水平井開發優勢以及研究現狀

郭守帥

一、井開發復雜油藏的優勢

水平井概念很早（1883年）就被提出，但從1928年才真正開始用于提高油井產量和采收率試驗。但早期由于技術原因、高昂的鉆井成本以及低油價等因素，水平井并未大范圍應用。隨著科學技術的進步，水平井的各項技術也有了突破，最重要的是當今人類對能源需求逐漸增大，復雜類油藏或特殊類油藏已經成為主要的開發目標。而水平井在此類油藏開發應用中展現出的優勢以及自身所特有的的優點，成為了早期開發或后期調整以及采收率提高最有效的方法之一。

對比直井，水平井的優勢和特點更為顯著，我們可以根據油藏工程和采油工程相關理論分析如下：

（一）水平井能可以極大增加與地層的接觸面積，使泄油區域面積增大，提高產量和采收率，并節約鉆井成本，提高油田開發效果；同時也可解決定向井采油防砂、頻繁作業等開發手段造成的產量低、含水上升高等問題。

（二）水平井在相同產量下，所需的生產壓差比直井小，這在氣頂油藏中特別明顯，可更大限度的提高油環采收率。

（三）在地層能量充足、邊底水活躍、壓降小的邊底水油藏中，利用直井開發會造成初期產量高而后期含水上升快，水錐現象嚴重；而采用產液量高、生產壓差小的水平井進行開發能有效推遲水體錐進時間。

（四）利用水平井注水，有利于提高生產井和注水井之間的連通率，擴大注入水的波及體積，提高油田的采收率；同時也有利于減少不同砂體因不同注水距離而引起的井間注水阻力差異問題，有助于注水水線的均勻推進，減少層間矛盾，又能大幅度提高注入水的利用率。

這些年來，渤海地區陸續發現一批大氣頂、窄油環、埋藏深的氣頂油藏。這些油藏由于其油區平面上寬度較窄，縱向上油層厚度偏小，由過去國內外開發實踐經驗可知若用直井開發問題不少，如早期產能低、易于見氣見水，最終采收率偏低等等。而由過去生產數據采用數值模擬水平井開發效果實驗的結果和真實實踐經驗表明，相對直徑來說，其較長的完井層段、較小的生產壓差以及較大的泄油面積，能夠有效抑制底水的突破入井或油井內的氣竄程度[4]。因此，對此類氣頂油藏采用水平井開發能獲得較大的原油采收率和更大的經濟效益。

二、水平井滲流理論研究現狀

早期針對水平井的研究方向是關于水平井產能公式方面，通過假設不同的地層或開發條件，得到不同情況下水平井的產能公式，主要手段是采用解析法和數值模擬的方法獲得產能公式并分析影響水平井開發效果的因素。

目前，水平井產能理論研究已經從單井分析擴展到多井多條件多因素影響下的水平井產能變化。如通過采用等值滲流阻力法獲得了五點、七點法布井方式下水平井的產能方程；通過鏡像反應原理，推導出無限大地層中針對底水油藏水平井井排的產能方程；針對多分支水平井通過保角變換與等值滲流阻力法推導了此類產能公式。

由水平井的采油指數公式可以看到，增大生產壓差?P或在壓差?P一定的情況下水平段長度的增大；又或者在生產壓差?P和油藏滲透率各向異性一定時，增大Zw（即水平井距油氣邊界越近）；又或者在水平井垂向位置Zw和生產壓差?P一定時，使滲透率各向異性比β（Kh/Kv）減小等等，這些變化均有利于水平井產量的增加。

但實際情況卻更為復雜，因為影響水平井眾多油藏或油井因素不是單獨存在的，而是共同作用的，是互有聯系的——如水平段的長度會影響到水平井的泄油面積大小和單井所控制的油藏經濟合理的地質儲量N，但它本身卻也受到如油層厚度h、油藏滲透率K、孔隙度?、油藏原油性質（如粘度μ、密度ρ等）、單井或全油藏的產能需求和實施的采油速度等多種因素的影響；又如水平段的方位，其不僅其受到砂體延伸方向、滲透率各向異性程度的影響，若油藏中有裂縫，還需考慮裂縫的發育狀況及走向，若油藏有邊水，邊水的侵入方向、油藏含油面積分布形勢以及與現有有井網的關系如何等因素我們也需加以考慮；再如水平段垂向位置設計與油層厚度及油藏類型、儲層各向異性比（Kh/Kv）有關，但儲層內夾層類型、物性、大小以及分布規律，邊水、底水是否存在以及其水體大小，氣頂指數及其相對活躍程度等等地質因素也都會影響設計方案中水平段方位設計。

三、國內外水平井開發應用實例

自水平井發明以來，我國也開始了大范圍的研究和實驗，以大港油田為例。自1992年以后的12年里，大港油田累計完成各類水平井60多口，日產油量約610.19t/d，占油田當日總量的5.27%，累計完成任務14.09萬噸，占總產量的2.94%，可見水平井的使用對大港油田采油任務的完成貢獻巨大。

沙特阿拉伯通過采用水平井技術，比預期提高了5-10%的原油采收率，增加開采量近120-250億桶，如1993 年其于ZAKUM 油田的所鉆的50多口水平井的產量貢獻量就比預計增加約26×107桶，約占該油田總產量的25%。美國的AUSTIN CHALK油田也通過水平井技術，石油產量從80年代末每天7.5萬桶增加至1994年初的每天27萬桶。位于北歐的挪威，其石油產量的30%來自于水平井技術。而在丹麥的許多油田中，水平井技術已使丹麥海上油田最終原油采收率增加至早期估算的3倍左右。

參考文獻：

[1]關德.海上油田水平井開采油藏工程優化研究[D].四川：西南石油大學，2002.

[2]萬仁溥等譯.水平井開采技術[M].北京：石油工業出版社，1994.

[3]張宏速.水平井油藏工程基礎[M].油氣田開發工程譯叢，1991.

[4]郎兆新等.多井底水平井滲流問題某些解析解[J].石油大學學報（自然科學版），1993，17（4），40-47.