渤海P油田邊部稠油區(qū)聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)優(yōu)化研究及應(yīng)用

龐維浩，王鑫朋，許萬坤，李 林，申春生

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300452）

稠油油藏具有原油黏度大、容易形成優(yōu)勢通道、開發(fā)難度大等特點(diǎn)。目前陸地油田針對(duì)稠油油藏開發(fā)多采用注蒸汽降低地下原油黏度和注聚合物堵塞優(yōu)勢通道增大水驅(qū)波及范圍等方式［1-4］：王國棟等［5］論證了聯(lián)合井網(wǎng)和儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)剩余油分布規(guī)律的影響；張俊廷等［6］對(duì)稠油油藏高含水期運(yùn)用高倍數(shù)水驅(qū)技術(shù)提高采收率進(jìn)行了研究。本文在前人對(duì)稠油油藏研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)渤海P油田邊部稠油區(qū)地質(zhì)油藏特征，利用數(shù)值模擬方法開展了聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)效果研究，并在P油田邊部稠油區(qū)投入應(yīng)用，開發(fā)效果相較于單純定向井開發(fā)增產(chǎn)效果明顯，對(duì)海上稠油油藏開發(fā)具有一定的借鑒意義。

1 P油田地質(zhì)油藏概況

P油田位于渤海海域的中南部，構(gòu)造上位于斷裂背斜構(gòu)造的翼部，地層傾角大，內(nèi)部斷層發(fā)育，主要含油層位為新近系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，含油層段長、薄層比例高，為高孔高滲儲(chǔ)層。地層原油黏度呈現(xiàn)出從構(gòu)造高部位到低部位逐步變差的特點(diǎn)，油田邊部20 ℃地面原油密度0.965～0.983 g/cm3，反算地層原油黏度為200～400 mPa·s。

2 地質(zhì)模型建立及相關(guān)參數(shù)的選取

本文選取渤海P油田邊部稠油區(qū)作為研究對(duì)象，根據(jù)相關(guān)研究區(qū)塊地質(zhì)特征，選取實(shí)際地質(zhì)模型的主要相關(guān)參數(shù)（表1）。

表1 地質(zhì)模型主要相關(guān)參數(shù)Tab.1 Main relevant parameters of geological model

實(shí)際地質(zhì)模型中網(wǎng)格步長為25 m，模型共有15個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)不同的油水界面，縱向上共分為10個(gè)層，每個(gè)層可細(xì)分為15～20個(gè)小層，體現(xiàn)了平面及縱向上的非均質(zhì)性，以此來保證地質(zhì)模型貼近于油藏實(shí)際情況。預(yù)測時(shí)間為25年。

3 定向井-水平井聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)影響因素分析

3.1 單向受效型定向井與水平井相對(duì)位置分析

在注采比為1.01的情況下，水平井距離定向采油井垂直距離50 m，距離定向注水井200 m，距離斷層40 m，定向井與水平井垂直水平段相對(duì)位置（3組）分別為：定向井在水平井水平段跟端、中端、趾端（圖1）。

圖1 單向受效型定向井與水平井相對(duì)位置Fig.1 Relative position of unidirectional effective directional well and horizontal well

根據(jù)定向井與水平井不同的相對(duì)位置，得到水平井部署后定向井累產(chǎn)油對(duì)比圖。由對(duì)比圖（圖2）可以明顯看出，在單向受效型的部署井網(wǎng)條件下，聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)水平井對(duì)定向井存在井間干擾，干擾程度定向井在水平井跟端時(shí)最大。

圖2 單向受效型定向井累產(chǎn)油對(duì)比圖Fig.2 Cumulative oil production curve of unidirectional effective directional well

鄧森等［7］在研究考慮摩阻損失的最優(yōu)水平井長度時(shí)，根據(jù)伯努利方程得到紊流條件下井筒中壓力梯度公式：

根據(jù)該壓力梯度公式和數(shù)值模擬中聯(lián)合井網(wǎng)間流線走向圖可以看出，水平井水平段存在流動(dòng)壓降，水平井跟端產(chǎn)液能力強(qiáng)，壓力變化較大，越靠近趾端，水平井壓力變化越小；當(dāng)水平井部署后，水的流線往水平井聚集，且定向井部署在水平井跟端時(shí)流線條數(shù)重合更多，所以干擾更大（圖3）。

圖3 單向受效型水平井部署前后流線對(duì)比圖Fig.3 Comparison of flow lines before and after deploymentof unidirectional effective horizontal wells

根據(jù)單向受效型聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)井組累產(chǎn)油數(shù)據(jù)得到模型的采出程度對(duì)比圖可以看出，采出程度定向井在水平井中端最大（圖4）。

圖4 單向受效型聯(lián)合井網(wǎng)采出程度對(duì)比圖Fig.4 Accumulative oil production curve of well group with unidirectional effective combined well pattern

3.2 雙向受效型定向井與水平井相對(duì)位置

在注采比為1.01的情況下，定向采油井距離注水井300 m，距離水平井50 m，定向井與水平井垂直水平段相對(duì)位置（3組）分別為定向井在水平井水平段跟端、中端、趾端（圖5）。

