底水砂巖油藏水平井開發機理研究

孔德峰?陳婷?閆保梅?譚岳

=摘 要：對于底水油藏，在分析和預測水平井產量及出水動態時，重點考慮的影響因素包括：儲層的非均質性、隔夾層發育程度及位置、儲層滲透率、油水粘度、油井井眼軌跡、水平段位置及長度、單井配產、井網井距等因素對其影響，對于存在應力敏感的儲層，還應當考慮應力敏感對產量及出水動態的影響。

關鍵詞：底水；水平井；開發機理

一、水平井出水特征研究

1.水平井出水原因

水平井出水的原因大致可以概括為以下四個方面：

（1）地質因素。裂縫性油藏水平井開采，地層水沿與水平段連通的裂縫進入油井是裂縫油藏常見的出水形式。在開采初期裂縫是油的通道，后來油層壓力降低，裂縫變成了水的通道，一個月甚至幾天之內，產水急增，產油驟減。

（2）油水性質。油水密度差對底水脊進生產壓差的影響規律是隨著油水密度差的減小，臨界生產壓差呈線性減小，油井容易出水。由于稠油密度高，油水密度差小，因此稠油水平井越容易出水。

（3）井身結構。底水油藏水平井位置越靠近油藏的底部，臨界生產壓差越小，產生水錐的臨界速率很低，越容易“水淹”。當水平井以較高速率生產時很易誘發水錐。

（4）工作制度及措施不當。隨著開采時間的延長，水平井的臨界產量會越來越小，出于經濟效益的考慮，水平井的產量不能始終控制在臨界產量以下，到一定時候，其產量要大于臨界產量，油井見水。在進行增產作業或生產過程中易使油層與水層連通而造成油井含水上升。

2.水平井出水特點

（1）水平井含水上升較快，容易造成油層過早“水淹”。

（2）水平井容易底水脊進，誘發水錐出現。

3.水平井出水類型

（1）底水脊進。根據出水區域在水平段上的分布，底水脊進又分為點狀、線狀和曲面狀。由于同一層位的垂向滲透率，或者水平段軌跡高低起伏，底水脊進的油藏早期底水首先從高垂向滲透率的區域，或者接近油水界面的拐點進入油井，所以初期以點狀見水為主，在水平井生產上表現為含水率上升相對緩慢；如果油層縱向是均質的，井身軌跡呈直線，底水均勻脊進，就形成線狀出水。油井一旦見水，含水率上升很快，產油量明顯下降；如果底水能量充足，油層滲透性較高，油井的產量較大，線狀見水就會發展成曲面出水。根據水平井出水層段的不同，底水錐進又可以分為根部水淹、中部水淹、端部水淹三種。

（2）裂縫突進。地層水沿與水平井段連通的裂縫進入油井也是非均質裂縫性油藏常見的出水方式。在低滲致密儲層、天然裂縫儲層開發過程中，期望鉆遇更多的裂縫，此時，相當于井底超完善，在開采初期具有高的產量。但有無限導流能力的裂縫開采初期是油流通道，隨開發過程的進行，油層壓力降低，裂縫開始變為水流通道，這種類型的水平井見水后，產水驟增，而產油量則迅速減少。

4.水平井水淹模式分類

（1）線狀見水整體水淹模式：當儲層物性好、油水粘度比低、生產壓差相對較小時，水平井符合線狀見水整體水淹模式，即油水界面向水平段均勻推進，底水波及范圍大。與同一油藏內其它水淹模式下的水平井相比，線狀見水整體水淹的水平井無水期較長，無水累積采油量大，無水期開發效果好。當水平段軌跡相對平滑時，水平井一旦見水就意味著整個水平段幾乎同時見水，見水后含水上升快、中低含水期短、迅速進入高含水期等特點，表現出所謂的“暴性水淹”；當水平段軌跡起伏較大時，見水后含水上升相對緩慢、低含水期較長等特點。

（2）點狀見水逐步水淹模式：對儲層非均質較強、油水粘度比低、生產壓差相對較小的底水油藏符合點狀見水逐步水淹。對于油藏物性和流體物性相對較好，見水后底水波及范圍逐步擴大，直到水平井完全水淹。該模式下此類水平井在動態曲線上表現為見水后含水率上升速度緩慢。中低含水期較長。低含水累產油很大，中低含水期開發效果也較好。當儲層物性和流體性質較差時，在高含水后期仍具有較大的穩產能力。

（3）點狀見水部分水淹模式：儲層非均質性強、油水粘度比高、生產壓差較大的水平井符合該模式。主要表現特征是底水過早突破，無水期開發效果較差；見水后由于非均質性和流體性質的影響，原油滲流阻力大，形成水淹通道，使得見水后底水不能有效地擴大波及范圍，最終導致水平段出現部分水淹，開發效果較差。

二、水平井開發機理研究

利用數值模擬技術，分別模擬儲層滲透率（平面、垂向、級差以及近井儲層的污染或改善）、夾層（滲透性、產狀、位置、大小、遮擋程度）、水平段軌跡（長度、避水高度）以及穩油控水措施（提液、控液、排水、堵水、側鉆）等對水平井產出特征的影響，主要通過含水率的變化規律研究底水油藏水平井的開發機理。

1.地層滲透率對水平井產出特征的影響

（1）儲層滲透率。對于較低滲透率，大部分原油將在較高含水階段采出，對于較高滲透率，大部分原油將在中高含水階段產出。

（2）垂向滲透率。優選垂向滲透率較低的區域布井，對于垂向滲透率較高的情況下，要注意控液，降低由于生產井生產壓差對底水錐進的影響。

（3）近井滲流條件的改變。1）近井污染：相對于自然裸眼完井，襯管完井和篩管完井都增加了井眼滲流條件的不完善性，可以視為近井污染；此外，與儲層巖石不配伍的工作液漏失，也會導致近井污染；2）完井方式：目前工區水平井的完井方式主要采用割縫襯管完井和尾管射孔完井。從滲流機理上，射孔完井相當于改善了水平段近井儲層的滲透率。與近井增產措施改善局部滲透率的機理類似，只是對近井滲透率的改善幅度存在差異。

2.夾層對水平井產出特征的影響

利用水平井開發底水油藏時，儲層內的夾層對水平井的滲流會產生屏障作用，由于夾層的存在，儲層中流體需要繞過夾層才能到達井筒，夾層的存在使其流線增加，減緩了油藏的開發進程，降低開發效果；但從抑制底水的角度，夾層的存在也延長了底水的錐進，其無水采油期和低含水開采期相應得到延長，夾層的存在將有利于提高底水油藏的開發效果。

從滲流機理上分析，夾層對垂向流動的阻礙作用，并不是取決于夾層的垂向滲透率，比如，夾層的垂向滲透率為1mD，如果儲層滲透率也為1mD，那么這個夾層相對于這個儲層的垂向流動是不能起到任何阻礙作用的，但如果儲層的滲透率為100mD，夾層的垂向連通性只有儲層滲透率的1%，對垂向流動的阻礙作用是顯而易見的。

夾層的垂向連通性越差，越能夠延緩底水的錐進，降低見水時間和含水率的上升速度；阻隔作用最顯著的是夾層滲透率低于儲層平面滲透率5%的時候，也就是當儲層滲透率大于夾層20倍，夾層才能明顯阻隔底水的錐進。