中低渗稠油油藏多井型组合开发技术.pdf

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2014年3月中国石油大学胜利学院学报Mar．2O14第28卷第l期Journalo{ShengliCollegeChinaUniversityofPetroleumVo1．28N0．1doi：10．3969／J．issm1673-5935．2014．O1．008中低渗稠油油藏多井型组合开发技术赵燕(中国石油大学胜利学院油气工程系，山东东营257000)[摘要]为有效动用中低渗稠油油藏储量，利用数值模拟和油藏工程方法，开展中低渗稠油油藏多井型组合开发技术研究。针对中低渗稠油油藏直井注汽困难、生产低效、易管外窜的特点，论证水平井和分支水平井蒸汽吞吐和蒸汽驱开发中的的可行性；针对水平井分支的优缺点，提出多井型组合布井方式(整体水平井+边部单侧分支井)，可以发挥分支在蒸汽吞吐阶段的优势，同时避免分支对蒸汽驱的影响，提高整体储量的动用率和采收率。利用数值模拟技术优化多井型组合技术界限，包括井型组合形式、不同油层厚度下水平段间距离、单侧分支水平井井身参数。在单2块沙一段，利用多井型组合开发技术提高储量动用率，增加动用边部储量54×10t，已投产的单侧分支水平井是周围直井初期产能的4倍，实现了中低渗稠油油藏高效动用，该技术也为相似油藏开发开辟了一条新途径。[关键词]中低渗稠油；分支水平井；水平井；单2块；采收率[中图分类号]TE348[文献标识码]A[文章编号]16'13—5935(2014)01—0020—04单2块沙一段中低渗稠油油藏由于原油黏度岩为主，灰质岩薄夹层发育，局部见灰质团块；渗透大、储层渗透性差，导致直井注汽困难，生产效果差，率(200~500)×10～m，为中低渗特稠油油藏，块而且隔层薄易发生管外窜，同时砂体变化快，边部薄内没有明显的油水界面。层、不规则储量无法动用。从1986年蒸汽吞吐试采1986年l0月开始直井蒸汽吞吐试采，先后投以来，无法形成规则井网，采出程度仅有5．2％，吞产井共23口。由于储层砂体变化快，未形成规则井吐生产只能采出油井附近油藏中的原油，原油采收网，储层控制程度差。原油黏度大、储层渗透性差，率一般仅为10～209，6[1]。开发井网设计过程中导致直井注汽困难，生产效果差，累积产油9．4×不仅要考虑蒸汽吞吐更要兼顾蒸汽驱。为有效提高10t，采出程度5．2。同时由于目的层沙一段与中低渗稠油油藏储量的动用率和采收率，以单2块下伏的沙三段之间的隔层薄，直井多轮次吞吐后，沙沙一段中低渗稠油油藏为例开展多井型组合开发技一段和沙三段之间套管固井界面易被破坏，造成管术研究。外窜。2008年所有投产井均已停产或者报废。1单2块沙一段概况2多井型组合开发可行性研究单2块沙一段位于济阳坳陷东营凹陷北带与滨2．1整体水平井可行性县凸起之间的过渡带上，为一受基岩控制的由北向针对单2块沙一段油藏特点，水平井开发较直南倾没的鼻状构造，油层埋深1070～1150m，有效井具有以下优势。厚度一般为5～15m，含油面积1．25km。，地质储2．1．1水平井降低注汽压力量181．9×10t。50℃地面原油黏度8940~43000与常规直井相比，水平井与油藏的接触面积大mPa·s，岩性平面变化大，以棕褐色油浸粉一细砂大增加，注汽过程中可以大幅度增加油井吸汽面积，[收稿日期]2014一Ol一03[作者简介]赵燕(1983一)，女，山东泰安人，中国石油大学胜利学院油气工程系助教，硕士，主要从事石油5-程研究。2O 赵燕：中低渗稠油油藏多井型组合开发技术有效提高吸汽能力，从而降低注汽压力[z-3]。