延长油田西部边底水油藏水平井优化设计及效果分析

陈芳萍，石　彬，李　康，李春生，白耀文

（1.陕西延长石油 （集团）有限责任公司研究院，陕西西安710075；2.延长油田股份有限公司定边采油厂，陕西榆林718600）

延长油田西部边底水油藏水平井优化设计及效果分析

陈芳萍1，石彬1，李康1，李春生2，白耀文2

（1.陕西延长石油 （集团）有限责任公司研究院，陕西西安710075；2.延长油田股份有限公司定边采油厂，陕西榆林718600）

延长油田利用水平井开发延安组底水油藏已显示出巨大潜力，但水平井参数设计尚未得到深入研究，其合理程度直接影响水平井的开发效果。以典型区块延安组油藏为例，在油藏地质特征研究的基础上，应用数值模拟技术，确定了不同油藏的水平井井网、水平井水平段方位、长度、垂向位置、井距等参数。结果显示，油藏规模较大时，优先采用错位半个井距、水平段垂直砂体方向的井网；油藏较小无法形成整体井网时，优先在油藏高部位沿构造平缓位置布井。水平井合理水平段长度为400m，合理位置应在距油层顶1/3以内位置，水平井合理井距为250m。用优化的参数对已实施的水平井进行了开发效果评价，结果显示，优化后延安组水平井日产油上升，递减变慢，综合含水较稳定，开发效果较好。参数设计对同类油藏水平井开发有一定的指导作用。

鄂尔多斯盆地；边底水油藏；水平井；数值模拟；参数优化；开发效果

水平井在底水油藏中应用具有油层接触面积大、产量高、储量动用程度高、底水锥进慢、最终采收率高等优势，可有效改善常规井产量递减快、含水上升快、采出程度低等问题［1-2］。2010年以来，延长油田逐步将水平井技术推广应用至延安组边底水油藏，初步实施后取得了较好的效果，显示出水平井技术在该类油藏中具有较广的应用前景。但该类油藏中水平井参数设计尚未进行深入研究，而水平井开发效果受水平井参数直接影响，因此开展水平井参数优化十分必要。本文以6661井区为例，通过数值模拟方法，从水平井方位、长度、垂向位置等方面定量评价各类影响水平井开发效果的因素，优化确定水平井设计参数。通过对该区水平井实施效果的分析，验证水平井最优参数方案，为同类油藏的开发提供指导。

1　研究区油藏地质特征

6661井区位于定边油田胡尖山区块，区域构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西部。该区延10地层发育西倾单斜背景上的近东西向鼻状构造，圈闭南北向为岩性控制，东西向受构造控制，圈闭闭合高度12m。延10储层属曲流河沉积，以河道滞留沉积、边滩和河漫滩3种微相为主，河道砂体呈北东—南西向展布，砂体平均厚度为16.5m（图1），河道宽度为800～1500m。储层岩性为浅灰色中粒岩屑长石砂岩，孔隙以粒间孔和粒内溶孔为主。延10油藏平均埋深为1400m，油层厚度为7.8m （图 2），孔隙度为15.8%，渗透率为14.6mD，地层原油密度为 0.753g/cm3，黏度为2.51mPa·s，油层温度为55.46℃，原始地层压力为12.5MPa，压力系数为0.9。油藏主要受构造控制，具较明显的油水界面，油气主要富集在构造高部位，属岩性—构造油藏。

图1　6661井区延10砂体厚度等值线图Fig.1　Contour map of sand thickness of Reservoir Yan 10 in Well-block 6661

图2　6661井区延10油层厚度图Fig.2　Thickness of Reservoir Yan10 in Well-block 6661

2　水平井参数优化

水平井参数设计非常重要，水平井的位置、方位、长度、在油层中的位置、井距等是影响水平井产能和开发效果的重要因素［3-10］。根据6661井区延10油藏地质特征，在Petrel建模模型的基础上，用Eclipse数值模拟软件建立了三维两相黑油油藏数值模拟模型，对以上参数进行定量优化。

