安塞油田淺層特低滲油藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)研究及效果分析

欒 虎

王小軍，孟 越，李書(shū)靜 (長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠 陜西 延安 716000)

安塞油田淺層特低滲油藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)研究及效果分析

王小軍，孟 越，李書(shū)靜 (長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠 陜西 延安 716000)

隨著勘探評(píng)價(jià)的深入，安塞油田淺層逐漸成為下步開(kāi)發(fā)的主力區(qū)塊之一。由于淺層具有含油層系多、油層厚度相對(duì)較小、儲(chǔ)量豐度低、滲透率低、油水分異差等特點(diǎn)，且分布較為分散，用常規(guī)技術(shù)開(kāi)發(fā)單井產(chǎn)能太低，不能實(shí)現(xiàn)Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層有效動(dòng)用。為了提高開(kāi)發(fā)效果，在對(duì)淺層沉積相、儲(chǔ)層物性與已開(kāi)發(fā)老區(qū)差異分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從布井、鉆井、儲(chǔ)層改造方式等方面提出了一套適應(yīng)安塞油田淺層開(kāi)發(fā)的水平井技術(shù)，實(shí)施效果證明了該技術(shù)對(duì)安塞油田特低滲透儲(chǔ)層有效開(kāi)發(fā)是行之有效的。

安塞油田；特低滲油藏；水平井；油藏開(kāi)發(fā)

安塞淺層是指長(zhǎng)7油層組以上的層位，主要油氣聚集層位為長(zhǎng)6油層組。長(zhǎng)6油層組均為三角洲前緣沉積；安塞老區(qū)處于三角洲前緣水下分流河道沉積區(qū)，砂體規(guī)模較大，厚度較穩(wěn)定；安塞新開(kāi)發(fā)區(qū)處于三角洲沉積相邊緣，水下分流間灣發(fā)育，砂體規(guī)模及厚度較小。低滲透儲(chǔ)層主要分為3類(lèi)，即儲(chǔ)層平均滲透率(10～50)×10-3μm2為低滲透儲(chǔ)層；平均滲透率(1～10)×10-3μm2為特低滲透儲(chǔ)層；平均滲透率小于1×10-3μm2超低滲透儲(chǔ)層。通過(guò)地質(zhì)研究，安塞淺層開(kāi)發(fā)區(qū)均屬于特低或超低滲儲(chǔ)層。目前安塞油田淺油層主要開(kāi)發(fā)區(qū)塊分布在王窯周邊、安塞東，油藏分布范圍大，受沉積相影響，各區(qū)塊油藏規(guī)模較小，物性較差，面臨著完鉆井投產(chǎn)后單井產(chǎn)能低等一系列問(wèn)題。

水平井可以有效的提高油井單井產(chǎn)能[1]，一般水平井產(chǎn)能為周邊直井產(chǎn)能的2～3倍，近2年來(lái)長(zhǎng)慶油田在水平井提高單井產(chǎn)量攻關(guān)試驗(yàn)方面，形成了相應(yīng)的井網(wǎng)和配套開(kāi)發(fā)技術(shù)政策，而安塞油田從1995年開(kāi)始水平井開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，截止2007年底，共完鉆水平井8口，初期產(chǎn)能最高值11.232t/d，最低值2.05t/d，平均初期單井產(chǎn)能4.91t/d，其中坪橋區(qū)內(nèi)鉆水平井5口，但儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，注水見(jiàn)效率低，導(dǎo)致產(chǎn)量較低[2]，平均水平井單井產(chǎn)能僅2.71t/d。在此期間，以坪橋水平井區(qū)為例，探討了應(yīng)用水平井和露頭資料及標(biāo)點(diǎn)過(guò)程(示性點(diǎn)過(guò)程)方法進(jìn)行沉積微相三維建模的思路與方法[3]。2011年通過(guò)建立低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)體系，通過(guò)開(kāi)發(fā)效果分析，討論了影響水平井開(kāi)發(fā)效果的主要因素[4]。為了探索安塞淺層特低滲透油藏有效開(kāi)發(fā)技術(shù)，通過(guò)開(kāi)展室內(nèi)研究及礦場(chǎng)實(shí)踐，積極探索水平井優(yōu)化布井、優(yōu)化井網(wǎng)、超前注水以及鉆井、完井、改造方式新技術(shù)，形成了安塞淺層特低滲透儲(chǔ)層水平井技術(shù)系列。

1 井位布置及井網(wǎng)優(yōu)化

1)井位布置 安塞長(zhǎng)6油層組油藏巖心、鏡下薄片、地面露頭觀察及注水開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)均證實(shí)地層中普遍發(fā)育天然微裂縫。一般來(lái)講，微裂縫在注水開(kāi)發(fā)初期不會(huì)表現(xiàn)出明顯的裂縫特征，但是隨著注水開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)行，微裂縫會(huì)逐漸張開(kāi)、擴(kuò)大[5]，且對(duì)開(kāi)發(fā)效果影響較大。不同開(kāi)發(fā)區(qū)塊壓裂裂縫方位測(cè)試結(jié)果表明，受地下天然地應(yīng)力的影響，人工裂縫方位與地面裂縫走向基本符合，當(dāng)生產(chǎn)井和注水井連線的方位接近區(qū)域最大水平主應(yīng)力方向時(shí)，注入水存在明顯的水驅(qū)優(yōu)勢(shì)方向。

