王春香
(中国石油辽河油田公司沈阳采油厂,辽宁新民 110316)
沈257块低渗砂岩油藏合理井网密度研究
王春香
(中国石油辽河油田公司沈阳采油厂,辽宁新民 110316)
选择合理井网密度是油田开发设计的核心内容,其大小直接影响采收率的高低和经济效益的好坏。文中以沈257块低渗砂岩油藏为对象,利用地震储层反演预测技术,控制砂体的分布,在综合地质研究的基础上,分析开发中存在的主要矛盾及潜力,从微观、宏观、经济效益及实际开发效果四个方面对井网密度进行综合评价,确定适合本区的技术上可行、经济上最优的井网密度,在区块边部有利地区部署井位,实现低渗透砂岩油藏有效开发。
沈257块;低渗透油藏;井网密度;技术极限;经济评价
沈257块位于辽河盆地大民屯凹陷前进断裂背斜构造带北段,含油气层位为沙三段、沙四段及元古界,本次以沙四段为研究目的层[1]。岩性主要以细砂岩为主,平面上储层发育比较稳定,连通性好;纵向上,由上往下岩性逐渐变粗,储层物性逐渐变差。储层孔隙度17.1%,渗透率1.89×10-3μm2。孔隙类型主要为粒间孔隙,属中孔特低渗储层。
通过开展测井约束的地震储层反演及预测,认为整个区域主要有两个北西方向物源,沉积了两套砂体,砂体规模较小,为近源快速堆积。沈257井区及其东南方向为近岸水下扇的扇中亚相,平面上砂体延伸较远,到沈288井区砂体逐渐减薄,过度为近岸水下扇的扇缘亚相;纵向上沙四下顶部砂体厚度大,连通性好,是主要的有利目标区。
沈257块沙四段油藏于2003年投入开发,初期依靠天然能量开采,受储层物性等因素影响,需要压裂改造才能获得较高产能,而且产量下降快,开发效果差。2007年开始注水工作,先后转注8口井,区块见到明显效果。主要注水见效方向与人工裂缝方向、沉积时流线方向一致。
油田的开发井网,主要受油层物性、原油性质、采油工艺和国家对采油速度的要求等因素所控制,合理的井网部署对提高储量动用程度和采收率非常重要。
2.1 井网的选择
沉积时物源方向为北西向,该方向渗透率最高,注入水容易先沿该方向流动。人工裂缝方向为北东向,注入水容易先沿该方向流动。为尽量延长油井见水时间,正方形井网为最佳选择,对角线方向为北东和北西向。该井网能延长油井见水时间,后期注采系统调整比较灵活,初期采用九点法注水,后期可调整为五点法,增加水驱控制程度(图1)[2-3]。
2.2 井网密度的确定
2.2.1 谢尔卡乔夫公式
苏联学者谢尔卡乔夫经过研究,提出了在水驱开发条件下井网密度与油田采收率的关系式:
式中:ER——井网密度为S时的油田采收率;Ed——驱油效率;S——井网密度,口/km2;a——取决于储层及流体特征的系数。
沈257块的流度为3.78,为类别Ⅴ,根据我国144个油田或开发单元的实际资料,按不同流度分为区间回归出最终采收率与井网密度的关系式:
按照可采储量标定的采收率20%计算,按该类别回归公式计算合理井网密度S=18.18井/km2(九点井网),折算井距为235 m。
2.2.2 技术极限井网密度的确定
(1)微观法:低渗透油藏渗流的基本特点是存在着启动压力梯度,只有在驱动压力梯度超过启动压力梯度时,才能发生液体的渗流[4]。
图1 沈257块井网的选择
从微观角度的注采单元着手,即以建立有效驱替压力梯度为目标,依据注采单元实际上能形成拟线性渗流的有效控制距离来计算低渗透油藏的技术极限井网密度。用拟线性流态处理,找出注采井井距与启动压力梯度之间的关系,关系式为:
式中:rw——井半径,m;d——两井间距,m;Pw——生产井的井底压力,MPa;PH——注入井的井底压力,MPa。
该公式反映的是在注采压差一定的条件下注采井间驱动压力梯度最小值刚好等于启动压力梯度时的井距大小,该井距为极限注采井距。公式中最关键是启动压力梯度的确定。低渗透储层的注水见效时间与启动压力梯度有关,根据注水见效时间可以计算得到启动压力梯度,公式为:
式中:λ——平均启动压力梯度,MPa/m;k——渗透率,10-3μm2;t——注水见效时间,h;φ——孔隙度,小数;Ct——总压缩系数,MPa-1;μo——原油粘度,mPa·s;pe——地层压力,MPa;pw——生产井底压力,MPa;Jos——米采油指数,m3/(d·MPa·m)。
沈257块自2007年注水以来,取得良好的注水效果,可采用上式计算启动压力梯度平均为0.03 MPa/m,得到技术极限井距为218 m。
