图 1 交错排状注水系统 6 种布井方式 Fig . 1 Six interlacing well patterns
将 6 种组合方式进行数值模拟计算 ,开发技术指 标如表 1 。
对交错排状注水系统 6 种组合方式的模拟结果进 行的对比分析发现 (图 2) :
(1) 对于同一类注水井 ,开发初期水平井的采油 速度比压裂直井的采油速度高 ,水平井的平均单井产 量是压裂直井平均单井产量的 11 5～21 7 倍 ,其中水平 段垂直最大主应力方向的采油井的采油速度和平均单 井产量最高 。
基金项目 :中国石油天然气股份有限公司科技攻关项目 (07011921)“长庆低渗透油田提高单井产量及稳产技术研究”部分成果 。 作者简介 :冉新权 ,男 ,1965 年 6 月生 ,1993 年获西南石油学院博士学位 ,现为中国石油长庆油田公司党委书记兼副总经理 ,教授级高级工程师 。
E2mail :randy @pet rochina. co m. cn
在建立西峰油田长 8 油藏三维模型[5 ] 的基础上 ,
开展了数值模拟[627 ] 研究 。模拟区块面积为 16 km2 ,采 用规则中心网格 ,选取网格步长 d x = 25 m ,d y = 25 m , 纵向上分为 1 个层 ,总的模拟网格节点数为 25 600 个 。 考虑压裂裂缝方向易于沿最大主应力方向延伸 ,模拟 网格 x 方向为最大主应力方向 , 储层天然微裂缝作为 储层综合效应等效于基质总渗透率 。 31 1 直井水平井组合方式
1 鄂尔多斯盆地特低渗透油藏的特征
鄂尔多斯盆地特低渗透油藏与国内外同类油藏相 比 ,埋藏深度相对较浅 ,面积大且整装 。储层埋深为 1 400～2 300 m ,连片含油面积为 110～400 km2 。储层 物性为低孔隙和低渗透 ,但原油性质较好 。与国内其
他同类油田相比 ,原油具有低粘度 、低凝固点的特点 , 易于流动 。孔隙度为 10 %～12 % ,渗透率为 (01 3～5) ×10 - 3μm2 ,原油黏度低于 3 mPa·s ,凝固点为 22 ℃。
摘要 : 水平井在水平段上有效压裂 N 次 ,其渗流能力在理论上提高 N 倍 。再配合适当的注采井网 ,特低渗透油藏开发水平将有大 幅度的提高 。通过建立鄂尔多斯盆地西峰油田长 8 油藏的三维地质模型 ,运用数值模拟技术 , 研究了最佳的直井和水平井组合方 式及其井网形式 。采用交错井网 ,用直井注水的方法 ,在油井水平段垂直于最大主应力方向进行多点有效压裂 ,能有效地提高特低 渗透油藏开发效果 。 关键词 :特低渗透油藏 ;水平井 ;井网 ;最大主应力 ;压裂工艺 ;数值模拟 中图分类号 : T E3131 4 文献标识码 : A
采油井
5 年采 注水井 出程度/
%
5 年综合 10 年采 10 年综合 综合含水
含水率/ 出程度/ 含水率/ 率 95 %采
%
%
%
出程度/ %
综合含水 率 95 %开 发时间/ a
低含水期 含水上升
率/ %
1 年采油 1 年平均
速度/ 单井产量/
%
t/ d
10 年平均 地层压力/
M Pa
压裂直井
直井 水平井
储层胶结物成份以酸敏矿物绿泥石 、浊沸石和方 解石为主 。粘土矿物主要以绿泥石等酸敏矿物为主 , 有利于注水开发 。油层的润湿性为弱亲水 —中性 。岩 心核磁共振可动流体评价实验表明 ,大多数油藏可动 流体均在 40 %以上 。注水井启动压力和注水压力低 , 吸水能力强 。视吸水指数为 3～5 m3 / M Pa·d 。储层微 裂缝发育 。在构造缝 、层间缝及成岩缝这三大类裂缝 中 ,以成岩缝发育为特征 ;微裂缝在平面上总体分布以 北偏东 5°为主 。裂缝宽为 1 ～3μm ,长 80 ～130μm 。 储层压裂裂缝方向受现今地层最大主应力方向控制 。 研究区 地 层 最 大 主 应 力 方 向 测 试 结 果 是 N E70°至 N E75°。
3 水平井开发井网数值模拟
鄂尔多斯盆地西峰油田长 8 油藏特低渗透油藏为 湖泊三角洲前缘亚相沉积 ,以水下分流河道微相为主 。 储 层 为 细 —中 粒 长 石 岩 屑 砂 岩 。平 均 孔 隙 度 为 91 84 % ,空气渗透率为 01 72 ×10 - 3μm2 ,属于典型的低 孔隙 、特低渗透储层 。油藏压力系数为 01 8 ～01 9 ,原 始气油比为 1061 4 m3 / t ,原始驱动类型为弹性溶解气 驱 ,属于岩性油藏 。储层天然微裂缝较发育 ,区域最大 主应力方位为 N E75°。
以交错排状注水方式为例 ,研究了直井 、水平井组 合方式对开发效果的影响[8 ] ,选择直井 、水平井 6 种不 同组合方式 (图 1) 。设计条件 : ①井距 450 m ,排距 225 m ,符合该地层建立有效驱动压力的最大井距和单井 有效控制储量的需要 ; ②以定压控制方式进行生产 ,保 持注采压差为 20 M Pa ; ③水平井水平段长度为 275 m , 压裂改造三段 ,设计压裂半缝长 125 m ; ④注水井为水 平井 、油井水平段为 x 方向时不压裂 。
(2) 当注水井为直井 、采油井为水平井时 , x 方向 水平井采油速度明显低于 y 方向压裂的水平井 。单 井产量约降低 50 % 。
第 1 期
冉新权等 :特低渗透砂岩油藏水平井井网形式研究
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表 1 交错排状注水系统直井水平井组合方式的技术指标 Table 1 The development index contrast of different combined way of water injection system in straight well and horizontal well
