延長油田延安組水平井開發(fā)特征及影響因素分析

曾　俊，薛金泉，邢　強(qiáng)，鮑　頜，張熙妍

(1.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 716075 ；2.延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心)

延長油田延安組水平井開發(fā)特征及影響因素分析

曾俊1，薛金泉2，邢強(qiáng)2，鮑頜2，張熙妍2

(1.陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 716075 ；2.延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心)

摘要：根據(jù)延長油田延安組水平井部署及實(shí)施情況，針對不同油藏地質(zhì)特點(diǎn)，對延安組水平井產(chǎn)油、產(chǎn)液、含水率、遞減率等開發(fā)動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行了分析，并分析了地質(zhì)因素、開發(fā)因素及水平井完井投產(chǎn)方式對開發(fā)效果的影響程度，對開發(fā)效果分析表明，水平井是開發(fā)低滲透油田的有效手段，適時(shí)實(shí)施注水開發(fā)、采用射孔完井方式、保持合理井距是提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：延長油田；水平井部署；開發(fā)特征；影響因素

1延長油田水平井開發(fā)現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的探索和實(shí)踐，水平井開采技術(shù)在延長油田的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟。目前延長油田已在定邊、黃陵等10個(gè)采油廠部署投產(chǎn)了水平井161口，主要分布在西部油區(qū)，占總水平井?dāng)?shù)的87.6%，其中定邊采油廠井?dāng)?shù)最多，其次是吳起采油廠和瓦窯堡采油廠[1]。延安組和延長組各小層均已部署并投產(chǎn)水平井，其中延安組主要開采層位是延6、延8、延9和延10，共有水平井71口，占總數(shù)的44.1%。截至到2014年9月底，水平井平均月產(chǎn)油量2.07×104t，累計(jì)產(chǎn)油48.36×104t，效果良好。

隨著水平井鉆井工藝技術(shù)的不斷完善成熟、以及油田開發(fā)技術(shù)水平的不斷提高，延長油田面對低、特低滲油藏物性差，天然能量不足，“多井低產(chǎn)、高成本”現(xiàn)象日益明顯的狀況，一方面加強(qiáng)以油藏描述、合理井網(wǎng)、有效注水和儲(chǔ)層改造為主導(dǎo)的基礎(chǔ)研究工作，另一方面積極探索提高水平井單井產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增效的新技術(shù)、新方法，為低品位油田開發(fā)提供了科學(xué)有效的新途徑。

2延安組水平井生產(chǎn)特征

延長油田延安組儲(chǔ)層物性條件較好，水平井部署區(qū)域儲(chǔ)層有效厚度3～17 m，平均孔隙度11.55%～19.08%，平均滲透率為(4.6～50.0)×10-3μm2。延安組砂巖比較發(fā)育，河道砂體規(guī)模較大，砂體內(nèi)部連通性較好，并且區(qū)域內(nèi)構(gòu)造平緩，沒有斷層的遮擋作用，原油生成運(yùn)移到砂體內(nèi)部后不能大規(guī)模的保存，只在局部構(gòu)造高點(diǎn)形成規(guī)模較小的油藏，油藏類型屬于巖性-構(gòu)造油藏，且多數(shù)有邊底水，其中延6層與延8、延9、延10層儲(chǔ)層物性相近，但延6油層薄，延8、延9、延10油層厚度相對較大。根據(jù)延長油田水平井部署及實(shí)施情況，針對不同油藏地質(zhì)特點(diǎn)，以定邊油田延6、延9層為例，收集整理了2009年12月以來已投產(chǎn)水平井靜態(tài)及動(dòng)態(tài)資料，對延安組水平井產(chǎn)油、產(chǎn)液、含水率、遞減率等開發(fā)動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行了綜合分析。