(2)宏观法。考虑注采井数比β的情况下,改进谢尔卡乔夫公式,即宏观井网密度公式为:
式中:c——井网指数,f;β——注采井比,f。
沈257块达到20%采收率,技术极限井网密度为22.1井/km2,折算井距212 m。
2.2.3 经济井网密度的确定
低渗透油藏由于地质条件比较特殊,井网密度越大,开发效果越好,但实际开发中,还要考虑经济因素,需要进行经济评价。
本文采用将来值法对井网密度进行评价,其原理是把油田开发的各阶段总投入(包括钻井、采油和地面建设等投资)和总产出(即累计产油量或最终采收率)分别转化为井网密度的函数,折算到将来某时刻点,形成总利润与井网密度的关系式,进而求得经济最佳井网密度和经济极限井网密度。
根据谢尔卡乔夫公式可以得到油田开发的最终采出原油量,油田开发极限内原油销售收入的将来值为:
开发期限内维修管理费用的将来值为:
式中:N——地质储量,t;A——含油百积,km2;i——贴现率,f;ID——平均单井钻井投资(包括射孔、压裂等),104元/井;IB——平均单井地面投资(包括系统工程等分摊投资),104元/井;Po——原油售价,元/t;O——原油成本,元/t;T——开发评价年限,a(一般取15~20 a)。
则净收入的将来值V为:
当y1=y2时,建立y1与S和y2与S的关系曲线,用交汇法确定不同油价下的经济极限井网密度Slim,如图2所示。
当油价为3800元/t时,经济极限井网密度为115井/km2,极限井距为93 m。
当V=0时,S即为极限井网密度Slim,则令:
当dV/dS=0时,此时S即为合理井网密度S合理,即dV1/dS=d(V2+V3)/dS。
图2 交汇法求极限井网密度
当y3=y4时,建立y3与S和y4与S的关系曲线,用交汇法确定不同油价下的经济合理井网密度S合理,如图3所示。
当油价为3800元/t时,经济合理井网密度为30井/km2,合理井距为183 m。
2.2.4 实际开发效果评价
沈257-16-024和沈257-16-022相距190 m,纵向生产层位相同,沈257-16-022投产后,沈257-16-024产量小幅下降,存在井间干扰。因此合理井距应该大于190 m。
注水井与油井最大见效距离是258 m,折算成正方形井网井距为182 m。即井距应该>182 m。当注水井与油井距离320m时,油井不见效,折算成正方形井距﹤226 m。因此从注水见效距离分析,合理井距d大于182 m且小于226 m。
图3 交汇法求合理井网密度
开发井网的井距除要满足采油速度的要求和追求尽可能高的技术经济指标外,还应考虑延长无水采油期和低含水采油期的需要。综合以上分析,结合原开发井网,确定该块采用210m井距正方形井网开发沈257沙四砂岩油藏边部,共部署油井15口,水井5口。
2009年扩边部署新井完钻6口,全部投产,其中两口井转注,累计产油达到6 445 t,实现边部储量有效动用。
(1)合理井网密度是低渗砂岩实现有效开发的关键,本文从微观、宏观、经济效益以及油藏开发动态四个方面对低渗透油藏的井网密度进行了综合评价,建立一套以实际开发效果作验证的技术上可行、经济上最优的低渗透油藏合理的井网密度评价方法。
(2)本次计算的技术井网密度均大于经济最佳和经济极限井网密度。结合原开发井网,采用210m井距正方形井网对沈257块砂岩边部进行整体开发,提高区块储量动用程度,实现油藏有效开发。
(3)注采同步是低渗砂岩实现高效开发的主要手段,且区块注水开发见到明显效果,下步建议及时进行注水开发,补充地层能量。
[1] 张丽云.大民屯凹陷沈257块ES4沉积特征研究[J].内蒙古石油化工,2010,(13):116-118.
[2] 韩俊丽.改善欢2块低渗透油藏开发效果技术研究[J].石油地质与工程,2008,22(6):46-48.
[3] 袁春华,张椿华,等.B16油藏合理井网密度研究[J].断块油气田,2010,17(1):79-81.
[4] 何贤科.确定低渗透储层启动压力梯度的新方法[J].石油地质与工程,2007,21(5):80-84.
TE313
A
1673-8217(2011)增-0011-03
2011-04-16
王春香,助理工程师,1983年生,2008年毕业于大庆石油学院矿产普查与勘探专业,现从事静态地质研究工作。
彭 刚