仿水平井注水開發裂縫井網適配優化設計研究

孫成龍

摘 要：裂縫井網適配優化設計是仿水平井注水開發的關鍵技術。本文研究確定了仿水平井注水開發合理井網形式、油水井井排方向、注采排距、井距和油水井合理穿透比。

關鍵詞：特低滲透油藏;仿水平井;裂縫井網適配;優化設計

勝利油田儲量豐度小于50×104t/km2的“低豐度”、“低滲透”油藏儲量1.67億噸，占低滲透未動用儲量的48.4%。由于該類油藏技術極限井距小于經濟合理井距，常規井網難以實現經濟有效注水開發。要提高開發效果，必須立足注水開發，提高油藏產能和采收率[1]。本文通過對仿水平井增產機理的認識、井網井距及裂縫參數等的研究，形成了仿水平井注水開發裂縫井網適配優化設計技術，為后續特低滲儲層注水開發提供理論依據和技術支撐。

1 仿水平井增產機理

仿水平井技術通過直井壓裂造長縫“仿”水平井，擴大泄油面積，注采井距“轉”注采排距，建立有效驅替，裂縫適配井網，提高波及體積。增產機理主要體現在三個方面：“縫面建驅替”、“縫長增井距”和“縫網擴波及”。在井距、排距一定的條件下，隨著油井和水井壓裂縫長的增加，流體流動方向由油水井間的徑向流變為裂縫間的線性流，注采系統距離減小，驅動由 “點驅”變為“面驅”，近井帶壓力損失降低，驅替壓力梯度提高。因此可以通過優化注采井排裂縫面之間的距離，建立有效驅替，即仿水平井增產的第一個認識“縫面建驅替”。在儲量豐度一定的情況下，單控儲量越大，能實現效益開發的經濟井網密度越小，井距就越大，因此裂縫越長，就可以形成越大的井距，控制更多的儲量。這就是仿水平井增產的第二個認識“縫長增井距”。仿水平井注水開發油藏為“扇面狀”波及，而直井注水開發為“紡錘狀”波及。在相同的井網密度下，裂縫越長、與井網配置越合理，波及系數越大，即仿水平井增產的第三個認識“縫網擴波及”。

2 裂縫井網適配優化設計

2.1 裂縫與井網井排優化

2.1.1 井網形式優化

仿水平井注水開發理念是基于直井五點井網提出的，通過拉大井距、縮小排距的變形形成仿水平井井網。設計交錯排狀和正對排狀兩種井網形式，并分別截取一個注采單元開展數值模擬研究 [2]。模擬計算15年指標進行對比，交錯排狀井網開發效果較好，含水上升比較慢，采出程度較高。交錯井網相對于正對井網來說，在井距、排距相同的情況下，油水井的距離更大，水驅開發時，油井見水時間更長，致使交錯井網條件下水驅油驅替更均勻，水井注入水在油井見水的時刻注入量更多，所以波及面積更大，而且交錯井網不容易在油井與油井之間的等勢面上形成剩余油，驅替更完善，采出程度較高。

2.1.2 井排方向優化

假設井排方向與裂縫方向的夾角為α，本模型油水井連線為最大夾角（33.7°）。數值模擬研究表明，隨著α的不斷增大，注采單元的采出程度不斷下降，因此，當井排方向與裂縫方向一致時開發效果最好。

2.2 井距排距優化

2.2.1 排距優化

仿水平井井網通過壓裂長縫，實現變“注采井距”為“注采排距”的條件后，需確定合理的注采排距。縮小排距有利于提高波及系數，但交錯排狀井網是一個壓“扁”的五點井網，排距越小，既井網越“扁”，裂縫方向發生變化時，油水井裂縫距離越近，抗水淹風險的能力越差。為了增強抗水淹風險的能力，應以建立有效驅替的最大距離作為合理排距。根據低滲透油藏滲流理論，以建立有效驅替的最大距離為合理排距。合理排距為極限控油半徑的2倍，即排距=2×r極限。

2.2.2 井距優化

在排距優化的基礎上，根據單井控制儲量相同的原則，以正方形五點井網的經濟合理井距為基礎，通過拉大井距、縮小排距，轉換為交錯排狀井網的經濟合理井距;井距與極限控制半徑的差值，靠裂縫的縫長彌補，從而控制全部儲量，井距應控制在裂縫半長與極限控制半徑之和的2倍以內。井距過大則無法建立有效驅替，井距過小則經濟效益差[3]。

2.3 裂縫參數優化

采用油藏數值模擬的方法建立水力裂縫穿透比與增油、增注倍數的關系。水井穿透比在0.2以內時，累增注、累增油的增幅較大。水井穿透比大于0.2后，累增注增幅變緩，說明繼續增大壓裂施工規模無益于增注效果提高;累增油增幅緩慢下降，注水利用率大幅下降，因此水井穿透比保持在0.2時比較合理。隨著油井穿透比的增加，采出程度表現為先增大后趨于平緩;相同油井穿透比下隨著水井穿透比的增大，采出程度降低。隨著油井裂縫穿透比的增加，油井與地層的連通性越好，油井的累計產油量越高。但是隨著裂縫長度的增加，產能增幅逐漸變緩，且施工難度及投資都隨之增大，當油井穿透比超過0.35后，采出程度開始下降，因此油井穿透比保持在0.35時開采效果較優。

3 結論

①仿水平井注水開發的合理井網形式是交錯排狀井網，井間剩余油分布較少，平面波及系數最高，采出程度最高;②沿最大地應力方向部署井排能有效防止水竄、水淹，波及系數大、采收率最高;③合理排距為極限控油半徑的2倍，井距應控制在裂縫半長與極限控制半徑之和的2倍以內;④油水井合理穿透比分別為0.35和0.2時，此時仿水平井注采效果較優。

參考文獻：

[1]李道品，羅迪強.低滲透油田開發的特殊規律—低滲透油田開發系列論文之一[J].斷塊油氣田，1997，1（4）：30-35.

[2]鮮成鋼，程浩，郎兆新，等.低滲油田井網模式研究[J].石油大學學報（自然科學版），1999，23（2）：51-54.