蘇丹大型復雜砂巖油田水平井技術研究與應用

馮 敏，吳向紅，李 捷，黃奇志

(中油勘探開發研究院，北京 100083)

蘇丹大型復雜砂巖油田水平井技術研究與應用

馮 敏，吳向紅，李 捷，黃奇志

(中油勘探開發研究院，北京 100083)

P油田是中石油在蘇丹發現的特大型整裝油田，開發初期采用大井距、大段合采、稀井高產等快速上產開發技術，造成含水上升快、儲層動用程度不均、層間矛盾突出等問題。針對油田開發現狀和油藏特點，在塊狀底水稠油油藏和層狀邊底水高凝油油藏分別開展水平井適用性研究，并優化水平井設計參數。根據研究結果部署的水平井在P油田應用后取得了很好的效果，既加快了稠油和高凝油儲量動用，又抑制了邊水指進和底水錐進，提高了單井產量和油田采收率。

塊狀底水稠油油藏;多層狀邊底水高凝油油藏;水平井;適用性;P油田;蘇丹

引 言

P油田是中石油在海外發現的1個世界級大油田。原油具有高凝固點、高黏度、高酸值、高含蠟的特點，受到海外政治經濟環境的影響，油田高效開發面臨著技術、經濟和政治等方面綜合性挑戰。開發至今油田面臨一系列問題，如含水上升快、稠油動用程度低等。鑒于此，針對油田特殊的地質和油藏特征，開展水平井優化研究與應用，對油田長期穩產高產起到了重要作用，也為類似油藏的開發提供了借鑒。

1 油田概況

1.1 地質特征

P油田構造上位于蘇丹Melut盆地北部，主力含油層系為古近系Yabus、Samaa油藏，油層埋深為1 200～1 400 m。Yabus油藏上部為泥巖夾砂巖，下部是砂泥巖互層。YabusⅠ—Ⅲ層砂體連通性差，為曲流河沉積;YabusⅣ—Ⅷ層砂體連通性較好，為辮狀河沉積。Samaa油藏以大套厚層砂巖夾薄層或極薄層泥巖為顯著特點，砂體連通性好，為辮狀河沉積。Yabus和Samaa油藏儲層物性好，中高孔滲，孔隙度為25% ～32%，滲透率為300×10－3～4 000 ×10－3μm2。

P油田是被斷層復雜化的背斜構造，構造走向北西向，由11個斷塊組成，油水系統比較復雜，不同斷塊不同層系油水界面不同。Yabus為層狀邊水油藏，Samaa為塊狀底水油藏。

1.2 流體特征

P油田具有正常的溫度壓力系統，屬于低飽和油田，地飽壓差大。油品性質復雜，具有“四高”特點，即凝固點高、混合黏度高、含蠟量高、膠質瀝青質含量高。原油黏度為2～600 mPa·s，凝固點為25～45℃。原油分布特征為縱向上上部稀，下部稠;橫向上兩邊稀，中間稠。而且稀油含蠟量高，凝固點相對較高;稠油含蠟量相對較低，凝固點相對較低。如P1斷塊是P油田最大的斷塊，石油地質儲量占油田儲量的50%以上，油品性質隨深度變化。油品上輕下重，API由上而下逐漸減小，黏度自上而下逐漸增大，凝固點自上而下逐漸減小。

2 開發面臨問題

(1)“好油先流”，稠油動用程度低。P油田API低于20的稠油儲量約占油田儲量的40%以上，開發初期僅10口直井生產，日產油為1 380 t/d，地質儲量采油速度僅0.2%。

(2)主力區塊邊部油井及邊部斷塊含水高。如P2斷塊是P油田的第二大斷塊，邊底水能量充足，是高凝油油藏。初期利用直井開發，水錐現象嚴重，含水上升快。生產僅1 a多含水上升至45%，60%以上的油井含水超過50%。對部分油井實施堵水措施后，含水降至31%。但由于該斷塊屬于強邊底水層狀油藏，堵水措施后造成下部油層不能有效動用。

(3)主力區塊合層開發，層間干擾嚴重，造成縱向儲量動用不均，上部油層壓力下降幅度大，采出程度高。

3 水平井優化研究

水平井鉆遇率高，泄油面積大，可提高油田產量，是提高采收率的重要技術。近年來，水平井技術已經作為一種常規手段被迅速推廣應用［1－4］。針對P油田生產存在的問題和油藏特征，開展水平井應用研究，合理部署水平井，提高單井產能和油田采收率。