2.1井网及方位优化

共设计了4种井网 （图3），井距均为250m，水平段长度为400m，水平井的平均产液量设为20m3/d，不注水的情况下对不同井网的开采指标进行了预测。预测结果表明，水平井水平段与砂体延伸方向一致的情况下，初期日产油水平高；而水平段垂直砂体延伸方向时产量递减幅度小；4种井网形式的累计产油量差异较小，井网4略占优势 （图4）。综合考虑，水平段井网和方位对递减率、累计产油量和含水上升速度等指标影响不大。建议当油藏规模较大时，优先采用井网4（错位半个井距、水平段垂直砂体方向）来开发底水油藏；油藏规模较小，无法形成整体井网时，优先考虑沿油藏高部位、构造平缓的位置布井，不考虑水平段方位。

图3　模拟井网形式图Fig.3　Simulated well patterns

图4　不同井网区块日产油和累计产油与生产时间关系图Fig.4　Relationship between the daily oil production and accumulated oil production and the production time in different blocks of well patterns

2.2水平段长度优化

理论上，水平段越长，水平井产量也就越高，因为水平段的增加增大了井筒与油层的接触面积，从而增大了水平井的泄油体积。然而水平井产量与水平段长度并非呈线性关系，水平段达到一定长度后，产量的增加幅度会越来越小，而水平段长度的增加会提高钻井成本和地质风险，影响水平井开发效果。本次研究模拟水平段长度分别为250m、300m、350m、400m、450m、500m共6种方案，做出水平井单井日产油随水平段长度变化曲线。结果显示，当水平段长度超过400m后，水平井日产油增加幅度明显减小 （图5），因此确定合理水平段长度为400m。

图5　水平段长度与单井日产油关系图Fig.5　Relationship between horizontal length and daily oil production

2.3水平段垂向位置优化

在井网4、水平段长度为400m、单井产液量为20m3/d的条件下，模拟了水平段在整个油层中距油层顶1/6、2/6、3/6、4/6、5/6共5个位置，分别预测开采20年的累计产油量及综合含水变化情况 （图6）。模拟结果表明，水平段位置越靠近油层中上部，综合含水上升越慢，累计产油量越大，尤其是当水平段距离油层顶部大于1/3时，水平井开发指标明显变差。因此，对于底水油藏而言，水平段位置应靠近油层的中上部，尽量保证在距油层顶1/3以内。

2.4水平井井距优化

在井网4、水平段长度为400m、单井产液量为20m3/d的条件下，模拟井距分别为 150m、200m、250m、300m、350m，预测了开采20年的累计产油量及综合含水变化情况 （图7）。模拟结果显示，水平井井距越小，综合含水上升越快；而井距超过250m后，随着井网密度的减小可部署井数也减少，由于是定液生产抑制底水锥进，区块日产油偏低。因此，合理的水平井井距应为250m。

图6　水平段不同位置综合含水和累计产油与生产时间关系图Fig.6　Relationship between the comprehensive water cut and accumulated oil production and the time at different positions of horizontal section

图7　不同井距条件下日产油和综合含水与生产时间关系图Fig.7　Relationship between the daily oil production and comprehensive water cut and the time with different well spacing

3　应用效果分析

试验区为长2油层开发区，仅有6口井投产延10油层，在确定了水平井设计参数后，在该区部署了4口水平井。以常规井和水平井分类统计，按投产时间为基础，分别对比了平均单井日产液、日产油、综合含水及其随时间的变化情况。另外对参数优化前后水平井的开发效果进行对比分析。

3.1常规井开发情况

常规井投产初期平均日产液13.5m3，日产油8t，综合含水为30%。投产18个月后，平均日产液12.3m3，日产油降为4.8t，综合含水呈持续上升趋势，已升高到53.8%。

3.2水平井开发情况

根据参数优化结果，平均井距为238m，平均水平段长度为412m，实钻水平段在油层中的位置最低的距离油层顶部为2.4m，符合距油层顶1/3以内的设计要求，实钻数据与参数优化结果基本一致。水平井于2013年7月相继投产，初期平均日产液22.3m3，日产油17.1t，综合含水率9.3%。投产18个月后，水平井平均日产液仍可达20.9m3，日产油16t，综合含水率9.5%，产量递减较慢且综合含水基本保持稳定 （图8）。

