低滲透油田合理井距確定方法研究
——以N油田為例

朱　偉

(中國石油遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010)

低滲透油田合理井距確定方法研究

——以N油田為例

朱偉

(中國石油遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010)

摘要：針對低滲透油田合理井網密度問題，從開發技術條件與經濟效益兩個方面出發，考慮啟動壓力梯度影響，采用勢的疊加原理，建立了油水兩相穩定滲流時的技術極限井距模型，并推導出不同注采壓差下技術極限井距與含水飽和度、含水率以及儲層滲透率的關系。根據N油田采收率與水驅控制程度、井網密度的關系，考慮銷售收入、開發投資的將來值、維修及管理費用等，運用曲線交會法計算出不同油價對應經濟極限井網密度及經濟合理井網密度。N油田目前開發階段反九點井網210 m井距小于技術極限井距，仍有加密潛力。

關鍵詞：低滲透油田；合理井距；極限井距；啟動壓力梯度

1油田概況

N油田為一低孔低滲油藏，動用含油面積5.4 km2，石油地質儲量743.76×104t，儲層平均孔隙度11.7%，平均滲透率26.7×10-3μm2，1988年投入開發，1991年轉注水，2002年實施分層系注水調整。目前全區平均含水率90%左右，處于高含水階段，全區油井開井82口，水井開井21口，采出程度15.01%。儲層巖性致密、微孔喉較多、比表面大、結構復雜，孔隙度、滲透率較低，流體與巖石表面的液固作用力強，水驅油過程存在啟動壓力梯度等原因，造成流體滲流阻力大，難以建立有效的壓力系統，呈現出非達西滲流特征。N油田注水方式為反九點面積注水井網，采油井多，初期采油速度高，水驅波及面積大，井網調整靈活性強；但由于油層物性差，水井注水壓力高，油井受效緩慢，產量遞減快，開發效果不理想。

2井距影響因素分析

對于正方形反九點井網，井距J(m)與井網密度S(口/km2)關系為J=1000×S-1；因此，影響井網密度的因素即為井距影響因素。油藏工程理論及現場實踐表明，注水開發油田注水方式不僅受到地質因素及工程因素影響，同時也受經濟因素制約。因此，需從技術極限井距與經濟極限井距兩個方面來計算低滲透油藏合理井距。

2.1開發因素

(1)油水井數比的影響。油藏的注采井數比是井網部署的重要參數，當井網密度一定時，通過改變注采井數比改變油井受效情況，提高水驅控制程度，波及系數也隨之增大。對于低滲透非均質油藏，提高注水波及系數的關鍵是采用合理的注采井數比，設計合理的井距。

(2)水驅控制程度。水驅控制程度指油水井連通厚度與油層總厚度的比值，水驅控制程度高，井網不需要加密，而要取得較好的開發效果，水驅控制程度需大于70%～80%，因此，需考慮現井網達到的水驅控制程度來確定合理的井網密度[1]。

(3)地層壓力及儲層非均質性的影響。由于儲層非均質性影響，高滲層水淹狀況嚴重；油層壓力偏高，而低滲層水淹狀況較差，剩余油富集，地層壓力較低，對于單井來說，含水較高井地層壓力大，產液能力強，油井見水后，易引起流壓上升，同時使得低滲層生產條件惡化，形成倒灌現象，加劇了層內干擾和地層壓力分布不均，因此，為開發低滲層，需加密井網。

(4)原油物性的影響。原油黏度對井網影響較大，黏度較高時，井網越密，產量越高；但當原油黏度較低時，其對井網影響較小，因此，原油黏度制約井網密度大小。

(5)剩余油分布影響。井網類型、井網密度、注采系統完善程度及注采強度都會影響剩余油的形成和富集，剩余油分布與井網調整是相互依賴相互制約的，在井網調整加密時，必須進行剩余油平面及縱向的量化。

(6)油井配產制度。油井產量低往往是由于井距過大造成滲流阻力過大，使得流體不具備足夠的能量從水井流入油井井底，此外，油田開發必須在設備完好期間采出可采儲量的主要部分，若以較高的配產制度開采，雖能縮短回收周期、提高經濟效益，但所配產量同時受到油田地質狀況、水驅波及狀況、注采井網密度的制約。井網密度越大，采油井越多，配產量越大，但單井可采儲量會降低，投資增大，降低了經濟效益。可見配產制度與井網密度關系密切[2]。

2.2經濟因素

(1)原油價格。原油價格對井網密度影響較大，銷售收入為油田的主要收入，油田經濟效益跟原油價格相關密切。井網密度影響原油產量，當油價上漲時，通過加密井網，可提高原油產量，獲取高收入；當油價下跌時，關停產量較低井，減少經濟損失。

(2)生產投資。生產投資包括生產過程消耗的材料、工資支出、鉆井費用、建設費用等。井網密度越大，投資成本越高，油田所獲利潤會相應降低，當油井產能較低而投資成本較高時，應減小井網密度。

3技術極限井距

針對N油田低滲油藏特點，采用勢的疊加原理求解油水兩相穩定滲流時的技術極限井距。對于低滲透油藏要考慮啟動壓力梯度[3]。以一源一匯注采系統為研究對象，根據疊加原理，地層中任意一點A的勢為：

(1)

油井與水井井壁處的勢為：

(2)

(3)

將式(2)與式(3)相減整理后得到：

(4)

當等產量一源一匯系統滿足產液強度q大于或等于0時，所求R即為技術極限井距：

(5)

