開發(fā)壓裂井網(wǎng)優(yōu)化數(shù)值模擬研究——以莫北油田莫116斷塊為例

黃 山，歐陽傳湘，閔江本，盧海陽

（1．長江大學(xué)石油工程學(xué)院·油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100；2．中國石化勝利油田分公司河口采油廠）

莫北油田位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部古爾班通古特沙漠之中，莫116斷塊位于莫北油田的南部，屬低孔、特低滲儲(chǔ)層，且儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性嚴(yán)重，不同斷塊內(nèi)油氣關(guān)系復(fù)雜，流體性質(zhì)差別大，若不進(jìn)行壓裂改造，勢(shì)必會(huì)造成注水開發(fā)中層間矛盾突出，區(qū)塊采收率不高［1］。開發(fā)壓裂改造技術(shù)是低滲透注水開發(fā)油田高效開采的有效方法，而井網(wǎng)部署是開發(fā)壓裂設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的一步，因此，本文對(duì)莫116斷塊的壓裂井網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化研究。

1 井網(wǎng)方位及井排距優(yōu)選

為研究莫116斷塊不同井網(wǎng)的開發(fā)效果，以矩形五點(diǎn)井網(wǎng)、正六邊形反七點(diǎn)井網(wǎng)、反九點(diǎn)井網(wǎng)及菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)為基礎(chǔ)，考慮井排與裂縫方向平行、垂直和交叉成45°夾角三種情況，建立相應(yīng)機(jī)理模型進(jìn)行模擬，模擬時(shí)間取14 a。裂縫模擬采用近井筒模型（NWM），通過建立非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)局部網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的精細(xì)模擬。

根據(jù)文獻(xiàn)［2］，考慮到由于莫116井區(qū)儲(chǔ)層無明顯發(fā)育的天然裂縫，而區(qū)塊的滲透率介于特低滲透與較低滲透之間，為建立油水井有效驅(qū)替，井距不宜選擇過大［3］。

1．1 矩形五點(diǎn)井網(wǎng)

在五點(diǎn)井網(wǎng)中，當(dāng)井排與裂縫平行時(shí)，采出程度達(dá)到30%之后油井開始見水，而當(dāng)井排與裂縫成45°夾角時(shí)，采出程度超過14%時(shí)即開始見水。井排與裂縫垂直和井排與裂縫平行為同一方案。故井排應(yīng)與裂縫方向平行。不同井排距方案中，350 m×250 m井網(wǎng)的折算單井累產(chǎn)油量最高，其次是350 m×200 m井網(wǎng)。從前2～3年累產(chǎn)油量來看，350 m×200 m井網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，累積產(chǎn)量增長較快，并在投產(chǎn)初期3年內(nèi)保持最高?？紤]到壓裂有效期限制，這種優(yōu)越性表現(xiàn)越早越好。因此，五點(diǎn)井網(wǎng)的最佳井排距為350 m×200 m。見圖1、圖2。

圖1 五點(diǎn)井網(wǎng)不同裂縫方向含水率－采出程度關(guān)系

1．2 正六邊形反七點(diǎn)井網(wǎng)

在正六邊形反七點(diǎn)井網(wǎng)中，當(dāng)井排與裂縫成45°夾角時(shí)，油水井連線與裂縫接近平行，各裂縫間距較平行和垂直時(shí)更近，容易導(dǎo)致油井很快見水，在同一個(gè)注采單元內(nèi)部由于裂縫的影響使得油水井幾何形態(tài)不對(duì)稱，從而導(dǎo)致單元內(nèi)部油井見水時(shí)間不一、波及系數(shù)低。而當(dāng)井排與裂縫平行時(shí)油井見水時(shí)間比井排與裂縫垂直時(shí)的早。因此，井排應(yīng)與裂縫方向垂直，見圖3。

圖2 五點(diǎn)井網(wǎng)不同井排距下單井累產(chǎn)油量曲線

圖3 反七點(diǎn)井網(wǎng)不同裂縫方向含水率－采出程度關(guān)系曲線

不同井排距方案中，350 m井距方案的折算單井累產(chǎn)油量最高，其次是310 m。從前2～3年累產(chǎn)油量來看，350 m井距和310 m井距二者差別不大，而采用310 m井距方案注水時(shí)，油井見水時(shí)間最晚。結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)（表1），310 m井距的內(nèi)部收益率和稅后凈現(xiàn)值都比350 m井距的高，而投資回收期更短，故反七點(diǎn)井網(wǎng)最佳井距為310 m。見圖4。

1．3 反九點(diǎn)井網(wǎng)