图8　水平井平均单井开采曲线图Fig.8　Average single well production curve of horizontal wells

3.3效果对比

根据生产数据对比分析可见，水平井投产初期日产油可达常规井的2.14倍，随着时间的推移，水平井的开发优势更加凸显，其产量递减速度慢，综合含水上升速度慢，有效减缓了底水锥进速度，可提高油藏的最终采收率。

此外，参数优化前实施的水平井与优化后实施的水平井其开发效果也有差异，优化后的水平井开发效果明显优于优化前。单井初期日产油提高3.62t，18个月后日产油提高4.93t，同期含水率上升降低了13个百分点 （表1）。

表1　参数优化前后水平井平均单井开发指标对比表Table 1　Comparison of average single-well development indexes of horizontal wells before and after parameter optimization

4　结束语

（1）底水油藏规模较大时，优先采用错位半个井距、水平段垂直砂体方向的井网；油藏较小无法形成整体井网时，优先在油藏高部位沿构造平缓位置布井。

（2）上述井网条件下，合理的水平段长度为400m，水平井井距为250m，水平段位置应靠近油层的中上部，尽量保证在距油层顶1/3以内。

（3）按优化后的参数部署的水平井在应用中效果较好，具有产量高、递减慢、有效减缓底水锥进的优势。而且，参数优化后的水平井开发效果较优化前更好。该方案对指导延长油田西部地区同类油藏水平井开发有较高的推广和参考价值。

［1］万仁溥.中国不同类型油藏水平井开采技术 ［M］.北京：石油工业出版社，1997.

［2］秦雪辉.水平井技术在边底水油藏中的应用 ［J］.内江科技，2008，29（6）：89.

［3］凌宗发，胡永乐，李保柱，等.水平井注采井网优化 ［J］.石油勘探与开发，2007，34（1）：65-72.

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［10］吕爱民，姚军，武兵厂.底水油藏水平井最优垂向位置研究 ［J］.石油钻探技术，2007，35（1）：66-68.

Optimization Design for Horizontal Wells and Its Effect Analysis in Bottom Water Reservoirs of Yanchang Oilfield

Chen Fangping1，Shi Bin1，Li Kang1，Li Chunsheng2，Bai Yaowen2
（1.Research Institute of Yanchang Petroleum（Group）Co.，Ltd.，Xi'an，Shaanxi 710075，China；2.Dingbian Oil Production Plant of Yanchang Oilfield Company Limited，Yulin，Shaanxi 718600，China）

Horizontal well development shows great potential in bottom water reservoir of Yan'an Formation.However，in -depth research has not been conducted on parameters design of horizontal wells.Reasonable degree of the parameter design directly affects the development effect of horizontal wells.Taking a reservoir of Yan'an Formation in a typical block as an example，we determined well pattern，length of horizontal section，vertical location of horizontal section，well spacing and other parameters of different reservoirs by employing the numerical simulation method based on the reservoir geology study of this block.Results showed that the well pattern with dislocation of half well spacing and perpendicular to the direction of sand body at horizontal section was optimized when reservoir was large in scale.When the reservoir was so small that overall pattern could not be formed，the wells would be placed along gently-dipping structures at higher position of reservoirs.Reasonable length of the horizontal section of horizontal wells was 400m，reasonable position should be at a distance of 1/3 within the reservoir top position，and horizontal spacing was 250m.In addition we evaluated the development effect of horizontal wells with optimized parameters.As a result，after parameter optimization，daily oil production of horizontal wells at Yan'an Formation rose，decline got slowly，comprehensive water cut was relatively stable，and development effect was better.It was revealed that parameter design had certain instruction function to horizontal well development in similar reservoirs.

Ordos Basin；bottom water reservoir；horizontal well；numerical simulation；parameter optimization；development effect

TE348

A

陈芳萍 （1979年生），女，硕士，工程师，从事油气田开发研究工作。邮箱：13782502@qq.com。