鄂爾多斯多含油層系疊合超低滲透油藏水平井立體開發(fā)模式研究

楊承偉，陳振波，曹仁義，張　英

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室；3.中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室)

鄂爾多斯多含油層系疊合超低滲透油藏水平井立體開發(fā)模式研究

楊承偉1，陳振波1，曹仁義2，張英1

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室；3.中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室)

摘要：針對鄂爾多斯盆地多含油層系疊合超低滲透油藏單層水平井井網(wǎng)開發(fā)儲量控制程度低、注采關(guān)系不完善、無法實現(xiàn)油層縱向的充分動用的情況，在總結(jié)超低滲透油藏儲層隔夾層模式及其對水平井開發(fā)影響的基礎(chǔ)上，提出了平面上采用直井完善注采關(guān)系，縱向上采用水平井立體開發(fā)提高儲量控制程度的立體開發(fā)模式，并評價了水平井立體開發(fā)井網(wǎng)在不同儲層隔夾層模式的適應(yīng)性。研究結(jié)果表明，水平井立體開發(fā)井網(wǎng)適用于穩(wěn)定隔夾層多含油層系疊合油藏，并確定了平面上五點井網(wǎng)、縱向上水平井重疊布井為合理的井網(wǎng)形式和疊置方式。研究與現(xiàn)場應(yīng)用表明，水平井立體開發(fā)井網(wǎng)可進(jìn)一步大幅度提高超低滲透油藏采油速度、提高開發(fā)效益。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；超低滲油藏；水平井立體開發(fā)；多含油層系

鄂爾多斯盆地超低滲透油藏具有巖性致密、孔喉細(xì)微、物性差、天然裂縫發(fā)育、非均質(zhì)性強等特征[1-4]，利用水平井開發(fā)超低滲透油藏已經(jīng)成為開發(fā)主要手段之一。目前鄂爾多斯盆地水平井開發(fā)主要采用直井與水平井聯(lián)合布井單層井網(wǎng)開發(fā)方式[5-8]，但針對多含油層系疊合超低滲透油藏，單層水平井井網(wǎng)開發(fā)儲量控制程度低、注采關(guān)系不完善，無法實現(xiàn)油層縱向的充分動用。

油藏立體開發(fā)是以流體三維運移和驅(qū)動規(guī)律為基礎(chǔ)，同時考慮水平因素和縱向因素對流體滲流的影響，不拘泥于常規(guī)，充分利用各種井網(wǎng)井型的優(yōu)勢，而建立起來的一種開發(fā)模式。在巨厚潛山、復(fù)雜斷塊、底水塊狀、多含油層系油藏中，利用立體開發(fā)模式開發(fā)油藏，比一般開發(fā)模式具有較大的優(yōu)勢[9-13]。

1水平井立體井網(wǎng)開發(fā)模式的提出

1.1超低滲透油藏特征及其對水平井開發(fā)影響

鄂爾多斯盆地超低滲透油藏主要分布在半深湖-深湖區(qū)，沉積類型以砂質(zhì)碎屑流、濁流沉積為主，受沉積相類型的控制，砂體以復(fù)合疊置砂體為主，平面展布規(guī)律與有利儲集區(qū)預(yù)測難度大[14-16]。多含油層系疊合油藏在開發(fā)上具有復(fù)雜性的特點，油藏砂體分布不均勻，各層系間地質(zhì)因素相互作用，使得縱向和橫向的動用程度呈現(xiàn)不均衡現(xiàn)象。

對于影響水平井產(chǎn)能的開發(fā)因素中，很重要的一個因素是注采系統(tǒng)的完善程度及與地質(zhì)因素的配置關(guān)系，其中隔夾層的類型及發(fā)育狀況在較大程度上影響水平井開發(fā)效果。根據(jù)超低滲油藏隔夾層分布特征、厚度特征、與油層的位置關(guān)系以及對油層縱向動用的影響程度，可將超低滲油藏隔夾層類型歸為三種模式。①薄層連續(xù)型：隔夾層較薄，對開發(fā)效果影響不大；②不穩(wěn)定隔夾層：隔夾層有一定厚度，對縱向動用有一定影響；③穩(wěn)定隔夾層：隔夾層厚度較大，對開發(fā)影響較大。

對于多含油層系而言，隔夾層的存在會對水平井開發(fā)產(chǎn)生重要影響。首先，隔夾層的存在會影響儲量的動用程度。目前水平井軌跡控制技術(shù)能夠最大限度地鉆穿油層，但是鑒于隔夾層的復(fù)雜性以及后期措施工藝的難度，水平井軌跡應(yīng)盡量以簡單容易操控為主，這勢必影響了部分有效可采儲量的動用。其次，隔夾層會影響水平井縱向壓裂規(guī)模，減小裂縫導(dǎo)流能力。另外，隔夾層影響縱向水驅(qū)控制程度，減小縱向波及系數(shù)，整體上減小波及體積。

