低渗透油藏水平井开发研究综述

董国栋 乔南方 杜亚峰 张 兴 章 旭 李 洋

(1.长庆油田分公司超低渗透油藏研究中心，西安 710021;2.长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 716000)

随着油气资源勘探开发程度的深入，低渗透油藏越来越引起人们的重视。水平井作为低渗透油藏开发已取得了良好的开发效果。伴随着国内外低渗透油藏水平井开发的进行，在水平井开发油藏的优选、开发井网设计、水平井注水研究、产能预测和完井技术等方面的研究已取得了一些成果，为进一步勘探开发奠定了良好的基础。

1 水平井开发研究现状

1.1 油藏的优选

不同地区由于低渗透油藏特征不同，水平井开发的适应性条件存在差异。许房燕等人通过对宝浪油田低渗油藏实钻的2口水平采油井研究表明，水平井适合底水或气顶发育、裂缝分布广泛、砂体延伸长且连通性好的油藏［1］;赵静等人对吉林油田低渗油藏水平井开发条件进行了量化，认为筛选的标准主要包括储层渗透率不小于3×10-3μm2、油层有效厚度不小于3 m、地层系数不小于0.5×10-3μm2/(mPa·s)、油层压力与原始压力比值小于0.5的分布稳定且连通性好的油藏［2］;刘新菊等人研究认为渗透率大于1×10-3μm2、中值压力小于3.05 MPa、孔吼均值大于0.51 μm、砂体连通性好的低渗透油藏适合水平井开发［3］。

综上所述，适合水平井开发的低渗透油藏应包括储层物性相对较好，油层有效厚度相对较厚，砂体分布广且连通性好等条件，尤其底水或气顶及裂缝发育的低渗透油藏更利于水平井的开发。

1.2 开发井网模式设计

低渗透油藏开发水平井水平段延伸方向主要有与最大主应力方向平行和垂直2种布井方式，前者适用于渗透率较高的油藏，后者对于渗透率较低的储层开发效果更佳。

关于低渗透油藏水平井井网模式设计，前人已经做过大量研究。目前，低渗透油藏水平井井网主要有纯水平井井网和直井、水平井组合井网2种形式。孙致学等人通过对低渗透油藏水平井联合井网模式研究表明，单纯的水平井井网，平行交错五点井网较佳，而对于直井注水、水平井采油的联合井网，采用五点井网型式开发效果好［4］;周贤文等人研究认为五点混采井网、五点式井网、五点行列井网开发效果好，适用性较强［5］。

不同区块由于油藏特征的不同，开发井网模式存在差异，研究中应结合数值模拟和实际开发效果，针对不同油藏制定不同井网模式。

1.3 水平井注水研究

水平井注水具有注入启动压力低、注水井段长、线性驱动的特点［6］，因此可以增加波及系数和驱油效率，从而改善油藏的开发效果，尤其对于储层比较薄，井网稀且油水流度低的稀油油藏开发效果更佳［7］。国内塔里木油田利用双台阶水平井注水技术对哈得薄砂层油藏进行了开发，并取得了良好的应用效果，目前已形成年产30万t油气田［8］。

水平井注水同时面临很多问题，比如水平井注水较直井成本高，注入水突破后很难调控［5］，水平井注水的储层要求纵向上相对均质，对于存在隔层的储层，在采用单支注水时，只能提高单层采出程度［6］。但随着水平井技术的不断发展，该技术将具有广阔的应用前景。

1.4 产能预测

水平井产能预测方法主要有解析法和数值模拟法，不同水平井类型其产能预测方法不同。针对常规水平井，国内外学者主要利用解析法建立产能方程和数学模型［9-10］，对于分支水平井目前主要通过数学分析和物理模拟的方法建立数学模型，程林松等人［11］认为以直井产能预测结果为基础可以建立更加准确的产能预测模型。目前压裂水平井的产能主要通过数学和物理分析的方法得出产能预测公式，如郎兆新等人［12］运用位势理论和叠加原理，对水平井压裂后的产量进行分析，得出产能与生产压降、裂缝长度及密度有关，李虎君等人［13］给出了具有垂直裂缝水平井生产动态公式。

与单一水平井产能预测研究相比，水平井井网产能预测研究相对少见。由于水平井网布井方式存在差异，因此很难给出一个统一的表达式或数学模型，目前主要通过一些典型的井网形式进行分析求解。