針對(duì)安塞油田儲(chǔ)層特征，對(duì)水平井整體開(kāi)發(fā)布井方式數(shù)值模擬研究，設(shè)計(jì)了4類(lèi)21種井網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)指標(biāo)分析，篩選出3種最佳的井網(wǎng)及其與人工壓裂裂縫區(qū)配方案[6]。從安塞油田歷年已實(shí)施的7口水平井布井方位來(lái)看，除塞平4與區(qū)域最大水平主應(yīng)力方向斜交外，其余均采用水平井部署與最大水平主應(yīng)力方向垂直的布井方式，在原始井網(wǎng)條件下，都保持了較長(zhǎng)的低含水開(kāi)發(fā)期，因此安塞淺層水平井在垂直于最大水平主應(yīng)力方向布井，可有效防止水平井壓裂過(guò)程中人工裂縫溝通水線。

2)井位優(yōu)化 在水平井井網(wǎng)優(yōu)化方面主要運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)，研究了最佳的直井和水平井組合方式及其井網(wǎng)形式[7]。為了研究直井水平井井網(wǎng)方式對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響，針對(duì)安塞油田裂縫特征，設(shè)計(jì)了矩形井網(wǎng)、直線排狀注水系統(tǒng)和交錯(cuò)排狀注水系統(tǒng)的6種組合方式，進(jìn)行數(shù)值模擬預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)的條件是：①矩形井網(wǎng)井距425m，排距175m，直線排狀注水井網(wǎng)井距500m，排距225m，交錯(cuò)排狀注水井網(wǎng)井距450m，排距225m。②注水井均不壓裂；③水平段長(zhǎng)度為275m，水平段壓裂3條縫，裂縫半徑長(zhǎng)125m；④以定壓控制方式進(jìn)行生產(chǎn)，保持注采壓差為20MPa(見(jiàn)圖1)。

針對(duì)這6種井網(wǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，模擬結(jié)果如表1和圖2所示。從表1和圖2中的各項(xiàng)指標(biāo)可以看出，井網(wǎng)(f)方案(矩形井網(wǎng)Y方向壓裂水平井網(wǎng)——五點(diǎn)法)最優(yōu)。同時(shí)這種組合方式的開(kāi)發(fā)時(shí)間最短、單井產(chǎn)量最高，是直井井網(wǎng)的組合形式的2～3倍，隨著采出程度不斷提高，油井綜合含水上升率保持水平較低，可以有效防止注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中油井過(guò)早水淹，與直井注水相比，水平井注采井網(wǎng)可形成線性驅(qū)動(dòng)，推遲注入水突破時(shí)間、提高波及效率、改善油藏開(kāi)發(fā)效果[8]；因此，針對(duì)淺層水平井開(kāi)發(fā)采用水平段與地層最大主應(yīng)力方向垂直的五點(diǎn)法水平井開(kāi)發(fā)井網(wǎng)是最優(yōu)方案。

表1 不同井網(wǎng)形狀開(kāi)發(fā)指標(biāo)對(duì)比

圖1 不同幾何形狀井網(wǎng)示意圖

圖2 采出程度與綜合含水率關(guān)系曲線

2 水平段優(yōu)化

圖3 長(zhǎng)慶油田不同水平段與單井產(chǎn)油量關(guān)系曲線

對(duì)于水平井來(lái)講，提高單井產(chǎn)能關(guān)鍵受水平段長(zhǎng)度影響，水平段越長(zhǎng)，油層鉆遇率越高，井筒泄油面積越大，單井產(chǎn)量越高，但井筒近井地帶容易形成壓力負(fù)異常，導(dǎo)致油層泄油能力降低，從而造成初期遞減較大，長(zhǎng)期效果還有待進(jìn)一步試驗(yàn)，因此，通過(guò)科學(xué)合理的方法確定水平井水平段的最優(yōu)化長(zhǎng)度是油田開(kāi)發(fā)的當(dāng)務(wù)之急[9]。前人通過(guò)分析一口水平井的投入與產(chǎn)出隨水平段長(zhǎng)度的延伸而發(fā)生的相應(yīng)變化，證實(shí)了水平井最優(yōu)水平段長(zhǎng)度的存在[10]。前人研究手段主要是通過(guò)數(shù)值模擬及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，來(lái)確定水平段的最優(yōu)化長(zhǎng)度,近幾年的研究表明，長(zhǎng)慶油田三疊系水平井采用水平段長(zhǎng)度600～800m的水平井進(jìn)行開(kāi)發(fā)，比較合理(見(jiàn)圖3)。

3 水平井超前注水技術(shù)

