一種泄油半徑計(jì)算方法及其在冷西低滲油藏井位部署中的應(yīng)用

張舒琴

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

一種泄油半徑計(jì)算方法及其在冷西低滲油藏井位部署中的應(yīng)用

張舒琴

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

根據(jù)儲(chǔ)層壓裂改造后易在井筒兩翼產(chǎn)生主裂縫橢圓滲流場(chǎng)的機(jī)理，通過求得低滲油藏啟動(dòng)壓力梯度和裂縫方位，可以確定泄壓半徑的大小，從而可得到充分控制油藏的井網(wǎng)井距與排距。利用該方法對(duì)冷西油藏的泄油半徑進(jìn)行了確定，并部署了新的開發(fā)井位。該方法能有效解決低滲透油藏開發(fā)采用規(guī)則井網(wǎng)難以有效控制儲(chǔ)量的問題，對(duì)后期注水參數(shù)的確定也具有一定指導(dǎo)意義。

低滲透油藏；泄油半徑；冷西油田

低滲油藏的地層流體在多孔介質(zhì)中滲流速度很低，其滲流規(guī)律不再符合達(dá)西定律，為偏離原點(diǎn)的非達(dá)西非線性滲流[1-2]。其滲流方程必須考慮啟動(dòng)壓力，這已經(jīng)得到國內(nèi)眾多專家與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐認(rèn)可。啟動(dòng)壓力存在使得油井有一定的泄油半徑，泄油半徑內(nèi)的驅(qū)替壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度，流體能進(jìn)行有效流動(dòng)；反之泄油半徑外流體不能進(jìn)行有效流動(dòng)。泄油半徑在井位部署中對(duì)井距的設(shè)計(jì)十分重要，井距一般為泄油半徑的兩倍左右，如果井距大于兩倍泄油半徑，儲(chǔ)量損失變大；如果井距小于兩倍泄油半徑，會(huì)出現(xiàn)井間干擾，影響生產(chǎn)效果。

低滲油藏油井一般都采用壓裂投產(chǎn)，壓裂之后的油井滲流區(qū)域近似橢圓，沿著裂縫方向?yàn)闄E圓長(zhǎng)軸，垂直裂縫方向?yàn)闄E圓短軸。與壓裂前圓形滲流區(qū)域不同 ，橢圓滲流區(qū)域，需要同時(shí)確定橢圓短軸與長(zhǎng)軸。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本文借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，利用一種較簡(jiǎn)單實(shí)用的方法確定泄油半徑，為低滲油藏井位二次部署井距的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。

1 泄油半徑計(jì)算方法

對(duì)于低滲油藏，需要通過壓裂進(jìn)行儲(chǔ)層改造才能取得較好的生產(chǎn)效果。文獻(xiàn)[3]指出，低滲油層直井壓裂后，裂縫周圍滲流區(qū)域形狀近似為橢圓(圖1)，且橢圓短半軸為未壓裂井泄油半徑OB，裂縫半長(zhǎng)為橢圓中心到橢圓焦點(diǎn)的距離OC[3]。泄油半徑距離長(zhǎng)短受啟動(dòng)壓力梯度大小影響，因此泄油半徑的計(jì)算需要先確定啟動(dòng)壓力梯度大小，再確定橢圓短半軸OB長(zhǎng)度，最后確定橢圓長(zhǎng)半軸OA長(zhǎng)度。

圖1 壓裂縫橢圓滲流示意圖

1.1 啟動(dòng)壓力梯度計(jì)算方法

前人對(duì)啟動(dòng)壓力梯度計(jì)算方法有很多種，包括實(shí)驗(yàn)法、試井解釋法、數(shù)學(xué)模型法、同類油田類比法[4-6]等多種方法。文獻(xiàn)[7]指出，典型非達(dá)西滲流曲線總共分3段，也代表了3種不同的滲流狀態(tài)(圖2)。定義(△P/L)a為最小啟動(dòng)壓力梯度，(△P/L)b為擬啟動(dòng)壓力梯度。