胜利油7648和8285t；利用数值模拟方法，计算不同油层田稠油水平井注汽压力比直井低2～3MPa。厚度下水平井和分支水平井的产油量，根据累积采2．1．2水平井有效防止管外窜油量大于经济极限累产油量的要求，水平井极限布热采直井套管在注汽和回采过程中会急剧伸长井厚度为6．2m，分支水平井极限布井厚度为3．9和缩短，由于套管、水泥环与其附近地层的膨胀性不m。因此，分支水平井可以进一步降低布井极限厚同，可使套管与水泥环或水泥环与泥岩层之间形成度，扩大布井范围，提高边部薄层储量动用率。裂隙，而水平井和分支水平井可改变热应力方向，使2．2．2分支水平井吞吐效果好套管在油层内部水平段方向错动]，有效防止垂向数模计算直井、水平井和分支水平井在蒸汽吞管外窜(图1)。吐开发方式下的开发效果(表2)。结果表明3种井型中分支水平井吞吐到底累采油量最高为2．O7×10t，采收率最高23．7，经济指标净累油最高为1．22×10t，因此蒸汽吞吐开发方式下，分支增加与一一油层的接触面积，可以提高水平井的吞吐效果。表2不同井型吞吐到底生产指标对比(a)直井套管在油层内上下错动(b)水平井套臂在油层内水平方向错动圈1直井与水平井应力方向示意圈井型周期数2．1．3水平井热采效果好于直井直井(3口)144．21．680．400．5619．2根据单2块沙一段油藏地质情况，建立不同井水平井(1口)154．51．890．421．1721．6型的数值模型，进行不同井型热采开发效果的对比分支水平井(1口)125．92．070．351．2223．7研究(表1)，整体直井吞吐+蒸汽驱最终采收率仅2．2．3分支不适于蒸汽驱为32．9，净累油量为2．5×lOt，热采开发效果最数值模拟计算结果表明，吞吐后转蒸汽驱能大差；整体分支水平井在蒸汽吞吐阶段效果最好，累产幅度提高采收率(表1)，其中整体水平井提高幅度油3．45×10t，但蒸汽驱生产时间明显减小，最终最大，为22．7，最终采收率最高为44．3，虽然整的采收率为37．6，净累油量为3．83×10t；整体体分支水平井组合吞吐阶段采出程度较高，但蒸汽水平井吞吐+蒸汽驱最终采收率最高，为44．3，净驱阶段提高采收率幅度为13．9，因此最终采收率累油量达4．44×10t。因此，单2块沙一段中低渗只有37．6。从蒸汽驱末剩余油饱和度场图看(图稠油油藏整体水平井热采开发效果最优。裹1不同井型条件热采指标对比2)，分支水平井组合在汽驱阶段分支间容易汽窜，蒸汽波及体积变小，影响蒸汽驱的开发效果，而水平井吞吐阶段蒸汽驱阶段累产油净累油／采收井型丽菊_生产组合蒸汽波及范围最大，井问剩余油饱和度低，因此10‘t10t率／％10t间／d10t采收率最大。ll注：净累油是指扣除注汽和钻井费用后的产油量。鲤2．2边部单侧分支井可行性6d6dd古dd0Sd分支水平井与直井和普通水平井相比，在油田(a)直井(b)水平井(c)分支水平井组圈2不同井型下蒸汽驱末剩余油饱和度场圈开发过程中具有其特殊的优势，特别是对于稠油油藏来说，其优势更加明显[5]。根据水平井和分支的可行性研究，提出油藏主2．2．1分支水平井提高边部储量动用率体部位整体水平井和油藏边部单侧分支水平井的布经济极限厚度指经济有效开发油藏的最小单层井方式，其中边部单侧分支水平井只在外侧钻分支，厚度[6]，根据单2块沙一段钻井、采油、地面建设费内侧参与蒸汽驱的一侧不钻分支。这样既能发挥分用、热采吨油成本等经济参数，计算油价5O美元时，支在蒸汽吞吐阶段的优势，降低布井极限厚度，提高水平井和分支水平井经济极限累产油量分别为边部储量的动用率，又能避免分支对蒸汽驱的影响，2】 第28卷中国石油大学胜利学院学报2014年第1期一L0_I＼0＼露砥好耀斟322tl提高整体采收率。