5、2.0和3.0，反七點井網的井距上限分別為236、200、188m。同理，計算了斷塊面積0.2km2時不同斷塊長寬比的3種井網形式的井距上限(圖5(b))。長寬比為1.5、2.0和3.0，反七點井網的井距上限分別為300、280、250m。

2.4地層傾角

選取儲層滲透率10～100mD，地層傾角0～40°的27個方案，比較底部和頂部2種注水方式開發20年的開發效果。數模結果表明，地層傾角10°是水相重力作用影響的界限，滲透率50mD是底部和頂部注水方式優劣的界限。地層傾角小于10°，2種注水方式的采出程度與無地層傾角時的相差不大。地層傾角大于10°，滲透率10mD時2種注水方式的采出程度逐漸變小；滲透率50mD時，2種注水方式的采出程度基本沒有變化；滲透率100mD時，底部注水的采出程度逐漸上升，頂部注水的采出程度逐漸下降。從儲層滲透率來看，不同地層傾角，滲透率10mD時頂部注水的采出程度較高，滲透率50mD時底部注水的采出程度略高，滲透率100mD時底部注水的采出程度較高(圖6)。

從含水率隨采出程度的變化曲線來看，地層傾角小于10°且滲透率小于50mD時，底部和頂部注水2條曲線基本重合，表明開發效果相差不大。地層傾角小于10°且滲透率大于50mD時，底部開發效果較好。地層傾角大于10°，隨著滲透率的增大，底部注水的開發效果明顯變好(圖7(a)、(b))。

圖5　水驅波及系數0.8時的井距界限

圖6　不同滲透率情況下，采出程度隨地層傾角的變化曲線

圖7　不同滲透率情況下，含水率隨采出程度的變化曲線

圖8　井網優化結果示意圖

2.5井網形式優化結果

根據以上研究成果，總結井網優化結果如圖8所示。斷塊滲透率較低，宜采用五點井網；滲透率較高，斷塊面積較大，宜采用反七點井網；斷塊形態為窄條帶形，也宜采用反七點井網。物性較好的窄陡斷塊，宜采用底部注水方式；物性較差的寬緩斷塊，宜采用反七點井網。

3實例

3.1斷塊A

斷塊A為西傾鼻狀構造油藏，走向北東20～30°，呈窄條帶狀分布，內部被6條北東向小斷層切割。含油面積2.3km2，長約6.6km，寬0.3～0.5km。地層傾角22～26°，儲層滲透率54.3mD。含油面積內僅能部署2排井，模擬頂部和底部2種注水方案。結果表明，底部注水開發20年采出程度24.7%，比頂部注水的高3.5個百分點。因此，對于窄條帶狀高陡油藏，宜采用底部注水開發方式。

2009年10月，斷塊A底部注水井投注，采油井26口，注水井7口。至2014年5月，采油井32口，注水井11口，注采井數比1∶2.9，注水井數明顯偏少。注水2個月后，18口油井受效，受效前平均單井日產油10.9t，受效后產量高峰期平均單井日產油16.6t，增幅5.7t。見水時間1～30個月，平均13個月。至2014年5月，平均單井日產油5.4t，采出程度7.1%，含水率30.3%。從初期到目前，含水上升速度每年3.8個百分點，含水上升率4.0%，注水效果較好，說明這類油藏宜采用底部注水方式開發。為進一步提高開發效果，該斷塊后期可適當增加注水井點，提高注采井數比，擴大水驅波及程度，提高水驅采收率(圖9(a))。

3.2斷塊B

斷塊B為西傾鼻狀構造油藏，走向約北東40°，相對寬緩。含油面積1.6km2，長約2.0km，寬約0.74km。地層傾角為11°，儲層滲透率為4.6mD。含油面積內可部署3～4排井，模擬五點、反七點和反九點井網3種方案。結果表明，反七點井網開發20年采出程度為19.8%，比五點井網的高0.8個百分點。結果表明，對于特低滲透寬緩斷塊油藏，宜采用注采井數比適中的反七點井網注水開發。

2011年6月，斷塊B的6口注水井投注，采油井14口，注采井數比1∶2.3。至2014年5月，采油井21口，注水井7口，注采井數比1∶3，注水井數明顯偏少。注水12個月后，油井受效，受效前平均單井日產油1.9t，受效后產量高峰期平均單井日產油3.3t，增幅1.4t。見水時間平均14個月。至2014年5月，平均單井日產油2.7t，采出程度5.1%，含水率25.9%。從初期到目前，含水上升速度每年3.0個百分點，含水上升率5.1%，注水效果較好，說明這類油藏宜采用反七點井網注水開發。由于目前注采井數比高，為進一步提高開發效果，該斷塊應增加注水井點，完善反七點注采系統，提高水驅控制和動用程度(圖9(b))。

