經濟極限井網密度計算新方法

賈洪革 新疆油田公司工程技術研究院

經濟極限井網密度計算新方法

賈洪革 新疆油田公司工程技術研究院

為了能夠更為準確地計算經濟極限井網密度，首先從不同地區、不同類型油藏的實際情況入手，估算或計算出單井經濟極限可采儲量。然后結合各油區、不同油藏類型的油藏流度和儲量豐度，用修正后的謝爾卡喬夫公式計算經濟極限井網密度。以2012年中國石化各油區實際投資情況為參考，油價為90美元/桶，各油區中低滲透、中高滲透、稠油類型油藏分別可鉆9 272、9 364和960口加密井，共計19 576口加密井。目前，依照油田開發規劃，在東部主力油區中國石化已經部署新鉆6 810口開發井。

采收率；謝爾卡喬夫公式；經濟極限井網密度；油藏類型；開發潛力

1 確定經濟極限井網密度的意義

連年來國際油價走高趨勢明顯，原來采用的經濟指標和技術指標已經不能適用目前的開發形勢。為了提高原油采收率采，油田一般采用井網加密的方法，然而這種加密不能是無限制的。一方面，井網過密也會帶來眾多如井間干擾等負面影響，降低增產效果；另一方面，加大井網密度必然導致經濟投入的增加，只有當經濟投入小于增加井數的增產效益時，才能獲利。因此，確定合理的井網密度成為提高采收率，獲得最大限度的經濟效益的關鍵。對油田開發和生產規劃編制來講，合理的經濟極限井網密度安排具有重要的意義。

2 對謝爾卡喬夫公式的修正

謝爾卡喬夫公式將井網密度與波及系數定量化聯系起來，其物理意義是準確的。但它是在假定的理想狀態下推導出來的，如要滿足飽和牛頓流體、非均質油層、保持油層壓力、均勻布井等開采條件，油田生產開發的實際情況要比這復雜的多。

2.1 注采井數與采收效率

謝爾卡喬夫公式只考慮了井網密度對最終采收率和波及系數的影響，而忽略了其他的因素，如注采井數和注水井網形式的影響。井網密度保持不變時，調整液流方向可增加油井的受效方向，提高注采井數比和注水井的水驅控制程度等也會造成波及系數增大，提高油田最終采收率。相反，注采井數比減小，水驅控制程度就會隨之降低，采收率和波及系數也會相應變小。在實際油田開發中，經常通過這種方式增加水驅可采儲量，改善開發效果。如果考慮注采井數因素，采收率計算公式將會出現變化。

對于延伸性差、油層分布不規則、面積又大的油田，一般采用面積注水井網，即按一定幾何形狀和密度均勻分布的注水井及采油井井網，將油藏切割成許多小塊狀開發單元進行注水采油。在面積注水方式下，一口生產井同時能受周圍幾口注井的影響，所有油井處于注水井第一線，易收到注水效果，這是大多數進行二次采油或實行注水開發的油田經常采用的注水方式。面積注水方式多以三角形或正方形為基礎。

將注采井數比(M)、井網密度(S)和注水井單井控制含油面積(F)數據回歸，可以得出如下表達式

由上式可知，井網密度固定不變，注采井數與注水井單井控制面積成反比。

注采井數比和井網密度與注水井單井控制面積之間的關系如圖1所示。

圖1 注采井數比和井網密度與注水單井控制面積的關系

下面繼續關注最終采收率和波及系數與注采井數比、井網密度、注水井單井控制面積之間的關系。

在含有多個厚度不均且非均質油層中，注入水波及厚度有很大的差異條件下，當注采井數比發生變化，單位注水體積變化率與注水井含油控制體積成反比，與有效滲透率成正比，關系式為

式中VB為注入水波及體積（m3）；Ke有效滲透率；b為待定系數；hl為儲層總厚度（m）；Ce為油層厚度非均質系數；φ為孔隙度。

將等式左邊的dVB/VB分子、分母同時除以Ev即含油體積，并定積分整理，得

可以推出

FφsoCehl單位是m3，的單位是μm2，運用量綱分析，得y=3/2x

由數理理論研究和統計可知，井網密度關系式與波及體積系數均為一次方，即x=1，所以

因F=2.095 4M-0.551S，得

所以

這樣在考慮到井網密度、孔隙度、儲層巖石的滲透率、原始含油飽和度、注采井數、油層非均質性以及油層有效厚度對水驅最終采收率的影響下，推導出最終采收率公式，與謝爾卡喬夫公式相比，更全面也更細致。

2.2 驅油效率、油藏流度與采收率

含油面積和地質儲量相對較大的油氣田，在油田開發早期的試采或預探階段，單井增加，可采儲量為最大定值，采收率與井網密度成正比例關系，這主要是由于井與井之間極少甚至不存在相互干擾。在油田開發中后期階段，井數逐漸增多，井與井之間發生相互干擾。因此油藏采收率與井網密度的關系發生變化，采收率與井網密度并非依然成正比例關系，而是呈指數的形式增加，此時單井增加與可采儲量成反比例關系。由此可知，謝爾卡喬夫公式并非適用于油田開發的所有階段，而僅適用于中后期，因此在油田開發早期應用該公式時有必要對其進行一定的修正完善。

為了能夠更為準確地計算經濟極限井網密度，首先從不同地區不同類型油藏的實際情況入手，估算或計算出單井經濟極限可采儲量。然后結合各油區、不同油藏類型的油藏流度和儲量豐度，用修正后的謝爾卡喬夫公式計算經濟極限井網密度。

通過計算可知，經濟極限單井可采儲量界限隨著地面建設投資、鉆井投資、注采比、油水井作業費的增加而增加。

管紀昂等人曾利用謝爾卡喬夫公式，針對中國石化不同油藏類型井網密度與油藏最終采收率的關系，按油藏流度求取了5種油藏類型的最終采收率與井網密度的關系式。在此基礎上，進一步分析并研究采收率和井網密度、驅油效率、油藏流度之間的關系，擬建立新的采收率與井網密度關系式，即

式中μo為地層原油黏度（mPa·s）；Ka為空氣滲透率（10-3μm2）。

用此關系式可以對油藏的采收率進行研究，這也是對采收率與井網密度關系的一種量化改進。

3 應用實例

依然以中石化為例，統計出東部五主力油區的油藏流度和儲量豐度，油藏可以分為低滲透、中高滲透和稠油3種類型。根據實際投資成本及油藏情況，分別計算在油價為50～100美元/桶的條件下，各油藏的經濟極限井網密度。

通過計算可知，當油價為90美元/桶時，五大油區可鉆加密井數量分別為15 201、1 891，1 132、925和2 138口，共計23 517口。

根據中國石化油藏單元基礎資料，擬合不同類型油藏的井網密度和油藏流度與采收率的關系，分別得到了其經濟極限井網密度擬合公式。

以2012年中國石化各油區實際投資情況為參考，包括不同類型油藏單井鉆井投資、年操作費用等經濟參數，可以計算出經濟極限井網密度。

油價為90美元/桶，各油區中三種類型油藏分別可鉆9 272、9 364和960口加密井，共計19 576口加密井。目前，依照油田開發規劃，在東部主力油區中國石化已經部署新鉆6 810口開發井。如果按照目前的加密井潛力計算，可以說在未來一定時期內，老油區仍然具有較大的開發潛力。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.018