表1 不同井網(wǎng)不同井排距方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

圖4 反七點(diǎn)井網(wǎng)不同井排距下單井累產(chǎn)油量曲線

在反九點(diǎn)井網(wǎng)中，井排與裂縫平行和垂直為同一方案，故只研究井排與裂縫平行和成45°角兩種情況。當(dāng)井排與裂縫平行時(shí)采出程度達(dá)超過10%之后油井就開始見水，而當(dāng)井排與裂縫成45°角時(shí)，采出程度接近20%才開始見水。因此，采用井排與裂縫成45°角的方案，見圖5。

不同井排距方案中，300 m×200 m井網(wǎng)折算單井累產(chǎn)油量最高，從前2～3年累產(chǎn)油量來看，350 m×200 m井網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)也較為明顯。故反九點(diǎn)法井網(wǎng)的最佳井排距為300 m×200 m，見圖6。

1．4 菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)

圖5 反九點(diǎn)井網(wǎng)不同裂縫方向含水率－采出程度關(guān)系曲線

圖6 反九點(diǎn)井網(wǎng)不同井排距下單井累產(chǎn)油量曲線

在菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)中，采出程度一定時(shí)，井排與裂縫垂直以及成45°夾角時(shí)的含水率均比井排與裂縫平行時(shí)的高。因此，井排應(yīng)與裂縫方向平行，見圖7。不同井排距方案中，350 m×150 m井網(wǎng)和300 m×200 m井網(wǎng)的折算單井累產(chǎn)油量最高，其次是300 m×150 m。而從前2～3年累產(chǎn)油量來看，400 m×100 m井網(wǎng)產(chǎn)量最高。結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)（表1），400 m×100 m井網(wǎng)的內(nèi)部收益率和稅后凈現(xiàn)值最高，投資回收期最短。因此，菱形反九點(diǎn)法井網(wǎng)的最佳井排距為400 m×100 m，見圖8。

圖7 菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)不同裂縫方向含水率－采出程度關(guān)系曲線

圖8 菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)不同井排距下單井累產(chǎn)油量曲線

2 井網(wǎng)類型優(yōu)選［5－6］

在區(qū)塊地質(zhì)模型上，分別對(duì)五點(diǎn)井網(wǎng)350 m×200 m、反七點(diǎn)井網(wǎng)井距310 m、反九點(diǎn)井網(wǎng)300 m×200 m、菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)400 m×100 m 進(jìn)行模擬。由平均單井累產(chǎn)油量曲線可以看出，隨著時(shí)間的增加，各種方案的平均單井累產(chǎn)油量均有不同程度的增加，其中五點(diǎn)井網(wǎng)平均單井累產(chǎn)油量最高。由含水率與采出程度的關(guān)系曲線可以看出，在開發(fā)初期，相同采出程度下五點(diǎn)井網(wǎng)的含水率最低，而在開發(fā)后期，五點(diǎn)井網(wǎng)的產(chǎn)水有所上升，但與反七點(diǎn)井網(wǎng)和菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)的含水率曲線接近重合，且最終的采出程度最高，即五點(diǎn)井網(wǎng)可以較好地提高油井的采出程度，見圖9、圖10。

3 結(jié)論

圖9 不同井網(wǎng)組合方案累產(chǎn)油量對(duì)比曲線

圖10 不同井網(wǎng)組合方案含水率－采出程度關(guān)系曲線

（1）在開發(fā)壓裂中，部署井網(wǎng)時(shí)要充分考慮壓裂裂縫的延伸方向與井網(wǎng)的匹配關(guān)系，選優(yōu)合適的方向，避免油井過早見水，影響產(chǎn)量。通過油藏?cái)?shù)值模擬方法，得到了矩形五點(diǎn)井網(wǎng)、正六邊形反七點(diǎn)井網(wǎng)、反九點(diǎn)井網(wǎng)以及菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)的最佳井網(wǎng)方位以及最佳井排距。

（2）針對(duì)莫北油田莫116斷塊的特點(diǎn)，優(yōu)選得到合理的開發(fā)井網(wǎng)為五點(diǎn)井網(wǎng)，裂縫平行于井排方向，最佳井排距為350 m×200 m。

［1］李道品．低滲透油田開發(fā)概論［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1997，16（3）：33－37．

［2］李道品，羅迪強(qiáng)．低滲透油田的合理井網(wǎng)和注采原則──低滲透油田開發(fā)系列論文之二［J］．?dāng)鄩K油氣田，1994，1（5）：12－20．

［3］李道品，低滲透油田開發(fā)［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1997．

［4］彭昱強(qiáng)，涂彬，魏俊之，等．油氣田開發(fā)井網(wǎng)研究綜述［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2002，21（6）：22－25．

［5］李松泉，唐曾熊．低滲透油田開發(fā)的合理井網(wǎng)［J］．石油學(xué)報(bào)，1998，19（3）：52－55．

［6］鄢雪梅，胥云，蔣建方，等．烏南油田烏五斷塊開發(fā)壓裂數(shù)值模擬［J］．新疆石油地質(zhì)，2011，32（4）：412－414．