延6油層油藏類型為巖性-構(gòu)造油藏，主要沉積微相類型為主河道砂體和邊灘沉積，平均孔隙度11.6%～14.5%，平均滲透率為(13.1～17.0)×10-3μm2，油層有效厚度一般在3～6 m。定4930井區(qū)的定平5、定平6井均部署在延6層同一油砂體上，投產(chǎn)后產(chǎn)能較高，初期平均日產(chǎn)油15.0 t，含水12%，遞減趨勢緩慢，含水一直低于5%，水平井穩(wěn)定產(chǎn)量一般是周圍常規(guī)井的4.3倍，說明水平井能顯著改善開發(fā)效果(圖1)。而牛圈地區(qū)延6層同一油砂體部署的左平2、豹平1井，由于投產(chǎn)前近井周圍已有常規(guī)注采井生產(chǎn)和注水多年，雖然兩口水平井投產(chǎn)初期產(chǎn)能高、含水低(平均日產(chǎn)油14.9t，含水8.1%)，但開采一年后日產(chǎn)油量快速下降，含水上升至80%(圖2)。反映了相同油藏條件下，由于注采井網(wǎng)、開發(fā)動(dòng)用程度不同，水平井開發(fā)特征差異較大。

延9油層油藏類型為巖性-構(gòu)造油藏，有邊底水，主要沉積微相類型為河道砂體、河口壩砂體和邊灘沉積，平均孔隙度12.0%～17.4%，平均滲透率為(4.6～50.0)×10-3μm2，油層有效厚度一般在4～11 m。延9層不同油砂體水平井產(chǎn)量遞減和含水上升特征也有所不同，定邊各區(qū)塊油砂體部署的水平井初期產(chǎn)能普遍較高，平均日產(chǎn)油多為10 t以上，且投產(chǎn)后半年到一年左右，日產(chǎn)油基本保持在初期水平，之后呈現(xiàn)緩慢遞減的趨勢，遞減率15.1%～45.0%，日產(chǎn)液量多呈緩慢下降趨勢，其下降幅度小于日產(chǎn)油的降幅，部分區(qū)塊水平井含水上升至50%～80%。說明位于油層頂部的水平井開發(fā)生產(chǎn)壓差小，且距離邊底水較遠(yuǎn)，從而延長了無水高產(chǎn)采油期，有效抑制了邊底水的快速錐進(jìn)。

圖1　定平5井開采曲線

圖2　豹平1井開采曲線

總體來看，由于延安組延8、延9、延10小層存在邊底水，其水平井平均日產(chǎn)液和日產(chǎn)油呈現(xiàn)基本穩(wěn)定或緩慢下降的特征，反映了在低滲透邊底水油藏部署水平井開發(fā)十分有效，且厚度較大時(shí)，穩(wěn)產(chǎn)期和無水采油期更長，效果更突出。

3水平井開發(fā)效果影響因素分析

水平井生產(chǎn)特征表明，不同油藏條件下開采特征及效果差異很大，即使在相近的油藏特征及開采條件下，水平井的日產(chǎn)液、日產(chǎn)油、含水及遞減率同樣會(huì)出現(xiàn)較大差異。這是由于水平井特殊的井身結(jié)構(gòu)使其開發(fā)效果影響因素增多，除地質(zhì)及開發(fā)因素外，水平段井身軌跡、完井方式、射孔投產(chǎn)方式及壓裂方式等也是影響其開發(fā)效果的因素。因此，深入分析各因素對水平井開發(fā)效果的影響程度，對進(jìn)一步提高水平井鉆井水平和開發(fā)效果，有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.1地質(zhì)因素

3.1.1油層有效厚度

從延安組水平井有效厚度與投產(chǎn)初期日產(chǎn)油散點(diǎn)圖可以看出(圖3)，厚度與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較小，水平井初期產(chǎn)能并非隨著厚度的增大而呈現(xiàn)增大的趨勢；但隨著水平井開采時(shí)間的增長，有效厚度對產(chǎn)量的影響逐步顯現(xiàn)，一般油層厚度大、儲(chǔ)量豐度高，產(chǎn)量遞減速度較慢，邊底水錐進(jìn)速度也較慢，有利于提高水平井最終采收率。