1.5 渗流规律研究

低渗透油藏流体在较低流速下存在启动压力梯度，并以非达西流方式进行渗流。许多学者利用解析法对低渗透油藏非达西渗流规律进行了研究。邓英尔等人［14］通过对低渗透多孔介质中单相非定常渗流研究表明，流体启动压力梯度越大则多孔介质中的压力传播越慢;姚约东等人［15］认为在较低流速下流体渗流速度与压力梯度呈三次方幂函数关系，并给出适用于该条件下的非线性的运动方程。

水平井渗流规律的研究虽取得了一定进展，但仍相对薄弱，尤其对于目前低渗油藏中流体流动启动压力梯度的准确确定［16］、考虑裂缝和井筒储存以及表皮效应条件下的渗流规律和渗流模型建立的研究、水平井注水渗流规律研究等都有待加强［5］。

1.6 完井技术

目前水平井完井在工程理论及设计方法方面已经取得了长足的发展，尤其常规油气藏水平井完井技术已经不存在大的技术难题。同样低渗透油藏完井技术也取得了一些进步，近些年发展起来的欠平衡完井技术、多层开采完井技术、智能完井技术等［17］，在低渗透油田开发中发挥了重要作用。但与常规油藏完井技术相比仍存在很多问题，如固井及防砂方式相对单一，如何进行多段压裂改造等［18］是未来完井技术研究的重点方向。

2 结论

水平井作为低渗透油藏开发的重要手段必须引起足够的重视，目前对于开发中油藏的优选、开发井网模式设计和完井技术都相对成熟，而对于产能预测、水平井注水和渗流规律的研究相对滞后，尤其对于水平井井网产能预测、水平注水井井下相关技术和配套仪器的研发、复杂条件下产能预测模型和渗流模型的建立以及水平井注水渗流规律研究等都有待加强。

［1］许房燕，杨军，胡锌波，等.低渗透油藏水平井技术应用难点分析［J］.特种油气藏，2011，8(4):36-39.

［2］赵静.吉林油田低渗油藏水平井开发技术［J］.石油勘探与开发，2011，38(5):594-599.

［3］刘新菊，董海英，王凤，等.特低渗油藏水平井开发效果评价及影响因素研究［J］.石油天然气学报，2011，33(6):318-325.

［4］孙致学，姚军，唐永亮，等.低渗透油藏水平井联合井网型式研究［J］.油气地质与采收率，2011，18(5):74-77.

［5］周贤文.低渗透薄层水平井开发研究［D］.北京:中国地质大学(北京)，2009.

［6］李香玲，赵振尧，刘明涛，等.水平井注水技术综述［J］.特种油气藏，2008，15(1):1-5.

［7］张勇.水平井注水工艺技术研究现状与应用［D］.大庆:东北石油大学，2012.

［8］高运宗，杨建文.双台阶水平井注水工艺在薄砂层油藏的应用［J］.油气田地面工程，2005，24(6):7-9.

［9］Joshi S D.Augmentation of well Production Using Slant and Horizontal Wells［R］.SPE 15375，1986.

［10］李远钦，刘雯林.水平井产量分布反演［J］.石油勘探与开发，1999，26(3):66-71.

［11］程林松，李春兰，郎兆新，等.分支水平井产能的研究［J］.石油学报，1995，16(2):49-55.

［12］郎兆新，张丽华，程林松.压裂水平井产能研究［J］.石油大学学报:自然科学版，1994，18(2):43-46.

［13］Li Hujun，Jia Zhengqi，Wei Zhaosheng.A New Method to Predict Performance of Fractured Horizontal Wells［R］.SPE 37051，1996.

［14］邓英尔，刘慈群.低渗多孔介质单向非定常渗流数值模拟［J］.低渗透油气田，1998，3(4):35-39.

［15］姚约东，葛家理.低渗透油层非达西渗流规律的研究［J］.新疆石油地质，2000，21(3):213-216.

［16］张晓黎.低渗透油藏水平井开发渗流规律研究［D］.北京:中国石油大学(北京)，2009.

［17］赵小龙.低渗透气藏水平井完井方式优化方法研究［D］.成都:西南石油大学，2012.

［18］熊友明，刘理明，张林，等.我国水平井完井技术现状与发展建议［J］.石油钻探技术，2012，40(1):1-6.