實(shí)驗(yàn)法：傳統(tǒng)的壓差流量法是只能測(cè)得def段(圖2)，利用這段直線的延長(zhǎng)線與壓力梯度軸的交點(diǎn)來確定擬啟動(dòng)壓力梯度大??；也可以通過毛細(xì)管平衡法實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得最小啟動(dòng)壓力梯度；還可以通過多個(gè)室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)回歸得到啟動(dòng)壓力梯度與黏度、滲透率的關(guān)系式，根據(jù)回歸關(guān)系式求取。

試井解釋法：采用雙對(duì)數(shù)圖版擬合方法進(jìn)行解釋得到啟動(dòng)壓力梯度，但是需要注意要與常規(guī)油藏封閉外邊界進(jìn)行區(qū)分。

圖2 典型非達(dá)西滲流特征曲線

數(shù)學(xué)模型法：利用數(shù)學(xué)模型求取啟動(dòng)壓力梯度的方法很多，各位學(xué)者假設(shè)條件不一致：滲流相是單相還是多相、滲流狀態(tài)是穩(wěn)態(tài)還是非穩(wěn)態(tài)以及擬穩(wěn)態(tài)、是否考慮邊界、是否考慮垂向非均質(zhì)以及平面非均質(zhì)等等眾多因素。這些條件導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型方法求解十分困難，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員理論水平要求較高。

同類油田類比法：利用地質(zhì)條件接近的同類油藏實(shí)驗(yàn)成果，回歸啟動(dòng)壓力梯度與滲透率關(guān)系式，根據(jù)油藏滲透率得到啟動(dòng)壓力梯度。

1.2 橢圓短半軸計(jì)算方法

低滲油藏采用天然能量開發(fā)居多，進(jìn)入天然能量開發(fā)后期，單井綜合含水一般較低，因此計(jì)算泄油半徑時(shí)假設(shè)如下：只考慮井處于穩(wěn)定情況下的滲流，流體為單相滲流，圓形均質(zhì)油藏。

由于井徑相對(duì)泄油半徑無窮小，可以忽略不計(jì)，結(jié)合文獻(xiàn)[7]～[9]得到泄油半徑計(jì)算公式：

(1)

其中：re——泄油半徑，m；Pe——地層壓力,MPa；Pw——井底流壓,MPa；G——啟動(dòng)壓力梯度,MPa/m。

1.3 橢圓長(zhǎng)半軸計(jì)算方法

計(jì)算得到泄油半徑就相當(dāng)于確定了橢圓的短半軸，文獻(xiàn)[3]指出裂縫半長(zhǎng)端點(diǎn)為橢圓的焦點(diǎn)。由數(shù)學(xué)理論可知，橢圓的焦點(diǎn)為橢圓軌跡上任意一點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和為常數(shù)，根據(jù)橢圓的焦點(diǎn)公式，確定橢圓長(zhǎng)半軸的距離為：

OA2=OB2+OC2

(2)

2 泄油半徑計(jì)算方法應(yīng)用

冷西油藏位于冷家堡油田西南部，本次研究區(qū)域?yàn)槔?6-冷3井區(qū)，該區(qū)構(gòu)造面積約19.9 km2，目的層為沙三層段。該油藏儲(chǔ)層為重力流沉積，平均滲透率5.5×10-3μm2，平均孔隙度17.1%，為低孔低滲油藏。該區(qū)1994年大規(guī)模投入開發(fā)以來，受油藏埋藏深大、儲(chǔ)層條件差、地層能量不足等因素影響，開發(fā)矛盾日益突出，需要在該區(qū)塊開展儲(chǔ)層二次評(píng)價(jià)研究，進(jìn)行井位部署。泄油半徑的確定能夠?yàn)榈蜐B油藏的井位部署指明方向：在未動(dòng)用、壓力保持較好、儲(chǔ)層物質(zhì)基礎(chǔ)較好的區(qū)域進(jìn)行部署。

2.1 確定啟動(dòng)壓力梯度

利用遼河油田低滲典型油藏實(shí)驗(yàn)求得的啟動(dòng)壓力梯度與滲透率關(guān)系曲線回歸擬合公式(圖3)，求出冷西油藏啟動(dòng)壓力梯度G為0.268 MPa/m。