圖3　延安組水平井有效厚度與日產(chǎn)油關(guān)系

3.1.2含水飽和度

延安組邊底水油藏水平井產(chǎn)量與含水的關(guān)系呈指數(shù)遞減趨勢(圖4)，說明延安組儲(chǔ)層物性好、滲透率相對高，儲(chǔ)層在高含水飽和度條件下，其水相滲透率上升速度較快，在一定壓差下，地層水流入井筒的速度更快，導(dǎo)致高含水時(shí)產(chǎn)油量迅速降低。因此，要保證水平井初期產(chǎn)能高，首先要落實(shí)儲(chǔ)層的含水飽和度，對于已開發(fā)油層，水平井周圍生產(chǎn)井含水應(yīng)小于50%，對于生產(chǎn)井含水接近或高于50%的油藏，需采取邊認(rèn)識、邊實(shí)施的滾動(dòng)布井方式。

圖4　延安組水平井含水與日產(chǎn)油關(guān)系

3.1.3構(gòu)造影響

油藏?zé)o論是原始狀態(tài)還是已開發(fā)階段，由于重力分異作用，原油總是優(yōu)先流向構(gòu)造高部位，而邊底水及注入水則優(yōu)先向構(gòu)造低部位流動(dòng)。因此，開發(fā)過程中，在邊底水和注入水作用下，剩余油易向正向微構(gòu)造發(fā)育區(qū)高點(diǎn)匯集。將水平井部署在構(gòu)造高部位、注水井部署在低部位，則最有利于提高水平井的儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

3.2開發(fā)因素

3.2.1天然能量開發(fā)

對于有邊底水的油藏，利用邊底水天然能量開發(fā)，延長穩(wěn)產(chǎn)期，有效減緩產(chǎn)量遞減。從生產(chǎn)實(shí)踐過程中可以看出，對于具有邊底水特征的油藏，一般部署在油層頂部附近的水平井與同樣部位的直井相比，初期產(chǎn)能高且具有很強(qiáng)的穩(wěn)產(chǎn)能力，說明水平井依靠邊底水天然能量開發(fā)油藏的優(yōu)勢明顯優(yōu)于直井開發(fā)。

3.2.2注水補(bǔ)充能量開發(fā)

對于無邊底水特低滲巖性油藏，雖然初期通過壓裂等措施可獲得較高產(chǎn)能，但產(chǎn)量遞減速度快，特別是特低滲油藏依靠天然能量開發(fā)的老區(qū)產(chǎn)能更低。故有必要及時(shí)依靠注水補(bǔ)充地層能量，才能實(shí)現(xiàn)水平井的長期高效開采。對于此類水平井，保持注采平衡是維持地層能量、控制含水上升速度、減緩產(chǎn)量遞減速度的關(guān)鍵。

3.2.3井網(wǎng)、井距影響

油井井距過小造成井間干擾大，其開發(fā)效益也將變差；但井距過大，井間剩余油難以得到充分動(dòng)用。注采井距過小則注入水易快速指進(jìn)，水驅(qū)波及體積減小；但注采井距過大，注水見效時(shí)間長，地層能量得不到及時(shí)補(bǔ)充，地層壓力恢復(fù)緩慢，從而導(dǎo)致水平井開發(fā)地層能量不足，遞減速度加快。因此，合理的注采井網(wǎng)、井距對于油田最大限度提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益非常重要[2]。延長油田水平井生產(chǎn)處于開發(fā)早期階段，需要對合理的注采井網(wǎng)、井距做進(jìn)一步研究[3]。

