低滲透油藏水平井開發(fā)研究綜述

董國棟 喬南方 杜亞峰 張 興 章 旭 李 洋

(1.長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，西安 710021;2.長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000)

隨著油氣資源勘探開發(fā)程度的深入，低滲透油藏越來越引起人們的重視。水平井作為低滲透油藏開發(fā)已取得了良好的開發(fā)效果。伴隨著國內(nèi)外低滲透油藏水平井開發(fā)的進行，在水平井開發(fā)油藏的優(yōu)選、開發(fā)井網(wǎng)設(shè)計、水平井注水研究、產(chǎn)能預(yù)測和完井技術(shù)等方面的研究已取得了一些成果，為進一步勘探開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 水平井開發(fā)研究現(xiàn)狀

1.1 油藏的優(yōu)選

不同地區(qū)由于低滲透油藏特征不同，水平井開發(fā)的適應(yīng)性條件存在差異。許房燕等人通過對寶浪油田低滲油藏實鉆的2口水平采油井研究表明，水平井適合底水或氣頂發(fā)育、裂縫分布廣泛、砂體延伸長且連通性好的油藏［1］;趙靜等人對吉林油田低滲油藏水平井開發(fā)條件進行了量化，認(rèn)為篩選的標(biāo)準(zhǔn)主要包括儲層滲透率不小于3×10-3μm2、油層有效厚度不小于3 m、地層系數(shù)不小于0.5×10-3μm2/(mPa·s)、油層壓力與原始壓力比值小于0.5的分布穩(wěn)定且連通性好的油藏［2］;劉新菊等人研究認(rèn)為滲透率大于1×10-3μm2、中值壓力小于3.05 MPa、孔吼均值大于0.51 μm、砂體連通性好的低滲透油藏適合水平井開發(fā)［3］。

綜上所述，適合水平井開發(fā)的低滲透油藏應(yīng)包括儲層物性相對較好，油層有效厚度相對較厚，砂體分布廣且連通性好等條件，尤其底水或氣頂及裂縫發(fā)育的低滲透油藏更利于水平井的開發(fā)。

1.2 開發(fā)井網(wǎng)模式設(shè)計

低滲透油藏開發(fā)水平井水平段延伸方向主要有與最大主應(yīng)力方向平行和垂直2種布井方式，前者適用于滲透率較高的油藏，后者對于滲透率較低的儲層開發(fā)效果更佳。

關(guān)于低滲透油藏水平井井網(wǎng)模式設(shè)計，前人已經(jīng)做過大量研究。目前，低滲透油藏水平井井網(wǎng)主要有純水平井井網(wǎng)和直井、水平井組合井網(wǎng)2種形式。孫致學(xué)等人通過對低滲透油藏水平井聯(lián)合井網(wǎng)模式研究表明，單純的水平井井網(wǎng)，平行交錯五點井網(wǎng)較佳，而對于直井注水、水平井采油的聯(lián)合井網(wǎng)，采用五點井網(wǎng)型式開發(fā)效果好［4］;周賢文等人研究認(rèn)為五點混采井網(wǎng)、五點式井網(wǎng)、五點行列井網(wǎng)開發(fā)效果好，適用性較強［5］。

不同區(qū)塊由于油藏特征的不同，開發(fā)井網(wǎng)模式存在差異，研究中應(yīng)結(jié)合數(shù)值模擬和實際開發(fā)效果，針對不同油藏制定不同井網(wǎng)模式。

1.3 水平井注水研究

水平井注水具有注入啟動壓力低、注水井段長、線性驅(qū)動的特點［6］，因此可以增加波及系數(shù)和驅(qū)油效率，從而改善油藏的開發(fā)效果，尤其對于儲層比較薄，井網(wǎng)稀且油水流度低的稀油油藏開發(fā)效果更佳［7］。國內(nèi)塔里木油田利用雙臺階水平井注水技術(shù)對哈得薄砂層油藏進行了開發(fā)，并取得了良好的應(yīng)用效果，目前已形成年產(chǎn)30萬t油氣田［8］。

水平井注水同時面臨很多問題，比如水平井注水較直井成本高，注入水突破后很難調(diào)控［5］，水平井注水的儲層要求縱向上相對均質(zhì)，對于存在隔層的儲層，在采用單支注水時，只能提高單層采出程度［6］。但隨著水平井技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.4 產(chǎn)能預(yù)測

