正韵律底水油藏水平井开发技术界限研究

王 涛 李相方 姚约东 李保振

摘要：用某实际油藏资料建立了正韵律厚底水油藏的数值模型，对水平井开发底水油藏的影响因素和技术参数界限进行了分析。研究结果表明，为取得更好的开发效果，水平井水平段应垂直于最大渗透率方向；顶部水平段长不宜超过500m；当整个水平段的平均渗透率相等时，可以忽略水平段的渗透率变化，即可不考虑水平段沿渗透率等值线方向变化情况。对夹层的影响研究表明：当夹层下含油饱和度较低时，夹层渗透率越低，采出程度越大；夹层下含油饱和度较高时，垂向渗透率为水平渗透率的0.5％时采出程度最大。研究结果对于正韵律底水油藏的水平井开发具有重要意义。

关键词：正韵律底水油藏；数值模型；水平井；影响因素

中图分类号：TE341文献标识码：A

前言

正韵律河流相沉积油层长时间注水开发后，受韵律性和油水密度差的影响，其顶部会富集大量剩余油。水平井具有泄油面积大、能有效抑制含水率上升、提高油井产能等优点，因此可以利用水平井开采这部分剩余油，以提高采收率。但是水平井的开发效果受多种因素影响，因此有必要对其开发技术界限进行研究，以指导此类油藏水平井开发参数的优选。以塔里木盆地某油藏为例，应用油藏数值模拟等方法对上述问题开展探讨和研究。

1数值模型的建立

以塔里木盆地某油田三叠系下油层组为实际模型，开展油藏数值模拟研究。模型区域长3220m，宽1670m，平面上划分129×67个网格，网格步长为25m，纵向上划分10个小层，描述正韵律地层渗透率变化特征，上面5层为油层，每个油层厚度为8m，下面5层为水层，水层厚度为40m，建立的油藏模型为厚底水油藏。

储层物性参数如下：地层深度为3631m，地层有效渗透率为733.3×10^-3μm²，孔隙度为0.21，原始地层压力为49.76 MPa，饱和压力为33.17MPa，地层原油粘度为2.78 mPa·s，原始溶解油气比为80m³／m³，地层水粘度为0.62mPa·s，油水界面为3671m。

采用Eclipse软件对数值模型的动态进行拟合，得到目前流体饱和度分布规律，结果表明：在正韵律厚油层顶部剩余油富集，下部水淹，这为水平井开发提供了物质基础。

2水平井开发技术界限分析

在建立的油藏模型顶部剩余油富集、井网控制程度相对差的研究区域部署水平井，针对其影响因素，利用Eclipse软件依次计算分析各种因素所起的作用。

2.1水平段方位的优化

利用全区模型切割出一个顶部单井模型和一个边部单井模型。考虑油藏非均质性影响，设计了300、400、500、600m 4种水平段长度，设计水平段与河道方向夹角为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90°10种方位算例。对长度算例及方位算例进行组合模拟，针对顶部水平井及边部水平井绘制不同水平井参数与累计产油关系曲线(图1)。

图1(a)说明水平段方向与主河道垂直时，累计产油最多，故认为顶部水平段方位应尽可能垂直于主河道方向。图1(b)说明水平段方位平行于主河道时，累计产油最多，即边部水平段方位应尽可能平行于主河道方向。

油藏顶部一般位于河道中心，垂直于主河道，也就是垂直于平面上最大主渗透率方向；边部渗透率减小，边部平行于主河道，即平面上垂直于边部相应的最大主渗透率方向。垂直于最大渗透率方向，有利于提高水平井的平面波及系数，有利于水线的平面均匀推进。

2.2水平段长度的确定

在进行水平井设计时，水平井长度合理与否不仅影响水平井单井的产量和钻井成本，而且还影响水平井的泄油面积和油田钻井数目，因此有必要对水平段长度进行优化。

设计了油藏顶部、边部水平段长300、400、500、600m 4种方案(图1)。从图l(a)可以看出，水平段长500 m是累计产油增幅变化的拐点，因此认为顶部水平段长500m比较合适。图1(b)中，当水平段方位与主河道夹角小于80。时，水平段越长，累计产油越高；但当水平段方位与主河道垂直时，水平段越长，累计产油却迅速减少。其原因可能是边部水平段越长，越多的水平段处于薄油层中，导致油井见水早，产量下降快，因此边部水平段长度不宜超过500m。

2.3油藏非均质性的影响

由于水平井平面上延伸井段长，单井开采时，层内非均质性的影响比较大。

在油藏模型顶部割出1个单井模型，平面网格数约为29×29，水平井段长450m，以80t／d定液量生产。以此为基础，分别考虑均质油藏、水平段渗透率由两端向中间增加、水平段渗透率由两端向中间减小、水平段渗透率由始端向末端增加以及水平段渗透率由末端向始端增加5种分布情况(图2)。

图2非均质模型见水时间和含水上升趋势变化曲线

由图2可见，均质模型和各种非均质模型油井的见水时间及含水上升情况差别不大。这种特征反映出：当整个水平段的平均渗透率相同时，可以忽略水平段的渗透率变化，即可不考虑水平段沿渗透率等值线方向的变化情况。

2.4夹层的影响

2.4.1夹层的作用

层内夹层在正韵律油层中普遍发育，其存在阻止了注入水因重力作用而沿底部突进的趋势，导致垂向上流体流动受阻，在夹层的下部形成剩余油富集段：同时，由于夹层的分隔导致韵律段上部薄油层注水不见效，造成局部层段驱替效果变差，剩余油富集。

利用全区大模型切割出单井模型，将该单井模型最底层的油层设成夹层，形成一个算例与没有夹层的原单井模型算例进行对比。单井初配产80t／d，对比结果见图3。

由图3可见，有夹层和无夹层的生产效果差别很大，尤其是在无水期和稳产期，有夹层的无水期、无水期采油量、稳产期(含水率20％以前)、稳产期累计产油几乎是无夹层的3倍，说明夹层起到了很好的稳油控水作用。

2.4.2夹层渗透性的影响

如果夹层底部也存在大量剩余油，则夹层渗透率应存在一个最佳值。因为适宜的垂向渗透率既有利于夹层底部剩余油流动，又能保证底水脊进速度较慢，因此开展以下研究：水平井在油藏中的位置、长度等参数同前，夹层位置不变，通过改变油水界面而改变夹层下的含油饱和度，进行方案对比(图4)。

由图4(a)分析可以看出，当夹层下含油饱和度较低时，夹层的渗透率越低，采出程度越大。由图4(b)分析可以看出，当夹层下含油饱和度较高时，夹层的渗透率并不是越低越好，而是当垂向渗透率比值为0.05％时采出程度最大。

3结论

(1)水平井水平段方向应重垂直于最大渗透率方向。

(2)油藏顶部水平段长度不宜超过500m。

(3)当整个水平段的平均渗透率相同时，可以忽略水平段的渗透率变化，即可不考虑水平段沿渗透率等值线方向的变化情况。

(4)夹层的影响研究表明：当夹层下含油饱和度较低时，夹层的渗透率越低采出程度越大；夹层下含油饱和度较高时，垂向渗透率为水平渗透率的0.5％时采出程度最大。

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