水平井開發(fā)致密油效果評價及有利區(qū)預(yù)測

蘇幽雅，李化斌，張 彬，徐 寧，張曉莉

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

1 致密油的特點及儲量狀況

致密油是致密儲層油的簡稱，是指覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1 mD 的砂巖、灰?guī)r等儲集油層。石油經(jīng)過短距離運移，主要包括致密砂巖和灰?guī)r等，油質(zhì)較輕，單井一般無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè)產(chǎn)能下限，在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)石油產(chǎn)量。形成致密油需具備3 個關(guān)鍵標(biāo)志：大面積分布的致密儲層；廣覆式分布的腐泥型較高成熟度的優(yōu)質(zhì)生油層；連續(xù)型分布的致密儲層與生油巖緊密接觸的共生層系（見圖1）。

圖1 非常規(guī)石油聚集模式

1.1 致密油的特征

（1）油藏大面積連續(xù)分布：致密油主要分布在三疊系延長組長7、長6 半深湖和三角洲前緣沉積砂體中，致密砂巖與烴源巖緊密接觸，油源儲配好，油層分布穩(wěn)定，橫向連續(xù)性好。

（2）原油密度和粘度特征：原油性質(zhì)好，可流動性強(qiáng)。

（3）原油物理性質(zhì)含油飽和度高，致密砂巖儲層與烴源巖共生，石油充注程度高。

（4）儲層特征：物性差、隔夾層發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)、天然裂縫發(fā)育。

2 致密開發(fā)技術(shù)及效果評價

2.1 水平優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

通過應(yīng)用“水平井井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、壓裂改造技術(shù)、鉆井優(yōu)化技術(shù)”使水平井開發(fā)有序高效推進(jìn)，全年新鉆水平井54 口，投產(chǎn)28 口，初期單產(chǎn)達(dá)到8.0 噸。其中水平井井網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括井排方位（裂縫與水平段夾角設(shè)計）、井距、排距、水平段長度及布縫方式（布縫密度）。

2.1.1 水平段方位優(yōu)化 理論研究：各向異性地層水平段垂直于裂縫方向時產(chǎn)量最高（見圖2）。

根據(jù)數(shù)值模擬，水平段垂直于最大主應(yīng)力方向時，水平井單井日產(chǎn)油、階段采出程度均高。應(yīng)用數(shù)模與理論在黃36、鹽31 等區(qū)塊水平段設(shè)計方位采用垂直于最大主應(yīng)力方向a=90°優(yōu)化水段方位（見圖3，圖4）。

圖2 各向異性油藏水平井方位與裂縫夾角示意圖

圖3 單井日產(chǎn)油量與時間關(guān)系圖

圖4 采出程度與時間關(guān)系圖

2.1.2 合理井距、井排優(yōu)化 通過華慶長6 油藏巖心室內(nèi)實驗證實井距500 m、排距200 m 時壓力差大于啟動壓力梯度0.048 MPa/m，可以建立有效壓力驅(qū)替，根據(jù)實驗我廠水平井設(shè)計采用井距500 m，排距200 m的設(shè)計（見圖5，圖6）。

圖5 不同排距驅(qū)替壓力與啟動壓力梯度關(guān)系圖

圖6 不同井距驅(qū)替壓力與啟動壓力梯度關(guān)系圖

2.1.3 水平井網(wǎng)優(yōu)化 根據(jù)數(shù)值模擬和借鑒經(jīng)驗，優(yōu)化水平井采用五點法井網(wǎng)（紡錘型）及七點法井網(wǎng)（啞鈴型），井排距采用500×200 m 井網(wǎng)形式。

2.1.4 水平段長度優(yōu)化 理論公式計算與數(shù)值模擬均表明：水平段越長，初期單井產(chǎn)量越高。壓裂水平井產(chǎn)能計算公式：

理論與經(jīng)濟(jì)效益綜合評價，五點法采用500～600 m水平段，七點采用800～1 000 m 水平段較合理（見圖7，圖8）。

2.1.5 布縫方式優(yōu)化 根據(jù)裂縫密度與單井產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系，縫密度=1～1.5 段/100 米最佳，水平井采用布縫密度= 1～1.5 段/100 米。

2.2 體積壓裂技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 配套工藝方法及特點 工藝改造技術(shù)在黃36長81、鹽31 長63、吳464 長72三個致密油水平井開發(fā)試驗區(qū)開展水平井psk 分段多簇壓裂、環(huán)空加砂壓裂、常規(guī)分段壓裂工藝。psk 分段多簇壓裂實現(xiàn)了密集布縫，高效解放油層。環(huán)空加砂壓裂排量由2.5 上升到6 m3/min，單段壓裂改造體積增大50 %。常規(guī)體積壓裂：形成多方向、多維度裂縫，實現(xiàn)油層整體打碎（見圖9）。

圖7 不同井距驅(qū)替壓力與啟動壓力梯度關(guān)系圖

圖8 不同井距驅(qū)替壓力與啟動壓力梯度關(guān)系圖

圖9 水力噴射環(huán)空加砂壓裂示意圖

水平井通過體積壓裂改造技術(shù)，水平井單井初期單井產(chǎn)能8.0 t，是常規(guī)開發(fā)井的6～8 倍（見圖10）。

圖10 體積壓裂效果對比圖

2.2.2 配套工藝優(yōu)選 通過對比三種工藝在鹽31 改造后的初期產(chǎn)量、遞減率、施工周期指標(biāo)，認(rèn)為環(huán)空加砂工藝較為適用，產(chǎn)量高、遞減小、試油周期相當(dāng)。吳464 區(qū)長72 完試2 口，均采用“環(huán)空加砂”工藝，初期井均單井產(chǎn)量12.9 t。在工藝改造優(yōu)選認(rèn)為水平井壓裂采用“環(huán)空加砂”工藝效果更佳。