圖5 雙向受效型定向井與水平井相對(duì)位置Fig.5 Relative position of bidirectional effective directional well and horizontal well

根據(jù)定向井與水平井相對(duì)位置不同，得到水平井部署后定向井累產(chǎn)油與聯(lián)合井網(wǎng)采出程度分析，可知在雙向受效型的部署井網(wǎng)條件下，聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)水平井對(duì)定向井存在井間干擾，干擾程度為定向井在水平井跟端時(shí)最大（圖6）。

圖6 雙向受效型定向井累產(chǎn)油與井網(wǎng)采出程度對(duì)比圖Fig.6 Comparison of cumulative oil production and recovery degree of well pattern of bidirectional effective directional wells

雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)發(fā)生井間干擾的原因同樣適用于鄧森的壓力梯度公式，數(shù)值模擬中聯(lián)合井網(wǎng)間流線走向及產(chǎn)出規(guī)律和單向受效型一樣：水的流線往水平井聚集，且定向井部署在水平井跟端時(shí)流線條數(shù)重合越多，干擾越大；井組采出程度定向井在水平井中端時(shí)最大。

3.3 不同含水率下部署水平井聯(lián)合開發(fā)優(yōu)化分析

由于現(xiàn)階段海上油田大部分區(qū)塊都是先打定向井再打水平井的開發(fā)模式，所以設(shè)定當(dāng)定向井含水50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%時(shí)部署水平井組成聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)，其他參數(shù)按照井網(wǎng)參數(shù)計(jì)算，然后分析后期水平井部署時(shí)機(jī)。

由2種模式下不同含水期部署聯(lián)合井網(wǎng)增油量曲線圖（圖7）可以得到以下結(jié)論：單向受效型聯(lián)合井網(wǎng)當(dāng)定向井含水率低于65%時(shí)，部署水平井增油效果較明顯，在含水率達(dá)65%時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)；當(dāng)含水率大于65%時(shí)，部署水平井增油量會(huì)降低，但是聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)相對(duì)于定向井單獨(dú)生產(chǎn)提高了最終的產(chǎn)出程度。對(duì)于雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)來說，增油量在定向井含水70%時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，當(dāng)定向井含水率大于70%時(shí)，部署水平井井組產(chǎn)能增油效果較差，所以雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)部署水平井時(shí)應(yīng)當(dāng)在定向井含水70%以內(nèi)部署。

圖7 2種模式下開發(fā)早期與中后期部署聯(lián)合井網(wǎng)產(chǎn)能差值曲線Fig.7 Productivity difference curve of combined well pattern deployed in early and middle and late stages of development under two modes

綜上所述，聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)時(shí)水平井在定向井含水不超過65%～70%時(shí)部署效果較好。

4 油田應(yīng)用效果

將以上研究結(jié)論應(yīng)用于渤海P油田邊部稠油區(qū)塊。針對(duì)該區(qū)塊開發(fā)現(xiàn)狀，部署了單向受效型和雙向受效型2種聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)模式，定向井相對(duì)位置部署在水平井中部。

通過實(shí)際生產(chǎn)資料分析與數(shù)值模擬結(jié)果相互驗(yàn)證，井組含水曲線圖（圖8）對(duì)比表明：水平井投產(chǎn)后，水平井的含水率快速上升，但是定向井含水率出現(xiàn)下降趨勢，減小了定向井含水上升率，延長了低含水期時(shí)間，說明定向井與水平井之間存在井間干擾，但是這種井間干擾對(duì)定向井是有利的。通過聯(lián)合井網(wǎng)產(chǎn)油速度曲線圖（圖9）表明：聯(lián)合井網(wǎng)中水平井投產(chǎn)后，井組產(chǎn)油速度相對(duì)于之前定向井單獨(dú)生產(chǎn)時(shí)有了大幅度提升，所以聯(lián)合井網(wǎng)相比于定向井單獨(dú)生產(chǎn)提高了產(chǎn)油速度。

圖8 水平井投產(chǎn)后定向井井含水曲線圖Fig.8 Water cut curve of directional well after horizontal well is put into production

圖9 水平井投產(chǎn)后聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)效果Fig.9 Development effect of combined well pattern after horizontal well is put into production

基于以上實(shí)際應(yīng)用效果，聯(lián)合井網(wǎng)中水平井含水率相對(duì)較高時(shí)，后期可以通過流場調(diào)控、細(xì)分開發(fā)層系等措施來提升油田開發(fā)效果。

5 結(jié) 論

針對(duì)渤海P油田邊部稠油區(qū)開展研究，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果和區(qū)塊實(shí)際生產(chǎn)資料分析得到以下結(jié)論：2種模式下聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)水平井對(duì)定向井存在井間干擾，但是水平井的投產(chǎn)降低了定向井的含水率，延長了低含水期時(shí)間；單向受效型與雙向受效型聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)最終采出程度定向井在水平井中端時(shí)最大。根據(jù)以上結(jié)論進(jìn)行研究，對(duì)于定向井已開發(fā)油藏，含水率越低，部署水平井形成聯(lián)合井網(wǎng)的累產(chǎn)油提升幅度越大。部署水平井形成聯(lián)合井網(wǎng)開發(fā)定向井含水率不應(yīng)超過65%～70%。