圖9　不同注水方式和井網的開發效果比較

4結論

1)超低滲斷塊和面積小于0.1km2的特低滲斷塊宜采用五點井網，面積大于0.1km2的特低滲斷塊宜采用反七點井網。

2)面積小于0.2km2的正方形斷塊宜采用五點井網，面積小于0.2km2的長方形斷塊或者面積為0.2～0.4km2的斷塊宜采用反七點井網。

3)地層傾角小于10°且滲透率小于50mD的斷塊，頂部和底部注水開發效果相差不大；地層傾角大于10°或者滲透率大于50mD的斷塊，宜采用底部注水開發。

4)數值模擬研究和典型斷塊分析表明，滲透率較高的窄條帶狀高陡斷塊，宜采用底部注水方式；特低滲透寬緩斷塊，宜采用注采井數比適中的反七點井網，開發效果均較好。

[參考文獻]

[1]余守德.復雜斷塊砂巖油藏開發模式[M].北京:石油工業出版社,1998:116～117.

[2]尤啟東,周方喜,張建良.復雜小斷塊油藏水驅開發效果評價方法[J].油氣地質與采收率，2009,16(1):78～81.

[3]程世銘,張福仁,朱理珊,等.東辛復雜斷塊油田開發模式研究[M].北京:石油工業出版社,1998:56～58.

[4]侯春華,肖武,周香翠,等.勝利油區油藏分類研究[J].油氣地質與采收率，2005,12(2):42～44.

[5]劉睿,姜漢橋,陳民峰,等.江蘇油田復雜小斷塊油藏分類[J].新疆石油地質，2009,30(6):680～682.

[6]呂慶仙.勝利油區斷塊油氣藏開發潛力及技術對策[J].油氣地質與采收率，2010,17(4):91～93.

[7]耿兆華,高弘毅,郭紅霞,等.復雜斷塊油藏開發井網部署及注采井網完善[J].試采技術，2000,21(3):12～15.

[8]王洪寶,宋紹旺,田仲強,等.不同類型油藏的分類治理與分類開發——以東辛油田為例[J]. 應用基礎與工程科學學報，2003,11(1):10～18.

[9]張兆林,黃偉.江蘇復雜小斷塊中低滲油藏開發實踐與認識[J].斷塊油氣田，2004,11(4):36～38.

[10] 王光付,許堅,王端平,等.中國石化不同類型斷塊油藏水驅采收率分析[J].石油勘探與開發，2004,31(4):96～98.

[11]王端平,楊勇,牛栓文,等.東辛復雜斷塊油藏層塊分類評價方法與調整對策[J].油氣地質與采收率，2012,19(5):84～87.

[12]薛兆杰,侯建,王斌.開發方式對斷塊油藏開發效果影響規律研究[J].斷塊油氣田，2003,10(3):55～58.

[13] 關富佳,劉德華,顏明.復雜小斷塊油藏立體井網開發模式研究[J].斷塊油氣田，2010,17(2):213～215.

[14] 齊亞東,楊正明,晏軍,等.特低滲透斷塊油藏井網優選數值模擬[J].新疆石油地質，2011,32(4):392～395.

[15]李偉,關富佳,張偉文.鈍角三角形小斷塊油藏注采井網研究[J].長江大學學報(自科版)，2013,10(26):108～110.

[16] 劉桂玲,蔡新明.高郵凹陷南斷階不規則油藏井網優化研究[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2013,35(11):108～111.

[17] 關富佳,雷小麗.直角三角形小斷塊油藏注采井網模擬優化研究[J].特種油氣藏，2013,20(1):74～76.

[18] 王鋒.臨盤油田復雜斷塊油藏注采井網優化[J].西安石油大學學報(自然科學版)，2014,29(5):58～60.

[19]賈紅兵.層狀油藏重力滲流機理及其應用[J].石油學報，2012,33(1):112～116.

[20]杜鵬舉.高陡復雜斷塊油藏注水方式優選及采收率預測圖版建立[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2013,35(11):124～128.

[編輯]黃鸝

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)5-0042-07

[中圖分類號]TE319

[作者簡介]甘俊奇(1985-)，男，工程師，主要從事油氣田開發工程研究，ganjq@petrochina.com.cn。

[基金項目]中國石油天然氣股份有限公司重大專項(2013E-3304)。

[收稿日期]2015-05-05

[引著格式]甘俊奇，李莉，吳忠寶，等.特低滲透復雜斷塊油藏合理井網形式數值模擬研究[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(5):42～48.