安塞油田前期的開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明，超前注水能有效的提高油井的單井產(chǎn)能[11]，實(shí)現(xiàn)特低滲透、超低滲透油藏的經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)發(fā)。安塞淺層長(zhǎng)6油藏通過(guò)前期的裂縫研究、井網(wǎng)優(yōu)化，在產(chǎn)建區(qū)內(nèi)通過(guò)超前注水提高單井產(chǎn)能，通過(guò)對(duì)比，超前注水的水平井，投產(chǎn)后單井產(chǎn)能明顯高于同一地質(zhì)條件下滯后注水的水平井，以安塞油田坪橋區(qū)超前注水的2口水平井與滯后注水的兩口水平井為例，前者初期產(chǎn)能是后者的1.9倍，且油井投產(chǎn)后有明顯的見(jiàn)效特征，目前平均單井產(chǎn)能已達(dá)到6.98t/d(見(jiàn)表2)，因此，水平井開(kāi)發(fā)要取得較好的效果，必須建立有效的注水壓力驅(qū)替系統(tǒng)，才能保證水平井及周邊采油井單井產(chǎn)能高，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。

表2 安塞油田坪橋區(qū)長(zhǎng)6水平井不同注水時(shí)機(jī)開(kāi)發(fā)效果對(duì)比表

4 鉆井、完井及改造方式

1)鉆井新技術(shù) 對(duì)于設(shè)計(jì)垂深小于1200m，設(shè)計(jì)靶前距大于280m，設(shè)計(jì)增斜率小于18°/100m的水平井，優(yōu)選?215.9mm PDC鉆頭進(jìn)行二開(kāi)施工作業(yè)，加強(qiáng)二開(kāi)直井段到中測(cè)“一趟鉆”攻關(guān)試驗(yàn)力度。安塞油田淺油層區(qū)塊7口井實(shí)現(xiàn)了二開(kāi)到中測(cè)“一趟鉆”。 根據(jù)中測(cè)后入窗垂深的調(diào)整情況和第二增斜井段所需增斜率，優(yōu)化下部鉆具組合，實(shí)現(xiàn)了4口水平井中測(cè)到完鉆“一趟鉆”。

在鉆井工藝上，主要采用了近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、PDC鉆頭+復(fù)合鉆井方式，達(dá)到控制井眼軌跡與提速的統(tǒng)一。其中井眼軌跡控制主要采取了造斜點(diǎn)以下定向井段使用MWD+導(dǎo)向鉆具進(jìn)行井眼軌跡監(jiān)測(cè)與控制，進(jìn)入油層頂段以下井段使用LWD+導(dǎo)向鉆具進(jìn)行井眼軌跡監(jiān)測(cè)控制和地質(zhì)導(dǎo)向的方式。

通過(guò)安塞老區(qū)和安塞淺層水平井水平段鉆井?dāng)?shù)據(jù)表對(duì)比，安塞老區(qū)7口水平井平均水平段長(zhǎng)度325m，平均油層鉆遇率64.4%，目前淺層12口水平井平均水平段長(zhǎng)度589.7m、平均油層鉆遇率79.6%，先進(jìn)的鉆井技術(shù)可以有效提高水平井水平段長(zhǎng)度和油層鉆遇率。

2)完井及改造方式 安塞油田油井不壓裂無(wú)初產(chǎn)，雖然水平井增加了泄流面積及通道，但同樣需要進(jìn)行壓裂改造才能取得良好的效果，為了適應(yīng)分段多簇壓裂的要求，因此在完井方式上主要采取了套管加射孔方式，2口井采取裸眼完井方式，從投產(chǎn)后生產(chǎn)情況來(lái)看，裸眼完井的水平井產(chǎn)量明顯低于周邊井或同區(qū)水平井。為了進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量，開(kāi)展了水力噴砂射孔分段壓裂工藝試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)采用水力噴砂射孔分段壓裂與小直徑封隔器聯(lián)作工具、雙封單卡機(jī)械封隔分段壓裂工具和機(jī)械封隔分段壓裂試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了一次管柱多段壓裂，有效縮短了施工周期、降低施工費(fèi)用、提高作業(yè)安全性，在近井地帶產(chǎn)生高導(dǎo)流縫穴，有利于提高單井產(chǎn)能。

5 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

安塞油田淺層共實(shí)施水平井12口，試排平均日產(chǎn)油41.1m3，日產(chǎn)水10.1m3，投產(chǎn)后初期平均日產(chǎn)油4.04t，含水52.6%。目前日產(chǎn)油3.85t，含水54.9%，與各區(qū)塊定向井產(chǎn)量對(duì)比，平均單井產(chǎn)能提高2.3倍，取得了明顯的開(kāi)發(fā)效果。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.022

TE355.6

A

1673-1409(2012)04-N068-03

2012-02-25

欒虎(1972-)，男，2004年大學(xué)畢業(yè),高級(jí)工程師，碩士生,現(xiàn)主要從事油田開(kāi)發(fā)方面的研究工作。