经济极限井网密度计算新方法

贾洪革 新疆油田公司工程技术研究院

经济极限井网密度计算新方法

贾洪革 新疆油田公司工程技术研究院

为了能够更为准确地计算经济极限井网密度，首先从不同地区、不同类型油藏的实际情况入手，估算或计算出单井经济极限可采储量。然后结合各油区、不同油藏类型的油藏流度和储量丰度，用修正后的谢尔卡乔夫公式计算经济极限井网密度。以2012年中国石化各油区实际投资情况为参考，油价为90美元/桶，各油区中低渗透、中高渗透、稠油类型油藏分别可钻9 272、9 364和960口加密井，共计19 576口加密井。目前，依照油田开发规划，在东部主力油区中国石化已经部署新钻6 810口开发井。

采收率；谢尔卡乔夫公式；经济极限井网密度；油藏类型；开发潜力

1 确定经济极限井网密度的意义

连年来国际油价走高趋势明显，原来采用的经济指标和技术指标已经不能适用目前的开发形势。为了提高原油采收率采，油田一般采用井网加密的方法，然而这种加密不能是无限制的。一方面，井网过密也会带来众多如井间干扰等负面影响，降低增产效果；另一方面，加大井网密度必然导致经济投入的增加，只有当经济投入小于增加井数的增产效益时，才能获利。因此，确定合理的井网密度成为提高采收率，获得最大限度的经济效益的关键。对油田开发和生产规划编制来讲，合理的经济极限井网密度安排具有重要的意义。

2 对谢尔卡乔夫公式的修正

谢尔卡乔夫公式将井网密度与波及系数定量化联系起来，其物理意义是准确的。但它是在假定的理想状态下推导出来的，如要满足饱和牛顿流体、非均质油层、保持油层压力、均匀布井等开采条件，油田生产开发的实际情况要比这复杂的多。

2.1 注采井数与采收效率

谢尔卡乔夫公式只考虑了井网密度对最终采收率和波及系数的影响，而忽略了其他的因素，如注采井数和注水井网形式的影响。井网密度保持不变时，调整液流方向可增加油井的受效方向，提高注采井数比和注水井的水驱控制程度等也会造成波及系数增大，提高油田最终采收率。相反，注采井数比减小，水驱控制程度就会随之降低，采收率和波及系数也会相应变小。在实际油田开发中，经常通过这种方式增加水驱可采储量，改善开发效果。如果考虑注采井数因素，采收率计算公式将会出现变化。

对于延伸性差、油层分布不规则、面积又大的油田，一般采用面积注水井网，即按一定几何形状和密度均匀分布的注水井及采油井井网，将油藏切割成许多小块状开发单元进行注水采油。在面积注水方式下，一口生产井同时能受周围几口注井的影响，所有油井处于注水井第一线，易收到注水效果，这是大多数进行二次采油或实行注水开发的油田经常采用的注水方式。面积注水方式多以三角形或正方形为基础。

将注采井数比(M)、井网密度(S)和注水井单井控制含油面积(F)数据回归，可以得出如下表达式

由上式可知，井网密度固定不变，注采井数与注水井单井控制面积成反比。

注采井数比和井网密度与注水井单井控制面积之间的关系如图1所示。

图1 注采井数比和井网密度与注水单井控制面积的关系

下面继续关注最终采收率和波及系数与注采井数比、井网密度、注水井单井控制面积之间的关系。

在含有多个厚度不均且非均质油层中，注入水波及厚度有很大的差异条件下，当注采井数比发生变化，单位注水体积变化率与注水井含油控制体积成反比，与有效渗透率成正比，关系式为

式中VB为注入水波及体积（m3）；Ke有效渗透率；b为待定系数；hl为储层总厚度（m）；Ce为油层厚度非均质系数；φ为孔隙度。

将等式左边的dVB/VB分子、分母同时除以Ev即含油体积，并定积分整理，得

可以推出

FφsoCehl单位是m3，的单位是μm2，运用量纲分析，得y=3/2x

由数理理论研究和统计可知，井网密度关系式与波及体积系数均为一次方，即x=1，所以

因F=2.095 4M-0.551S，得

所以

这样在考虑到井网密度、孔隙度、储层岩石的渗透率、原始含油饱和度、注采井数、油层非均质性以及油层有效厚度对水驱最终采收率的影响下，推导出最终采收率公式，与谢尔卡乔夫公式相比，更全面也更细致。

2.2 驱油效率、油藏流度与采收率

含油面积和地质储量相对较大的油气田，在油田开发早期的试采或预探阶段，单井增加，可采储量为最大定值，采收率与井网密度成正比例关系，这主要是由于井与井之间极少甚至不存在相互干扰。在油田开发中后期阶段，井数逐渐增多，井与井之间发生相互干扰。因此油藏采收率与井网密度的关系发生变化，采收率与井网密度并非依然成正比例关系，而是呈指数的形式增加，此时单井增加与可采储量成反比例关系。由此可知，谢尔卡乔夫公式并非适用于油田开发的所有阶段，而仅适用于中后期，因此在油田开发早期应用该公式时有必要对其进行一定的修正完善。

为了能够更为准确地计算经济极限井网密度，首先从不同地区不同类型油藏的实际情况入手，估算或计算出单井经济极限可采储量。然后结合各油区、不同油藏类型的油藏流度和储量丰度，用修正后的谢尔卡乔夫公式计算经济极限井网密度。

通过计算可知，经济极限单井可采储量界限随着地面建设投资、钻井投资、注采比、油水井作业费的增加而增加。

管纪昂等人曾利用谢尔卡乔夫公式，针对中国石化不同油藏类型井网密度与油藏最终采收率的关系，按油藏流度求取了5种油藏类型的最终采收率与井网密度的关系式。在此基础上，进一步分析并研究采收率和井网密度、驱油效率、油藏流度之间的关系，拟建立新的采收率与井网密度关系式，即

式中μo为地层原油黏度（mPa·s）；Ka为空气渗透率（10-3μm2）。

用此关系式可以对油藏的采收率进行研究，这也是对采收率与井网密度关系的一种量化改进。

3 应用实例

依然以中石化为例，统计出东部五主力油区的油藏流度和储量丰度，油藏可以分为低渗透、中高渗透和稠油3种类型。根据实际投资成本及油藏情况，分别计算在油价为50～100美元/桶的条件下，各油藏的经济极限井网密度。

通过计算可知，当油价为90美元/桶时，五大油区可钻加密井数量分别为15 201、1 891，1 132、925和2 138口，共计23 517口。

根据中国石化油藏单元基础资料，拟合不同类型油藏的井网密度和油藏流度与采收率的关系，分别得到了其经济极限井网密度拟合公式。

以2012年中国石化各油区实际投资情况为参考，包括不同类型油藏单井钻井投资、年操作费用等经济参数，可以计算出经济极限井网密度。

油价为90美元/桶，各油区中三种类型油藏分别可钻9 272、9 364和960口加密井，共计19 576口加密井。目前，依照油田开发规划，在东部主力油区中国石化已经部署新钻6 810口开发井。如果按照目前的加密井潜力计算，可以说在未来一定时期内，老油区仍然具有较大的开发潜力。

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.018