水平井產(chǎn)能預(yù)測方法主要有解析法和數(shù)值模擬法，不同水平井類型其產(chǎn)能預(yù)測方法不同。針對常規(guī)水平井，國內(nèi)外學(xué)者主要利用解析法建立產(chǎn)能方程和數(shù)學(xué)模型［9-10］，對于分支水平井目前主要通過數(shù)學(xué)分析和物理模擬的方法建立數(shù)學(xué)模型，程林松等人［11］認(rèn)為以直井產(chǎn)能預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ)可以建立更加準(zhǔn)確的產(chǎn)能預(yù)測模型。目前壓裂水平井的產(chǎn)能主要通過數(shù)學(xué)和物理分析的方法得出產(chǎn)能預(yù)測公式，如郎兆新等人［12］運用位勢理論和疊加原理，對水平井壓裂后的產(chǎn)量進行分析，得出產(chǎn)能與生產(chǎn)壓降、裂縫長度及密度有關(guān)，李虎君等人［13］給出了具有垂直裂縫水平井生產(chǎn)動態(tài)公式。

與單一水平井產(chǎn)能預(yù)測研究相比，水平井井網(wǎng)產(chǎn)能預(yù)測研究相對少見。由于水平井網(wǎng)布井方式存在差異，因此很難給出一個統(tǒng)一的表達式或數(shù)學(xué)模型，目前主要通過一些典型的井網(wǎng)形式進行分析求解。

1.5 滲流規(guī)律研究

低滲透油藏流體在較低流速下存在啟動壓力梯度，并以非達西流方式進行滲流。許多學(xué)者利用解析法對低滲透油藏非達西滲流規(guī)律進行了研究。鄧英爾等人［14］通過對低滲透多孔介質(zhì)中單相非定常滲流研究表明，流體啟動壓力梯度越大則多孔介質(zhì)中的壓力傳播越慢;姚約東等人［15］認(rèn)為在較低流速下流體滲流速度與壓力梯度呈三次方冪函數(shù)關(guān)系，并給出適用于該條件下的非線性的運動方程。

水平井滲流規(guī)律的研究雖取得了一定進展，但仍相對薄弱，尤其對于目前低滲油藏中流體流動啟動壓力梯度的準(zhǔn)確確定［16］、考慮裂縫和井筒儲存以及表皮效應(yīng)條件下的滲流規(guī)律和滲流模型建立的研究、水平井注水滲流規(guī)律研究等都有待加強［5］。

1.6 完井技術(shù)

目前水平井完井在工程理論及設(shè)計方法方面已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，尤其常規(guī)油氣藏水平井完井技術(shù)已經(jīng)不存在大的技術(shù)難題。同樣低滲透油藏完井技術(shù)也取得了一些進步，近些年發(fā)展起來的欠平衡完井技術(shù)、多層開采完井技術(shù)、智能完井技術(shù)等［17］，在低滲透油田開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。但與常規(guī)油藏完井技術(shù)相比仍存在很多問題，如固井及防砂方式相對單一，如何進行多段壓裂改造等［18］是未來完井技術(shù)研究的重點方向。

2 結(jié)論

水平井作為低滲透油藏開發(fā)的重要手段必須引起足夠的重視，目前對于開發(fā)中油藏的優(yōu)選、開發(fā)井網(wǎng)模式設(shè)計和完井技術(shù)都相對成熟，而對于產(chǎn)能預(yù)測、水平井注水和滲流規(guī)律的研究相對滯后，尤其對于水平井井網(wǎng)產(chǎn)能預(yù)測、水平注水井井下相關(guān)技術(shù)和配套儀器的研發(fā)、復(fù)雜條件下產(chǎn)能預(yù)測模型和滲流模型的建立以及水平井注水滲流規(guī)律研究等都有待加強。

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［3］劉新菊，董海英，王鳳，等.特低滲油藏水平井開發(fā)效果評價及影響因素研究［J］.石油天然氣學(xué)報，2011，33(6):318-325.

［4］孫致學(xué)，姚軍，唐永亮，等.低滲透油藏水平井聯(lián)合井網(wǎng)型式研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2011，18(5):74-77.

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