開發壓裂井網優化數值模擬研究——以莫北油田莫116斷塊為例

黃 山，歐陽傳湘，閔江本，盧海陽

（1．長江大學石油工程學院·油氣鉆采工程湖北省重點實驗室，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、特低滲儲層，且儲層縱向非均質性嚴重，不同斷塊內油氣關系復雜，流體性質差別大，若不進行壓裂改造，勢必會造成注水開發中層間矛盾突出，區塊采收率不高［1］。開發壓裂改造技術是低滲透注水開發油田高效開采的有效方法，而井網部署是開發壓裂設計中很關鍵的一步，因此，本文對莫116斷塊的壓裂井網進行了優化研究。

1 井網方位及井排距優選

為研究莫116斷塊不同井網的開發效果，以矩形五點井網、正六邊形反七點井網、反九點井網及菱形反九點井網為基礎，考慮井排與裂縫方向平行、垂直和交叉成45°夾角三種情況，建立相應機理模型進行模擬，模擬時間取14 a。裂縫模擬采用近井筒模型（NWM），通過建立非結構化網格對局部網格進行加密處理，實現對裂縫的精細模擬。

根據文獻［2］，考慮到由于莫116井區儲層無明顯發育的天然裂縫，而區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替，井距不宜選擇過大［3］。

1．1 矩形五點井網

在五點井網中，當井排與裂縫平行時，采出程度達到30%之后油井開始見水，而當井排與裂縫成45°夾角時，采出程度超過14%時即開始見水。井排與裂縫垂直和井排與裂縫平行為同一方案。故井排應與裂縫方向平行。不同井排距方案中，350 m×250 m井網的折算單井累產油量最高，其次是350 m×200 m井網。從前2～3年累產油量來看，350 m×200 m井網的優勢較為明顯，累積產量增長較快，并在投產初期3年內保持最高。考慮到壓裂有效期限制，這種優越性表現越早越好。因此，五點井網的最佳井排距為350 m×200 m。見圖1、圖2。

圖1 五點井網不同裂縫方向含水率－采出程度關系

1．2 正六邊形反七點井網

在正六邊形反七點井網中，當井排與裂縫成45°夾角時，油水井連線與裂縫接近平行，各裂縫間距較平行和垂直時更近，容易導致油井很快見水，在同一個注采單元內部由于裂縫的影響使得油水井幾何形態不對稱，從而導致單元內部油井見水時間不一、波及系數低。而當井排與裂縫平行時油井見水時間比井排與裂縫垂直時的早。因此，井排應與裂縫方向垂直，見圖3。

圖2 五點井網不同井排距下單井累產油量曲線

圖3 反七點井網不同裂縫方向含水率－采出程度關系曲線

不同井排距方案中，350 m井距方案的折算單井累產油量最高，其次是310 m。從前2～3年累產油量來看，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，油井見水時間最晚。結合經濟評價（表1），310 m井距的內部收益率和稅后凈現值都比350 m井距的高，而投資回收期更短，故反七點井網最佳井距為310 m。見圖4。

1．3 反九點井網

表1 不同井網不同井排距方案經濟指標

圖4 反七點井網不同井排距下單井累產油量曲線

在反九點井網中，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。當井排與裂縫平行時采出程度達超過10%之后油井就開始見水，而當井排與裂縫成45°角時，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井網折算單井累產油量最高，從前2～3年累產油量來看，350 m×200 m井網的優勢也較為明顯。故反九點法井網的最佳井排距為300 m×200 m，見圖6。

1．4 菱形反九點井網

圖5 反九點井網不同裂縫方向含水率－采出程度關系曲線

圖6 反九點井網不同井排距下單井累產油量曲線

在菱形反九點井網中，采出程度一定時，井排與裂縫垂直以及成45°夾角時的含水率均比井排與裂縫平行時的高。因此，井排應與裂縫方向平行，見圖7。不同井排距方案中，350 m×150 m井網和300 m×200 m井網的折算單井累產油量最高，其次是300 m×150 m。而從前2～3年累產油量來看，400 m×100 m井網產量最高。結合經濟評價（表1），400 m×100 m井網的內部收益率和稅后凈現值最高，投資回收期最短。因此，菱形反九點法井網的最佳井排距為400 m×100 m，見圖8。

圖7 菱形反九點井網不同裂縫方向含水率－采出程度關系曲線

圖8 菱形反九點井網不同井排距下單井累產油量曲線

2 井網類型優選［5－6］

在區塊地質模型上，分別對五點井網350 m×200 m、反七點井網井距310 m、反九點井網300 m×200 m、菱形反九點井網400 m×100 m 進行模擬。由平均單井累產油量曲線可以看出，隨著時間的增加，各種方案的平均單井累產油量均有不同程度的增加，其中五點井網平均單井累產油量最高。由含水率與采出程度的關系曲線可以看出，在開發初期，相同采出程度下五點井網的含水率最低，而在開發后期，五點井網的產水有所上升，但與反七點井網和菱形反九點井網的含水率曲線接近重合，且最終的采出程度最高，即五點井網可以較好地提高油井的采出程度，見圖9、圖10。

3 結論

圖9 不同井網組合方案累產油量對比曲線

圖10 不同井網組合方案含水率－采出程度關系曲線

（1）在開發壓裂中，部署井網時要充分考慮壓裂裂縫的延伸方向與井網的匹配關系，選優合適的方向，避免油井過早見水，影響產量。通過油藏數值模擬方法，得到了矩形五點井網、正六邊形反七點井網、反九點井網以及菱形反九點井網的最佳井網方位以及最佳井排距。

（2）針對莫北油田莫116斷塊的特點，優選得到合理的開發井網為五點井網，裂縫平行于井排方向，最佳井排距為350 m×200 m。

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

［2］李道品，羅迪強．低滲透油田的合理井網和注采原則──低滲透油田開發系列論文之二［J］．斷塊油氣田，1994，1（5）：12－20．

［3］李道品，低滲透油田開發［M］．北京：石油工業出版社，1997．

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

［5］李松泉，唐曾熊．低滲透油田開發的合理井網［J］．石油學報，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壓裂數值模擬［J］．新疆石油地質，2011，32（4）：412－414．