3.1 水平井適用性研究

3.1.1 塊狀底水稠油油藏

水平井開發底水油藏可以推遲或減少底水錐進，降低含水率。直井只產生一個低壓點，水平井往往是在一個長距離內形成一個低壓區，從而改變底水錐進模式，變錐進為脊進，延長無水采油期，提高無水期采出程度［5－10］。

為提高稠油儲量動用程度，以P1斷塊Samaa油藏為例進行井型優化。取該油藏物性參數建立模型，分別設計水平井和直井方案。設計水平井位于油藏頂部，水平段長度為300 m，初期日產油為400 m3/d;設計直井射開1/3儲層有效厚度，初期日產油為250 m3/d。模擬結果表明，水平井比直井多采油30%以上(圖1);生產壓差小，水平井日產液為700 m3/d時生產壓差為0.55 MPa，而直井日產液為450 m3/d時生產壓差為2.07 MPa;水平井開發能抑制水錐，使底水呈水脊形式上升，大大延緩底水突破時間。

圖1 水平井與直井日產油、累計產油對比曲線

3.1.2 層狀邊底水高凝油油藏

為實現高凝油油藏經濟高效開發，有效挖潛P2斷塊下部油層剩余油和控制含水上升速度，以P2斷塊北部6口井的平均參數建立數值模型，研究水平井挖潛剩余油的可行性及水平井所處位置對開發效果的影響。設計6個方案，各方案描述及模擬結果見表1。

表1 P2斷塊水平井方案設計與結果對比

比較方案1、2、3可以看出，強邊水層狀油藏下部堵水后，在YabusⅥ油藏加密水平井比加密直井開發效果好，累計產油高，可以充分挖潛被堵層位的剩余油。

比較方案2、4、5可以看出，加密水平井時，水平井段的方向不宜垂直于油水邊界，否則導致邊水突進快，含水上升快，影響開發效果，應使水平段平行于油水邊界。且水平井距油水邊界越遠，含水上升越慢，開發效果越好(圖2)。

圖2 方案2、4、5含水上升曲線對比

3.2 水平井參數優化研究

基于P油田地質分析，采用常規油藏分析方法與數值模擬方法相結合研究適合該油田開發的水平井參數界限［11］，如儲層厚度、水平段長度、水平井位置等。

3.2.1 儲層厚度優化

以P油田地質和油藏物性參數為基礎建立數值模型，分別對儲層厚度為 5、10、20、30、40、50 m 6 種情況進行模擬研究。結果表明儲層厚度越大，穩產期越長。當儲層厚度大于10 m，采油速度為3%時，利用水平井開發可穩產3 a以上(圖3)。

圖3 儲層厚度與穩產年限的關系曲線

3.2.2 儲層滲透率優化

保持相同的采油速度、儲層厚度和油品黏度，在儲層滲透率為100 ×10－3、500 ×10－3、1 000 ×10－3、3 000×10－3μm24種情況下，分別對水平段長度為100、200、300、400、500、600 m 進行優化研究。研究結果表明，在相同儲層滲透率情況下，水平段越長采出程度越高，但隨著滲透率增高，采出程度隨水平段長度增加的幅度變小(圖4)。

圖4 儲層滲透率、水平段長度與采出程度關系曲線

3.2.3 水平井位置優化

對水平井所處的位置進行優化，分別模擬當水平井位于儲層上部、中部、下部時的開發效果。結果表明水平井段在儲層上部開采效果最好，含水上升慢;在儲層中部效果次之;在儲層底部效果最差，含水上升快，采出程度低(圖5)。

圖5 不同水平井位置含水與采出程度關系曲線

綜上所述，針對P油田的儲層特征及油藏物性，其水平井應設計在有效厚度大于10 m的儲層上部，水平段長度保持在300 m左右。

4 水平井應用效果分析

根據以上研究結果分別在稠油油藏部署水平井56口，在高凝油油藏部署水平井11口。水平井在油田實施后取得了很好的效果，鉆井成功率為100%，單井產量高，含水低。

稠油油藏已投產水平井45口，平均初期日產油為200 t/d，是直井的1.8～3.0倍，平均含水僅為3.0%。2011年3月稠油油藏日產油為8 000 t/d，占油田總產量的32.4%，地質儲量采油速度提高至1.3%。