2.3 鉆井優(yōu)化技術(shù)

優(yōu)化為二開井身結(jié)構(gòu)中下部入窗，井眼軌跡進(jìn)入油層最大井斜小于76°，縮短了鉆井周期，降低了鉆井成本，建井周期縮短至23.8 天/井。

2.4 開發(fā)效果評價

2.4.1 產(chǎn)量評價 通過對黃36、鹽31、吳464 區(qū)塊定向井與水平井開發(fā)后單井產(chǎn)量對比，水平井為定向井的6～8 倍。黃36 區(qū)塊定向井的菱形反九點初期井均日產(chǎn)油1.7 t，目前井均日產(chǎn)油1.0 t，改為水平井七點開發(fā)后，初期井均日產(chǎn)油8.8 t，目前井均日產(chǎn)油8.1 t；鹽31 區(qū)塊定向井菱形反九點開發(fā)井初期井均日產(chǎn)油1.5 t，目前井均日產(chǎn)油0.6 t，改水平井七點后初期井均日產(chǎn)油6.6 t，目前井均日產(chǎn)油6.1 t；吳464 區(qū)塊定向井菱形反九點初期井均日產(chǎn)油6.1 t，目前井均日產(chǎn)油1.9 t，采用水平井七點后，初期井均日產(chǎn)油10.2 t，目前井均日產(chǎn)油10.1 t，水平井開發(fā)同比定向井開發(fā)都有好的開發(fā)效果。

2.4.2 遞減及含水評價 通過對黃36、鹽31、吳464區(qū)塊定向井與水平井開發(fā)后遞減及含水對比，水平井開發(fā)前3 個月月度遞減控制在1.9 %～7.9 %，含水控制在24.7 %～42.1 %，見水風(fēng)險相對較小（見圖11，圖12）。

圖11 黃36 區(qū)對比井網(wǎng)試油與產(chǎn)量對比表

圖12 黃36 區(qū)不同井網(wǎng)形式遞減與含水對比表

2.4.3 單井評價 鹽31 區(qū)塊的鹽平32-17 井布井方式為五點法，水平段長500 m，布縫密度1.3 段/100m。改造方式為體積壓裂滯留液2 138 m3具有較長的穩(wěn)產(chǎn)期，實現(xiàn)水平井高效開發(fā)，單井日產(chǎn)產(chǎn)量穩(wěn)定在10.5 t。黃平35-22 井布井方式為七點法，水平段長度800 m，布縫密度1.5 段/100m。 改造方式體積壓裂滯留液6 282 m3，目前產(chǎn)量、含水保持穩(wěn)定，保持長期穩(wěn)產(chǎn)在日產(chǎn)油11.5 t。

3 面臨的技術(shù)難題及下步有利區(qū)預(yù)測

目前水平井主要有兩方面突出矛盾的難題，（1）2013 年完鉆水平井產(chǎn)量遞減受控因素不明（鹽31 區(qū)塊2 口下降4.3 t，黃36 區(qū)塊6 口下降10.5 t），是否目前開發(fā)基本沒注水導(dǎo)致。（2）根據(jù)目前水平井開發(fā)情況而言，注水時機(jī)如何確定。根據(jù)目前水平井開發(fā)經(jīng)驗和借鑒其他廠水平井實施情況分析，水平井最佳注水時機(jī)是同步注水。

根據(jù)水平井開發(fā)技術(shù)應(yīng)用及效果評價，下步繼續(xù)采用井距500 m，排距200 m，在鹽31、新17 五點法水平段長500～600 m，黃36、吳464 采用七點法水平段長800～1 000 m，布縫密度1～1.5 段/100m。部署鉆井260口，其中水平井100 口，配套注水井160 口，設(shè)計單井產(chǎn)能8.0 t，建產(chǎn)能24.1 萬噸。

4 結(jié)論及認(rèn)識

（1）水平井井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、水平井鉆井技術(shù)、工廠化作業(yè)和體積壓裂改造技術(shù)為核心的水平井開發(fā)技術(shù)，單井日產(chǎn)油達(dá)到8.0 t 以上，實現(xiàn)了致密油資源有效開發(fā)。

（2）水平井井網(wǎng)優(yōu)化采用井排距500×150 m，五點法采用水平段長度500～600 m；七點法采用水平段800～1 000 m，采用水平井井網(wǎng)開采月遞減降低控制1.9 %～7.9 %，含水控制在24.7 %～42.1 %，見水風(fēng)險相對較小。

（3）開發(fā)致密油實施“水平井+體積壓裂”工藝技術(shù)，體積壓裂滯留液補(bǔ)充地層能力，恢復(fù)原始地層壓力131 %，具有較長的穩(wěn)產(chǎn)期，實現(xiàn)水平井高效開發(fā)。

（4）過現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量與施工參數(shù)呈正相關(guān)性，分析認(rèn)為水平段長度≥800 m、壓裂排量≥4 m3/min、入地液量≥4 000 m3、布縫密度≥1 段/100m，水平井初期產(chǎn)量可達(dá)到8 t 以上。

（5）下步在鹽31、黃36、吳464、新17 區(qū)域部署鉆井260 口，其中水平井100 口，配套注水井160 口，設(shè)計單井產(chǎn)能8.0 t，可建產(chǎn)能24.0 萬噸。

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