ical simulatio n
特低渗透油藏储量丰富 ,但大多油层孔隙度低 ,天 然裂缝发育 ,单井产量低 。对直井注采井网 :由于特低 渗透油藏的开发效果受到井型以及与裂缝系统相匹配 的井网形式影响 ,近年来 ,在该类油藏的布井方式研究 和矿场试验上开展了大量的工作[122 ] 。但能否利用水 平井技术提高特低渗透油藏的开发效果和开发效益是 一个新的课题[3 ] 。笔者以西峰油田长 8 油藏为例 ,结 合盆地特低渗透油藏地质特征和开发特征 ,探讨了特 低渗透油藏水平井开发的优化布井方式 。
Abstract : The f ract uring technology of ho rizontal well and supplementary well patterns can greatly imp rove t he develop ment effec2 tiveness in t he ult ra2low permeability reservoir. The optimum pattern arrangement of st raight well and ho rizo ntal well was st udied by numerical simulation of 3D geological model fo r Chang28 reservoir of Xifeng Oilfield of Ordo s Basin. The multi2point f ract uring of oil well vertical to t he o rientation of t he maximum p rincipal st ress can imp rove develop ment effectiveness of t he ult ra2low permeability reservoir by using t he interlacing well pattern. In t he interlacing well pattern , t he water2flooding well is st raight , and t he oil well is horizo ntal or f ract ured at several point s. Application of t his met hod could imp rove effectiveness of t he ult ra2low permeability reser2 voi r . Key words : ult ra2low permeability reservoir ; ho rizontal well ; well pattern ; maximum p rincipal st ress ; f ract uring technology ; numer2
第
29卷第1 Nhomakorabea期
2008 年 1 月
文章编号 : 025322697 (2008) 0120089204
石油学报
AC TA P E TROL EI SIN ICA
Vol. 29 No . 1
J an.
2008
特低渗透砂岩油藏水平井井网形式研究
冉新权 程启贵 屈雪峰 饶 巧
(中国石油长庆油田公司 陕西西安 710021)
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石 油 学 报
2008 年 第 29 卷
2 储层渗流特点及提高流动能力的意义
特低渗透储层的渗流特点是 : (1) 低渗透油藏中低速非线性渗流的微观本质是 流体在微小孔喉中的微尺度流动效应 ,如壁面效应 、分 子间力等变成了主导因素 。流体的微尺度流动效应是 导致特低渗透油藏中特殊渗流现象的根本原因 。 对水在直径为 2～50μm 的石英管中的流动实验 结果发现 ,当石英管直径小于 10μm 时 ,呈明显的低速 非线性流动特性 。阻力系数高于经典的流体力学理论 计算结果时 ,随驱动力的增大而减小 ,趋近于稳定值 。 (2) 压敏效应对采油指数的影响 。由于渗透率受 压力敏感的影响 ,采油井流压过低 ,会引起采油指数的 降低 ,渗透率越低 ,压力敏感系数越大 ,采油指数降低 幅度越大 。 (3) 特低渗透油藏存在非达西渗流[4 ] ,与达西渗 流的主要区别就是存在启动压力梯度 。启动压力梯度 随渗透率的减小而增大 ;当渗透率小于一定值时 ,启动 压力梯度急剧增大 ;特低渗透油藏压力损失主要在井 筒附近 。 应用地层压力梯度概念 ,模拟计算了渗透率为 11 0 ×10 - 3μm2 的储层不同油水井间距压力梯度曲线 。 由于油水井距大于 250 m 时已不能形成有效的驱替 , 模拟区西峰油田董志区长 8 油藏的渗透率为 01 72 × 10 - 3μm2 ,有效驱替系统按油水井距 225 m 设计 。 综上所述 ,特低渗透油藏建立有效的压力驱替系 统需要更小的油水井距来实现 ,但却降低了井控储量 和开采效益 。目前菱形反九点法井网不断加大井距压 缩排距的方式 ,虽然在一定程度上缓和了开采效益和 开发效果矛盾 ,但未从根本上予以解决 。另外 ,直井经 过压裂 ,仅仅改善了渗流能力 。若水平井在水平段上 能有效进行 N 点压裂改造 ,其渗流能力理论上则提高 N 倍 。配合适当的注采井网 , 则特低渗透油藏开发水 平将有大幅度的提高 。