1.2水平井立體井網(wǎng)開發(fā)模式的提出

目前鄂爾多斯盆地超低滲透油藏水平井開發(fā)主要采用直井與水平井聯(lián)合布井單層井網(wǎng)開發(fā)方式，采用五點水平井井網(wǎng)。從單層水平井井網(wǎng)開發(fā)特征來看，對于縱向隔夾層比較多的儲層，縱向注采能量供給不及時，造成產(chǎn)液量較低、產(chǎn)量遞減較快。如何最大程度控制儲量、提高儲層水驅(qū)縱向波及體積，是提高多含油層系疊合油藏的主要開發(fā)因素。因此提出了以現(xiàn)代油藏精細(xì)描述為基礎(chǔ)，以最大限度控制儲量為前提，以“少井高產(chǎn)”為理念，以水平井控制優(yōu)勢油砂體、直井、定向井完善注采關(guān)系為布井方法的立體井網(wǎng)優(yōu)化控制理論[10]。所謂水平井立體開發(fā)模式，就是以油砂體平面空間展布特征、多含油層系縱向疊合方式為基礎(chǔ)，同時平面上考慮滲透率各向異性，縱向上考慮儲層隔夾層模式以及非均質(zhì)性的一種適應(yīng)多含油層系疊合復(fù)雜油藏的水平井、定向井聯(lián)合布井方式。其特征在于，多口水平井被設(shè)置在不同含油層系層狀油藏中；每個含油層系有多排平行布置水平井，平面上與直井或者定向注水井形成一定井網(wǎng)的注采系統(tǒng)。

2水平井立體井網(wǎng)適應(yīng)性評價

針對以上總結(jié)的超低滲透油藏三種不同隔夾層模式進(jìn)行模型簡化，抽提出無隔夾層、可壓穿隔夾層、不可壓穿隔夾層三種隔夾層模式。通過數(shù)值模擬方法對單水平井、雙水平井井網(wǎng)對三種隔夾層模式適應(yīng)性進(jìn)行了評價。

2.1單水平井井網(wǎng)對三種地層模式適應(yīng)性評價

通過建立相同井網(wǎng)形式下，不同隔夾層模式下三種數(shù)值模型，并對三種模式下縱向波及系數(shù)以及波及體積進(jìn)行了對比(表1)?？梢园l(fā)現(xiàn)，在其他條件相同的情況下，無隔夾層與可壓穿隔夾層兩個模式縱向波及和體積波及規(guī)律相差不大；而隔夾層不能壓穿模式縱向波及系數(shù)較低，在未壓穿區(qū)體積波及系數(shù)為零。從開發(fā)指標(biāo)預(yù)測看(圖1)，無隔夾層與可壓穿隔夾層兩種模式，在相同時間內(nèi)采油速度相差不大，在相同含水下采出程度非常接近；而隔夾層不能壓穿模式采油速度明顯偏低，在相同含水下采出程度也偏低。

圖1　不同隔夾層單水平井井網(wǎng)開發(fā)指標(biāo)對比

表1　單水平井井網(wǎng)生產(chǎn)五年波及系數(shù)對比

2.2雙水平井井網(wǎng)對三種地層模式適應(yīng)性評價

從單水平井井網(wǎng)對三種地層模式適應(yīng)性評價中可以看出，對于隔夾層不能壓穿模式，單水平井井網(wǎng)無法實現(xiàn)縱向上的有效動用，開發(fā)效果較差，因此考慮采用雙水平井開發(fā)。對雙水平井立體井網(wǎng)在三種模式地層適應(yīng)性進(jìn)行了評價(表2)，雙水平井立體井網(wǎng)采用正對模式?？梢钥闯觯瑢τ跓o隔夾層與可壓穿隔夾層兩個模式，雙水平井正對井網(wǎng)與單水平井井網(wǎng)相比，縱向和體積波及系數(shù)增幅不大；而隔夾層不能壓穿模式，雙水平井正對井網(wǎng)與單水平井井網(wǎng)相比有明顯增幅，特別是在原未壓穿區(qū)，縱向波及系數(shù)由零增加到12.3%，原先未動用區(qū)得到有效動用。