適用于油水兩相滲流時的啟動壓力梯度計算公式為[4]：

(6)

式中：Po——油井井底流壓，MPa；Pi——水井注入壓力，MPa；λ——啟動壓力梯度，MPa/m；R——注采井距，m；rw——水井井筒半徑，m；K——滲透率，10-3μm2；μw——水相黏度，mPa·s；μo——油相黏度，mPa·s；Sw——開發到某一時刻的含水飽和度，小數；Swc——束縛水飽和度，小數；Sor——殘余油飽和度，小數；Swn——歸一化的含水飽和度，小數；a,b——啟動壓力梯度回歸系數。

分流方程為：

(7)

根據相滲曲線，不同含水飽和度對應Kro、Krw，可得出與含水飽和度對應含水率，根據(5)、(6)式得出極限井距與含水飽和度關系，因此，可求得不同含水率條件下的極限井距(表1)。

由計算結果可知，在儲層滲透率一定時，隨含水率升高，技術極限井距增大。這是因為含水飽和度的降低引起了含水率下降，一方面水相使得儲層滲

表1　不同注采壓差下技術極限井距與含水率的關系

透性提高，另一方面啟動壓力梯度降低，因此，技術極限井距增大[5]。在相同滲透性及含水飽和度條件下，隨注采壓差的增大，儲層可動流體流動能力增強，技術極限井距增大[6-7]。

根據N油田取心井啟動壓力梯度實驗結果，回歸得出a=1.4215,b=0.9。N油田束縛水飽和度為0.36，殘余油飽和度為0.35，地層原油黏度76.3 mPa·s，水相黏度為1 mPa·s，將各參數帶入(5)、(6)式中，得出技術極限井距與儲層滲透率關系曲線(圖1)。

圖1　不同驅動壓力下技術極限井距與滲透率關系

可以看出，當油水井注采壓差及儲層含水飽和度一定時，技術極限井距隨滲透率升高而增大，主要是因為儲層滲透率升高，啟動壓力梯度降低，滲流阻力減小，使得技術極限井距增大。N油田當前含水率90%，儲層滲透率26.7×10-3μm2及注采壓差25 MPa下對應技術極限井距為162 m，該井距小于目前反九點210 m井距，因此，N油田仍具有井網加密的潛力。

4經濟約束井網密度法

本文采用經濟極限井網密度和經濟最佳井網密度法確定井距合理值[8]。

4.1經濟極限井網密度

經濟極限井網密度指在一定油價下，油田盈利為0時的井網密度。要保持盈利，油藏井網密度必須小于經濟極限井網密度[9]。

最終采收率與井網密度關系為：

ER=ED×e-a/s

(8)

式中：a——井網密度系數，口/km2；ED——水驅油效率，小數；ER——采收率，小數；S——井網密度，口/km2。

開發期限內原油銷售收入的將來值(V1)為：

V1=G[NEDe-a/s/t][(1+i)t-1]/i

(9)

式中：G——原油價格，元/t；i——貼現率，f；N——原油地質儲量，104t；t——開發期限，a。

開發投資的將來值(V2)為：

V2=ASM(1+i)t-1

(10)

式中：A——含油面積，km2；M——單井總投資，元。

開發期限內維修及管理費用的將來值(V3)為： V3=ASP[(1+i)t-1]/i

(11)

式中：P——單井年維修及管理費用，元。

則凈收入的將來值(V)為：

V=V1-V2-V3

(12)

當V=0時，S即為極限井網密度Slim。

4.2經濟合理井網密度

盈利最大時對應的井網密度為合理井網密度。如果油田的井網密度小于最佳井網密度，通過井網加密可使油田獲得更高的經濟效益[10-11]。

4.3實例應用

N油田油藏驅油效率為50%，現階段總井數為121口，含油面積5.4 km2，井網密度為22.41口/km2，預測采收率為17.8%，計算得到井網密度系數a=13.11。單井總投資160萬元，維修管理及壓裂費用30萬元/年，貼現率0.05。用曲線交會法計算不同油價下極限井網密度及合理井網密度，結果見表2。

根據目前油價形勢(2000元/t)計算，極限井網密度為51口/km2，合理井網密度為38.5口/km2，N油田目前井網密度為22.41口/km2，需加密87口井才能達到合理井網密度，可見井網調整空間很大。

表2　不同原油價格對應的合理及極限井距

5結論

(1)影響低滲透油田井距包括開發因素和經濟因素。開發因素方面，地層壓力低、水驅控制程度小、波及系數小、原油物性差、剩余油多、配產高的油田需縮小井距；經濟因素方面，原油價格高、投資成本低時，可適當縮小井距，獲得高經濟效益。

(2)N油田當前含水率90%、儲層滲透率26.7×10-3μm2及注采壓差25 MPa條件下，對應技術極限井距為162 m，小于目前反九點210 m井距，因此，N油田仍具有井網加密的潛力。

(3)考慮原油銷售收入、經營成本、油藏采收率與井網密度關系等因素，運用曲線交會法計算不同油價對應經濟合理井網密度及經濟極限井網密度。N油田目前井網密度為22.4口/km2，極限井網密度為51口/km2，合理井網密度為38.5口/km2，需加密87口井才能達到合理井網密度。

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編輯：劉洪樹

文章編號：1673-8217(2016)03-0123-04

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：朱偉，工程師，碩士，1982年生，2006年畢業于西南石油大學石油工程專業，現從事油藏開發管理工作。

中圖分類號：TE313

文獻標識碼：A