3.3完井及投產(chǎn)方式影響

3.3.1水平段長度的影響

目前延長油田已投產(chǎn)水平井水平段長度大于500 m的井占50%。根據(jù)延安組水平井水平段實(shí)際鉆遇油層長度與投產(chǎn)初期日產(chǎn)油對應(yīng)關(guān)系來看(圖5)，實(shí)際鉆遇油層段長度低于200 m時(shí)，單井產(chǎn)能較低，多數(shù)水平井日產(chǎn)油低于5 t；水平段長度300～400 m時(shí)，單井產(chǎn)能分別出現(xiàn)高峰值，隨后單井產(chǎn)能并未隨著水平段長度增加而繼續(xù)提高。依據(jù)理論研究和礦場應(yīng)用結(jié)果，水平段長度低于200 m投入產(chǎn)出比大幅降低，而大于650 m時(shí)，隨著水平段長度的增加，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益相應(yīng)變差。

圖5　延安組水平井鉆遇油層長度與產(chǎn)能關(guān)系

3.3.2水平段軌跡的影響

由于油水重力分異作用的影響，無論是邊底水油藏還是巖性油藏，水平段軌跡在油層中上部最有利。考慮到邊底水對水平井的直接影響更大，設(shè)計(jì)水平段時(shí)必須考慮與底水保持一定的距離，即盡量遠(yuǎn)離底水，延遲水平井見水，又要避免過于接近油層頂部，造成水平井控制儲(chǔ)量的損失。

3.3.3完井方式的影響

延安組油藏埋深淺，物性相對較好，天然裂縫不發(fā)育，故水平井采用篩管完井與套管射孔完井兩種方式，投產(chǎn)前對部分井實(shí)施了酸化，未實(shí)施人工壓裂措施。兩種完井方式下的水平井初期產(chǎn)能見圖6、圖7。可以看出篩管完井產(chǎn)能較高，但同時(shí)采液量也高。分析認(rèn)為，隨著開采時(shí)間的增長，篩管完井將逐步暴露出含水上升快而難以治理的弊端。而射孔完井可以選擇性避射因巖性變化或構(gòu)造位置原因局部含水較高的水平井段，選擇投產(chǎn)物性好、避水高度充足的井段。且在生產(chǎn)過程中，套管射孔完井還可采用水平段逐段投產(chǎn)的方式，從水平井趾端到跟端分2～3次逐段射孔投產(chǎn)，當(dāng)先投產(chǎn)的水平段含水上升后對其進(jìn)行封堵停產(chǎn)，使油水在重力作用下重新分異，恢復(fù)油層和水層的分界線，再投產(chǎn)相鄰井段，依次類推，通過逐段投產(chǎn)實(shí)現(xiàn)分段開采，提高水平井生產(chǎn)壽命。

圖6　篩管完井投產(chǎn)初期產(chǎn)量狀況

圖7　套管完井射孔投產(chǎn)初期產(chǎn)量狀況

4結(jié)論

(1)由于延安組延8、延9、延10等小層存在邊底水，水平井日產(chǎn)液和日產(chǎn)油多呈現(xiàn)基本穩(wěn)定或緩慢下降的特征，在油層厚度較大時(shí)，穩(wěn)產(chǎn)期和無水采油期更長，說明對低滲透邊底水油藏部署水平井開發(fā)十分有利。

(2)在保持注采平衡的前提下，實(shí)施注水開發(fā)是

延長水平井穩(wěn)產(chǎn)期的關(guān)鍵；合理的注采井網(wǎng)、井距可最大限度提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益。

(3)無論是邊底水油藏還是巖性油藏，水平井的水平段軌跡在油層中上部最有利。對于射孔完井方式的水平井可以選擇性避射局部高含水井段，或采用逐段投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)分段開采，達(dá)到延長水平井生產(chǎn)壽命的目的。

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編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)01-0088-04

收稿日期：2015-08-25

作者簡介：曾俊，高級油藏工程師，1968年生，1990年畢業(yè)于西安石油大學(xué)采油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油藏工程研究工作。

中圖分類號：TE257

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A