氣頂邊水油藏合理部署水平井數值模擬研究

申 健 ，姚 澤 ，潘 岳 ，周文勝 ，李 濤

（1. 中海石油研究總院，北京 100028；2. 海洋石油高效開發國家重點實驗室；3. 中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司）

氣頂邊水油藏合理部署水平井數值模擬研究

申 健1，2，姚 澤1，2，潘 岳1，2，周文勝1，2，李 濤3

（1. 中海石油研究總院，北京 100028；2. 海洋石油高效開發國家重點實驗室；3. 中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司）

針對國外某未開發的具有強氣頂弱邊水K油藏，以油藏數值模擬方法為主，油藏工程方法為輔，結合經濟評價概算，對水平井布井方式、井網井距和合理井位進行優化。研究表明，水平井應平行于氣頂、邊水布井，相同生產工作制度下，氣頂、邊水能量大小決定了水平井垂向位置。強氣頂附近，水平井無因次垂向位置位于油藏下部0.8～0.9處為最優；弱邊水附近，水平井無因次垂向位置位于油藏上部0.2～0.3處為最優。井距小于一定值時，采出程度增加幅度會降低；油價分別為$60、$80/bbl時，K油藏的注采井距分別為495 m、425 m時最優；通過制定水平井篩選標準，優選出目標區水平井井位。

氣頂邊水油藏；水平井；數值模擬；合理井距；井位優選

在油田的實際生產中，氣水錐進是一個非常嚴重的問題，尤其是同時含有氣頂和邊水的油藏，一旦發生氣水錐近的現象，產油量將顯著下降。水平井具有比直井更小的生產壓差、更大的泄油區，能夠有效抑制擁有氣頂和邊水的氣錐和水錐，提高油藏最終采收率[1–6]。利用水平井開發氣頂邊水油藏，前人的研究集中在最優垂向位置、合理產能和開發策略等方面[7–12]，對于如何合理部署水平井整體井網開發此類油藏鮮有涉及。本文以國外某未開發的強氣頂弱邊水K油藏為例，以最大化經濟效益和采收率為目標，以油藏數值模擬方法為主，結合油藏工程和經濟概算，對水平井布井方式、井網井距，合理井位進行優化，為油藏開發方案編制提供理論依據。

1 油田概況

國外某氣頂邊水K油藏構造特征呈現“西高東低”的特點，西部構造較高的翼部具有一定氣頂規模，而東北部構造較低的位置有弱邊水，油環厚度較薄，僅20 m，但平面展布較大，最寬處近1 500 m。目前，該區域尚未投入開發，平均孔隙度為15.1%，平均滲透率為31.0×10–3μm2，屬中孔低滲儲層。為滿足數模運行效率和精度的需要，建立了網格步長為50 m×50 m×1 m、總網格數為10.2×104的三維油藏數值模擬模型。

2 油氣、油水界面水平井布井方式

利用水平井開發存在氣頂和邊水的油藏，可將氣水錐進改為脊進，改善開發效果，但氣頂、邊水附近不同水平井走向、不同垂向位置對實際開發效果也將產生較大影響。

2.1 油氣、油水界面水平井走向

在油氣界面附近設計兩種水平井走向：平行或垂直于油氣構造長軸方向，模擬兩種走向開發效果。根據老區生產實際，設定注采參數見表1。

圖1為水平井平行于和垂直于油氣構造長軸方向時日產油量、累產油量和生產氣油比對比曲線，可以看出，當水平井平行于油氣構造長軸方向時，日產油量穩產期更長，單井累產油更高，生產氣油比也更低，說明水平井平行于油氣構造長軸方向布井，可有效減緩氣頂的氣竄。

表1 考慮氣頂影響時水平井注采參數

圖1 油氣邊界附近不同布井方式開發效果對比

當水平井平行于油氣構造長軸方向時，氣頂在平面上沿水平井脊進；而水平井垂直于油氣構造長軸方向時，氣頂在平面上呈現沿水平井井筒錐進的形態。通過模擬兩種情況下的動用范圍可知，當水平井平行于油氣構造長軸方向時，其動用范圍為3.0×105m2；當水平井垂直于油氣構造長軸方向時，其動用范圍為2.2×105m2，動用范圍減少1/3，所以，水平井平行于油氣構造長軸方向開發效果較好。

同理，水平井平行于構造長軸方向，布井動用油環范圍最大，開發效果較好。

2.2 油氣、油水界面水平井垂向位置

水平井距離氣頂越近，越容易發生氣竄，油層下部動用程度越低，產量下降越快；距離氣頂過遠，供給能量不足，產能較低。所以，氣頂油藏中存在一個水平井最優垂向位置[13-15]，相同生產制度、相同生產壓差下，決定最優垂向位置的是氣頂能量的大小。

為摸清K油藏氣頂附近水平井的最優垂向位置，水平井采用平行于油氣界面布井，生產制度為定液量75 m3/d生產，最小井底壓力5 MPa。對比水平井在不同層位時的累產油量可以看出（圖2），當水平井位于13/15層時，采出程度最高。因此，強氣頂附近水平井位于油層下部0.8～0.9處開發效果最優。