表2　雙水平井正對井網(wǎng)生產(chǎn)五年波及系數(shù)對比

從開發(fā)指標(biāo)預(yù)測也可以看出(圖2)，對于無隔夾層與可壓穿隔夾層兩種模式，雙水平井正對井網(wǎng)與單水平井井網(wǎng)相比，在相同時間內(nèi)采油速度增幅不大，在相同含水率下采出程度未見大幅度上升；而對隔夾層不能壓穿模式，雙水平井正對井網(wǎng)與單水平井井網(wǎng)相比，在相同時間內(nèi)采油速度明顯增加，在相同含水率下采出程度上升幅度較大。

圖2　不同隔夾層雙水平井井網(wǎng)開發(fā)指標(biāo)對比圖

3水平井立體空間分布優(yōu)化

針對不可壓穿隔夾層的儲層，設(shè)計3種立體井網(wǎng)(圖3、圖4)，圖4中1、2分別表示上下兩層的水平井。雙水平井在空間呈現(xiàn)不同交錯關(guān)系，優(yōu)化水平井間的空間位置，并在三種地層模式中分別進(jìn)行了油藏數(shù)值模擬及評價。針對不可壓穿隔夾層下不同水平井空間位置，與注水井相對位置關(guān)系下三種立體井網(wǎng)形式的開發(fā)效果進(jìn)行了對比，提出了水平井立體井網(wǎng)合理的井網(wǎng)形式和疊置方式。

圖3　不可壓穿隔夾層不同井網(wǎng)空間位置側(cè)視圖

圖4　不可壓穿隔夾層不同井網(wǎng)平面位置俯視圖

從開發(fā)指標(biāo)可以看出(圖5)，方案2在相同時間內(nèi)采油速度較高且遞減較為緩慢，在相同采出程度下含水較低，為最優(yōu)方案。即在整體開發(fā)效果上采用雙水平井井網(wǎng)開采效果好于單井網(wǎng)開采，且采用水平井上下重合雙水平井井網(wǎng)開采效果稍好于其他兩種雙水平井方案。

圖5　不可壓穿隔夾層不同井網(wǎng)開發(fā)指標(biāo)對比

4應(yīng)用效果

為了提高采油速度和儲量動用程度，針對HQ油田厚油層且層間隔夾層穩(wěn)定發(fā)育區(qū)，在W區(qū)塊開展了水平井立體開發(fā)試驗，采用一套注水井分層注水開發(fā)。W區(qū)塊油層分為上、下兩個小層，油層厚度分別為9.1 m、16.6 m，上、下兩小層隔夾層分布穩(wěn)定，平均厚度為4.5 m。區(qū)內(nèi)完鉆水平井8口，平均水平段長度624 m，油層鉆遇率94.3%；采用水力噴射環(huán)空加砂分段壓裂，平均改造7段，完試水平井8口，平均單井試排日產(chǎn)純油45.9 t，投產(chǎn)水平井8口，初期單井日產(chǎn)油8.5 t，含水20.5%，動液面1218 m。通過計算，立體水平井井網(wǎng)開發(fā)初期上、下小層采油速度分別為0.92%、1.23%，經(jīng)濟(jì)評價顯示立體井網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于單層井網(wǎng)。

5結(jié)論

(1)基于超低滲透油藏儲層地質(zhì)特征，總結(jié)了三種隔夾層分布模式，針對多含油層系疊合超低滲透油藏，提出了水平井立體井網(wǎng)開發(fā)模式。

(2)對于無隔夾層或可壓穿隔夾層的儲層，采用單水平井井網(wǎng)開發(fā)，縱向上油層基本上能夠得到有效動用；對于不可壓穿隔夾層的儲層，應(yīng)采用雙水平井立體開發(fā)井網(wǎng)，可以大幅度提高采油速率和采出程度。

(3)對于多含油層系、穩(wěn)定隔夾層且裂縫不能壓穿油層，平面上采用五點井網(wǎng)紡錘形布縫，縱向上采用水平井上下重合井網(wǎng)，為立體開發(fā)井網(wǎng)合理的井網(wǎng)形式和疊置方式。

(4)現(xiàn)場應(yīng)用情況表明，針對穩(wěn)定隔夾層多含油層系疊合油藏，雙水平井立體開發(fā)井網(wǎng)可以大幅度提高采油速度和經(jīng)濟(jì)效益。

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編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)01-0095-04

收稿日期：2015-08-07

作者簡介：楊承偉，工程師，碩士，1981年生，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事低滲透油藏開發(fā)與提高采收率研究工作。

基金項目：國家重大科技專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)：超低滲透油藏有效開采技術(shù)”(2011ZX05013-004)。

中圖分類號：TE348

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A