250ITI时，进行了分支数为0、1、2、3、4个时数值模拟研究(表4)。结果表明，随着分支数的增加，采收3多井型组合参数优化率虽然有所增加，但由于钻井量的增加，净累油量增3．1水平段间距离大到一定程度后反而有所减小，当分支数为2～3个由于单2块沙一段油层厚度变化快，需要研究时净产油量最大，同时考虑每分支增油量，推荐侧分不同厚度下的水平段间距离，根据有效厚度分布范支水平井分支数为2个。围，利用实际模型分别计算10、15、20m油层厚度衰4不同分支数蒸汽吞吐生产指标对比衰下不同井距的开发指标。由于井距不同，模型控制储量不同，因此采用单位储量下的净累油作为评价指标。从水平段间距离与单储净累油关系曲线看(图3)，油层厚度越大，由于汽驱时间越长，合理水平段间距离逐渐减小。油层厚度i0ITI，合理水平段间距离100ra；油层厚度15m，合理水平段间距离90m；油层厚度20m，合理水平段间距离80m。3．4分支与主支夹角优化目前的钻井技术，分支与主支水平段轨迹直线夹角O。～45。之间可实施[8]，数值模拟研究结果表明(表5)，在分支水平段长度一定的条件下，分支与主干夹角从20。增大到45。，各项开发指标均有所降低。夹角越大，开发效果越差，因此分支与主支夹角不宜过大，实际推荐值为20。。表5不同分支与主干夹角蒸汽吞吐生产指标对比水平段I司距离L／m鏖：旦：!：空1图3不同油层厚度下水平段间距离与单储净累油关系2O22006．62．250．3421．941．343．2单侧分支水平井主支长度优化3O22006．62．240．3421．841．33利用数值模拟软件，计算主支长度分别为200、4522006．62．230．3421．741．32250、300和400m时的开发效果(表3)。模拟结果3．5分支长度优化表明，随着主支长度的增大，生产时间加长，累积产当分支数为2时，采用60、100、120、150m四个油增加，但由于单井控制储量也不断增加，采收率逐不同分支长度进行数模研究(表6)。随着分支长度渐减小，经济指标单储净累油总体上变化不大，主支的增加，累产油增加，采收率增加，但是由于分支长长度250m时达最高，因此合适的主支长度约为度增加，钻井投资增大，因此净累油量先增加后减250m。小。当分支长度在120m时净累油量最高。在实裹3不同主支长度蒸汽吞吐生产指标对比际操作中，可根据油层发育情况适当调整。度／m间／d104t104t油汽比率／裹6不同分支长度蒸汽吞吐生产指标对比104t油／(t／10t)20020005．31．960．3722．251．14130225022006．62．250．3421．941．34130530024008．02．540．3221．671．521298400260010．43．070．302O．9O1．8612673．3单侧分支水平井分支数优化分支数是分支水平井主要井身参数之一，在总钻井进尺相同的条件下，增加分支数意味着增加钻4实施效果井费用。考虑分支等间距分布，当主干长度为采用多井型组合布井方式，对单2块沙一段进22 赵燕：中低渗稠油油藏多井型组合开发技术行部署，主体部位部署水平井13口，边部部署单侧的多井型组合布井方式提高了边部储量的动用率，分支井水平井7口，实现了井网对整体储量的控制，既发挥了分支在蒸汽吞吐阶段的优势，又避免了分增加动用边部储量54×10t。目前投产水平井1O支对汽驱的影响，实现了中低渗稠油油藏高效动用。口，单侧分支井5口，取得良好的开发效果，水平井[参考文献]初期产能20．5t／d，是周围直井的3倍，单侧分支井Eli刘文章．稠油注蒸汽热采工程[M]．北京t石油工业出版社，1997：348-351．初期产能25．3t／d，是周围直井近4倍。多井型组[23薛世峰，王海静，朱桂林．