高凝油油藏P2斷塊已投產水平井11口，平均初期日產油為320 t/d，是周圍直井的2.0～3.0倍，平均含水為0.8%，遠低于周圍直井，含水上升率由18.83%下降到3.71%。例如PM－24H，日產油最高達745 t/d，無水采油期為1 a，至2011年3月累計產油49.6×104t。

5 結論

(1)P油田稠油儲量大，開發初期采油速度低。利用水平井開發提高了采油速度和采出程度，加快了稠油儲量動用。

(2)P2斷塊是層狀強邊底水高凝油油藏，直井開發時邊水指進和底水錐進快，含水快速上升，堵水措施后下部油層儲量難以有效動用。利用水平井開發有效挖潛了堵水措施后下部儲層的剩余油，并且抑制了底水錐進速度，減緩了含水上升。

(3)水平井是開發P油田稠油油藏和高凝油油藏的有效手段，可提高采收率、改善開發效果、經濟效益顯著，可進一步推廣應用，也為類似油藏的開發提供了借鑒作用。

［1］蒲秀云，匡緒兵，朱春光，等.水平井技術在遼河油田冷41塊邊底水油藏中的應用［J］.重慶科技學院學報：自然科學版，2009，11(5)：33 －35.

［2］Saavedra N F，Ecopetrol，Joshi S D.Application of horizontal well technology in Colombia［C］.SPE65477，2000：1 －5.

［3］Leon Ventura R，Gonzalez G G，Leyva G H.Evaluation of horizontal well production［C］.SPE59062，2000：1.

［4］Azzouguen A，Mazouzi A，Delhomme A，et al.Horizontal well performances in Hassi－ Messaoud Oil Field，Algeria［C］.SPE65496，2000：1 －2.

［5］王家宏.中國水平井應用實例分析［M］.北京：石油工業出版社，2003：22.

［6］萬仁溥.中國不同類型油藏水平井開采技術［M］.北京：石油工業出版社，1997：151.

［7］Tewari R D，Malik M，Husen Akbar Ali A，et al.Improved heavy oil recovery from thin reservoirs through horizontal well placement and intelligent perforations［C］．SPE97649，2005：1－6.

［8］劉曙光.水平井技術在邊底水油藏中的應用［J］.內江科技，2008，29(6)：89.

［9］高淑梅，范紹雷，梅啟亮，等.水平井技術在底水油藏挖潛中的應用［J］.大慶石油地質與開發，2009，28(4)：56－59.

［10］高寶國，徐福剛，信德發，等.水平井技術在太平邊底水稠油油藏的應用［J］.斷塊油氣田，2009，16(1)：86－88.

［11］王濤，李相方，姚約東，等.正韻律底水油藏水平井開發技術界限研究［J］.特種油氣藏，2009，16(1)：58－60.

Research and application of horizontal well technology for large complex sandstone oilfields in Sudan

FENG Min，WU Xiang－hong，LI Jie，HUANG Qi－ zhi
(Research Institute of Petroleum Exploration＆ Development，PetroChina，Beijing 100083，China)

The P oilfield is a supergiant integrated oilfield in Sudan．In the initial production period，the oilfield had adopted fast production strategies such as large well spacing，commingled production from long interval and high production rate from sporadic wells，which had resulted in rapid water cut rising，uneven producing degree of reserves，and serious interlayer interference．Therefore，the applicability of horizontal wells has been researched respectively for massive heavy oil reservoirs with bottom water and laminated high pour－ point oil reservoirs with edge/bottom water，and the design parameters of horizontal wells have been optimized according to the oilfield development status and reservoir characteristics．The horizontal wells arranged in the P oilfield according to the research results have been successful，accelerated heavy oil and high pour point oil recovery，inhibited edge water fingering and bottom water coning，and improved single well production and oilfield recovery factor．

horizontal well;applicability;massive heavy oil reservoir with bottom water;multilayered high pour point oil reservoir with edge/bottom water;P oilfield;Sudan

TE345

A

1006－6535(2012)02－0097－04

20110610;改回日期：20110925

國家科技重大專項“蘇丹3/7區高凝油油藏高效開發技術”(2008ZX05032－003)

馮敏(1981－)，女，工程師，2004年畢業于中國石油大學(華東)油氣儲運專業，2007年畢業于西南石油大學油氣田開發專業，獲碩士學位，現從事油氣田開發工作。

編輯孟凡勤