同理，弱邊水附近水平井應位于油層上部0.2～0.3處，實際模型中位于第4層最優。

圖2 水平井在不同層位時采出程度

3 氣頂邊水油藏水平井井網井距優化

考慮到初期產量高且后期便于調整，在反九點井網形式基礎上，優選合理水平井井網井距。結合已開發區生產現狀，選取355 m，425 m，495 m，565 m，635 m 五種井距形式，對比不同井距條件下的開采效果。采取平行于油氣、油水界面的方式布井，油氣、油水邊緣水平生產井分別射開第13層第4層，注水井完全射開。參考老區開發實際，考慮模型注采平衡，水平井定液量50 m3/d生產，同時限制最低井底流壓為5 MPa，注水井定注入量60 m3/d生產。隨著井距的減小，井網內部剩余油逐漸減少，剩余油主要分布在邊角區域和氣頂下部。

表2為不同井距下單井生產數據對比，可以看出，井網越密，累積產油量和采出程度越高，但當井距小于495 m時，采出程度增加幅度降低。

根據國際油價$60 /bbl時單井鉆井費用：直井$53×104/口，水平井$115×104/口，噸油操作成本$68，1 m3原油等于6.29 bbl，對水平井井距篩選。

計算結果表明，綜合考慮開發效果與經濟可行性，原油價格在$60/bbl時，注采井距在495 m最優，在$80和$100/bbl時, 425 m井距最優。

4 水平井井位適應性優選

與直井相比，水平井開采成本較高，要求更高的單井采油量。如果在某些區域水平井開發效果甚至不如直井，就無法實現最為經濟有效的開發，故需要對水平井井位適應性進行篩選。通過對比相同井距下水平井、直井井網的單井開發效果，制定篩選標準，優選經濟合理的水平井井位。

分別設計直井、水平井井網模型，其中生產井30口，注水井12口，共42口井。水平井單井產量設置為50 m3/d，根據優化結果，氣頂附近水平井射開第13/15層，邊水附近水平井射開第4/15層，環內水平井射開第8/15層。直井全部射開日產量為20 m3/d。在生產過程中，保持整個區塊注采比為1∶1。

表2 不同井距下參數對比

圖3為相同井位直井和水平生產井生產15年累積產油量對比，通過比較可以看出，與直井相比，部分水平井生產效果較好，增產幅度較大，而部分井點的水平井生產效果與直井相差不大，有部分井生產效果甚至不如直井。用水平井累產量減去直井累產量，得到了水平井的單井增油量。對于目標區，水平井生產15年平均單井累增油量為1.01×104m3，故以此為水平井篩選標準：即水平井單井增油量大于1.01×104m3時，較為經濟有效。

根據篩選標準，在新區選取了10個水平井井位，部署直井、水平井混合井網，對比混合井網與直井、水平井井網開發效果。這10口水平井主要分布在直井井網控制程度差的部位，開發15年比直井多產油17.3×104m3。

圖3 生產15年直井與水平井產量對比

由含水率和采出程度關系看出，與水平井井網相比，混合井網含水率較低，水驅效率更高（圖4）。以國際油價$60/bbl時為例，混合井網水平井數比水平井井網井數少20口，可節約成本近$1 240×104，生產15年、20年采出程度分別為38.9%、41.1%，僅比水平井井網低1.0%和0.8%，因此, 綜合考慮成本投入及開發效果，新區采用混合井網效果最優。

圖4 不同井網生產20年采出程度與含水率關系曲線

5 結論

（1）水平井應盡量平行于氣頂、邊水布井，可減緩氣頂、氣竄和邊水突進，動用范圍更大，采出程度更高；氣頂、邊水能量大小決定水平井垂向位置，在強氣頂附近，水平井無因次垂向位置位于油藏下部0.8～0.9處為最優；弱邊水附近，水平井無因次垂向位置位于油藏上部0.2～0.3處為最優。

（2）一般情況下，井網越密、累積產油量和采出程度越高，當井距小于一定值時，采出程度增加幅度會降低。綜合考慮開發效果與經濟可行性，原油價格在$60/bbl時，K油藏的注采井距為495 m最優；在$80/bbl時，425 m井距最優。

（3）對于存在氣頂、邊水的K油藏，通過制定水平井篩選標準，優選了10口水平井井位，油藏數值模擬結果表明，混合井網開發效果最優。

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下期主要文章預告

河南省太原組-山西組頁巖氣成藏主控因素與勘探方向 邱慶倫 等

南陽凹陷魏崗油田儲層沉積特征與油氣分布規律 李黎明 等

沉積前古地貌對致密油藏有利儲層分布的影響 陳彥虎 等

貴州黔南石炭系打屋壩組頁巖氣成藏條件及選區評價研究 苗 寶

遼東地區構造演化及其對構造樣式的影響 朱文森 等

不同成巖相微觀孔喉結構研究 歐陽思琪 等

廊固凹陷WX0井區沙四段儲層特征研究 薛 輝 等

濱淺湖緩坡帶碳酸鹽巖發育模式及油藏開發對策 路言秋 等

測試資料在火山巖氣藏評價中的應用 王曉薔

春光油田超稠油井筒降黏技術應用分析 馬 海 等

不同形式插管封隔器分段壓裂管柱力學分析 鄧仲勛

邊水油藏水平井出水位置診斷新方法 劉美佳 等

帳鉤型井聯X44井鉆井設計與實踐 徐旭東 等

TE349

A

1673–8217（2017）06–0082–03

2017–05–16

申健，工程師，1986年生，2012年畢業于中國石油大學（北京）油氣田開發工程專業，現從事油氣田開發理論及應用工作。

王金旗