改善水平井吸汽剖面的计算模型[J]．合开发技术实现单2块沙一段中低渗稠油油藏高效特种油气藏，2008，15(5)：94-96．动用，证实了多井型组合开发方式能够有效提高中[3]尹虎，刘辉。李黔．提高稠油水平井注蒸汽效率的技术研究口]．低渗稠油油藏动用率和采收率，同时为相似油藏成石油天然气学报，2Oll，33(12)l119-123．功开发开辟一条新途径。E43王宏．孤岛南区低品位稠油高效开发技术[J]．石油天然气学报，2011，33(7)：133-136．5结论[53程紫燕．沾18块Ng下1砂组稠油热采鱼骨状分支水平井优化研究[J]．石油天然气学报，2008，30(5)t113—115．(1)分支水平井增大井眼与油藏的接触面积，E63陈桂华．强水敏性稠油油藏开发技术政策界限口]．油气地质与从而增大泄油面积，提高热效率，可进一步降低极限采收，2006，13(4)：68—70．布井厚度，提高储量动用率。[73王明，朱维耀，宋考平．非牛顿流体多分支水平井产能模型及数(2)蒸汽吞吐阶段分支水平井开发较效果优势值模拟[J3。大庆石油学院学报，2006，30(5)：40—41．[8]范玉乎，韩国庆，杨长春．鱼骨井产能预测及分支井形态优化明显。[J]．石油学报，2006，27(4)：106—107．(3)蒸汽驱阶段分支水平井组合在分支间容易发[责任编辑]王艳丽生汽窜，蒸汽波及体积变小，影响蒸汽驱的开发效果。(4)主体部位布水平井和边部单侧分支水平井(上接第6页)勘探——以胜利油区孤北低潜山为例EJ3．断块油气田。2002，9(5)：19-23．在经历了挤压应力到张性断裂的交替变化后，其发[6]李阳，田波，陈清华，等．试论济阳坳陷前古近系潜山断裂的研育的负反转构造主要有截断取直型负反转、单条冲究策略[J3．油气地质与采收率，2006，13(1)；8-10．断系负反转和复杂冲断系的局部负反转3种构造[73杨品荣，陈洁，蔡进功，等．济阳坳陷构造转型期及其石油地质样式。意义[J]．油气地质与采收率，2001，8(3)：5-7．(2)负反转构造对桩西潜山及上覆第三系的油[8]项希勇，张树林，程本合，等．沾化凹陷东部地区构造应力场分气运聚和保存起到关键作用，控制并形成了研究区析及其应用[J3．油气地质与采收率，2001，8(3)：1—4．[93智风琴，李琦。樊德华，等．沾化凹陷泥岩裂缝油气藏油气运移多层系、多类型的复式油气聚集带。聚集研究[J]油气地质与采收率，2004，11(5)l27—29．[参考文献][10]赵追，赵全民，孙冲，等．陆相断陷湖盆的成岩圈闭——以泌阳[13谭明友，邴进营，金学新，等．山东北部滨海地区负反转断层及凹陷下第三系核桃园组三段为例[J]．石油与天然气地质，古生界负反转成因分析[J]．石油地球物理勘探，1996，31(6)：2001，22(2)；154-157．844—850．El1]张善文，袁静，隋风贵，等．东营凹陷北部沙河街组四段深部储[23汪泽成，刘和莆，段周芳，等．黄骅坳陷中新生代构造负反转分层多重成岩环境及演化模式口]．地质科学，2008，43(3)576—析[J1．地球科学，1998，23(3)：289—294．587．[33信广林，张日华，刘希林，等．济阳拗陷负向构造油气藏形成条[123胡建义，黄第藩．中国陆相石油地质理论基础[M3．北京。石油件和分布规律EJ]．石油勘探与开发，1994，21(1)：8-13．工业出版社，1991：164—222．[43陈洁，董冬，邱明文．济阳坳陷内的负反转构造及其石油地质意[责任编辑]胡秋嫒义口]．石油实验地质，1999，21(3)：200—204．[53常国贞，毕彩芹，林红梅，等．低潜山反转构造演化、成藏体系与23