圖3 冷西油田啟動(dòng)壓力梯度與滲透率關(guān)系

2.2 確定橢圓短半軸

冷西油藏在油田開發(fā)初期進(jìn)行了18井次壓力測(cè)試，得到了縱向上不同層、平面上不同部位原始地層壓力分布狀況(表1)。根據(jù)表1確定該區(qū)塊平均地層壓力為33.2 MPa。

表1 冷西油藏壓力測(cè)試數(shù)據(jù)

2005年分別對(duì)冷10-58-44井和冷75-52-46井進(jìn)行泵下常溫長(zhǎng)效井底流壓測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，該塊井底流壓在2 MPa左右，換算到油層中流壓為5.3 MPa。根據(jù)上面數(shù)據(jù)，由式(1)求得橢圓短軸即垂直裂縫方向油井控制半徑為104 m。

2.3 確定橢圓長(zhǎng)半軸

冷西油藏冷35塊共有4井次進(jìn)行了微地震人共裂縫監(jiān)測(cè)以及2井次壓裂裂縫方向監(jiān)測(cè)，考慮到冷46-冷3井區(qū)物性差于冷35井區(qū)，確定人工裂縫縫長(zhǎng)為80 m。

由式(2)求得橢圓長(zhǎng)軸即沿裂縫方向油井控制半徑為131 m。

2.4 泄油半徑應(yīng)用情況

根據(jù)冷西油藏儲(chǔ)層二次評(píng)價(jià)研究結(jié)果，確定了直井井位部署的方向：老井未控制住區(qū)域，地層壓力保持較好區(qū)域，油層厚度較大區(qū)域，單井控制儲(chǔ)量較大區(qū)域。為了更好地控制油藏以及盡量避免老井泄壓干擾，沿著裂縫方向井距確定為260 m左右，垂直裂縫方向井距210 m左右。在V組冷161和冷10塊交界區(qū)域的油藏，具備上述四個(gè)部署原則，共部署5口直井。

3 結(jié)論

(1)本文為低滲油藏泄油半徑的確定提供了簡(jiǎn)單實(shí)用的計(jì)算方法。

(2)根據(jù)泄油半徑數(shù)據(jù)，在低滲油藏V組未動(dòng)用、單井控制儲(chǔ)量較大區(qū)域部署5口直井。

[1] 宋洪才，李宏偉. 啟動(dòng)壓力對(duì)開發(fā)指標(biāo)的影響[J].黑龍江科技，2013，4(3)：82-84.

[2] 趙益忠，程遠(yuǎn)方，劉鈺川，等. 啟動(dòng)壓力梯度對(duì)低滲透油藏微觀滲流及開發(fā)動(dòng)態(tài)的影響[J].油氣地質(zhì)與采收率，2013，20(1)：67-69.

[3] 朱維耀，劉今子，宋洪慶，等. 低/特低滲透油藏非達(dá)西滲流有效動(dòng)用計(jì)算方法[J].石油學(xué)報(bào)，2010，31(3)：452-457.

[4] 柯文麗，汪偉英，游藝，等. 非線性滲流啟動(dòng)壓力梯度確定方法研究[J].石油化工應(yīng)用，2013，32(2)：1-4.

[5] 劉杰，趙秀娟，廖新武，等. 確定低滲透油藏啟動(dòng)壓力梯度的新方法[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12(32)：8518-8520.

[6] 劉曰武，丁振華，何鳳珍. 確定低滲透油藏啟動(dòng)壓力梯度三種新方法[J].油氣井測(cè)試，2002，11(4)：1-4.

[7] 時(shí)佃海. 低滲透砂巖油藏平面徑向滲流流態(tài)分布[J].石油勘探與開發(fā)，2006，33(4)：491-494.

[8] 周涌沂，車雄偉. 低滲透油藏分區(qū)物質(zhì)平衡方法研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，25(6)：42-46.

[9] 姜瑞忠，張曉亮. 低滲透油藏彈性采收率計(jì)算方法研究[J].特種油氣藏，2008，15(4)：70-72.

編輯：李金華

1673-8217(2015)01-0131-03

2014-08-12

張舒琴，工程師，1984年生，2010年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油藏工程研究工作。

TE319

A