王傳軍 趙秀娟 雷源 張宏友 張浩

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海BZ油田高效開發(fā)策略研究

王傳軍 趙秀娟 雷源 張宏友 張浩

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海BZ油田為淺水三角洲沉積，儲層非均質(zhì)性較強，定向井多層合采勢必導(dǎo)致層間干擾嚴重。針對儲層非均質(zhì)性影響的問題，研究水平井設(shè)計技術(shù)，包括水平井的軌跡方向、水平段長度、水平注水井擺放位置、隔夾層的利用等，并提出采用水平井分層系開發(fā)油田的高效開發(fā)策略。

非均質(zhì)性；層間干擾；水平井；淺水三角洲；分層系開發(fā)

與陸上油田相比，海上油氣田的開發(fā)鉆完井難度大，成本高，投資規(guī)模大，海上平臺壽命有限。海上油氣田的開發(fā)必須采用高速高效的開發(fā)方式，即油田投產(chǎn)后快速達到高峰產(chǎn)量，盡量延長穩(wěn)產(chǎn)期，在平臺的壽命期內(nèi)盡可能多產(chǎn)油氣，實現(xiàn)油田開發(fā)的經(jīng)濟效益最大化［1］。

層間非均質(zhì)是儲層之間在巖性、物性、產(chǎn)狀、產(chǎn)能等方面的差異，是造成層間矛盾的內(nèi)因。層間非均質(zhì)性較強的油田，定向井多層合采往往會造成層間干擾嚴重，影響油井產(chǎn)能和油田整體開發(fā)效果。但只要在油田各開發(fā)階段采取相應(yīng)措施，可以有效地降低因儲層非均質(zhì)性給油田的開發(fā)帶來的影響。例如陸上的渤南油田義941塊、文東油田，通過采用細分開發(fā)層系、逐層上返、早期注水等方式使油田的采油速度長期保持1.6%～2.4%［2-3］。渤海灣的LD-A油田通過采用早期注水注聚、分層配注、井網(wǎng)加密等方式，使油田投產(chǎn)6a來的采油速度始終保持3%～4%。

本文以渤海BZ油田為例，充分研究油田儲層縱向非均質(zhì)性，對多層合采井進行了大量的產(chǎn)能及壓力資料錄取，采用數(shù)模手段評價了層間干擾對油田整體開發(fā)效果的影響，并通過大量文獻調(diào)研和多方案對比研究，提出渤海BZ油田高效開發(fā)的策略——水平井分層系開發(fā)。

1 油田地質(zhì)油藏特征

1.1 地質(zhì)油藏特征

渤海BZ油田位于渤海南部海域，為一繼承性發(fā)育并被斷層復(fù)雜化的斷塊油田，主要含油層系發(fā)育于新近系明化鎮(zhèn)組下段，共分為六個油組，22個小層。油田范圍內(nèi)明下段屬于淺水三角洲沉積，沉積微相主要為分流河道沉積，河口壩和遠砂壩沉積相對不發(fā)育［4］。主力含油層段具有高孔高滲的儲集物性特征，但每個小層的平面滲透率極差較大。油田地面原油密度中等、黏度中等，地層原油為飽和油藏，溶解氣油比中等、原油黏度中等，溫度、壓力系統(tǒng)均為正常。

BZ油田具有多套油水系統(tǒng)，其油藏類型為巖性-構(gòu)造油氣藏、構(gòu)造油藏和巖性油氣藏。主要含油砂體呈迭合連片分布，受到構(gòu)造形態(tài)、巖性和斷層的控制，為巖性-構(gòu)造油氣藏?？傮w上，該油田是一個油氣層埋深中淺、高孔高滲砂巖儲層、原油密度中質(zhì)的中型海上油田，主要有5個主力砂體，其中3個主力砂體具有氣頂，氣頂指數(shù)0.01～0.10，4個砂體油水過渡帶儲量較大，過渡帶儲量占各砂體比重的38.2%～73.3%。

1.2 儲層非均質(zhì)性特征

渤海BZ油田為淺水三角洲相。淺水三角洲是三角洲沉積體系的一種特殊類型，是指在水體淺、地形平緩部位形成的以分流河道砂體為主體的三角洲類型。其儲層由于受河流作用的控制，砂體具有明顯的方向性，分流河道十分發(fā)育，并頻繁多級分叉、改道，在沉積特征上表現(xiàn)為非均質(zhì)性較強。

滲透率變異系數(shù)是描述油藏宏觀非均質(zhì)程度的一個重要參數(shù)。采用洛倫茨曲線法研究了油藏的滲透率變異系數(shù)［5］。根據(jù)巖芯所測得的滲透率數(shù)值，分別計算相應(yīng)的滲透率貢獻百分比及其對應(yīng)的有效厚度百分比，然后在直角坐標紙上標繪成洛倫茨曲線。所得滲透率變異系數(shù)為0.6，表明油田儲層非均質(zhì)性較強。

1.3 非均質(zhì)性對油井產(chǎn)能的影響

為了量化考察儲層非均質(zhì)性給定向井多層合采帶來的層間干擾程度，在油田的A15井進行分層測試。該井共有4個生產(chǎn)層位，油層厚度3.3~14.8m，垂向跨度近200m。

對每個生產(chǎn)層位以及多層合采的壓力恢復(fù)資料進行試井解釋后，得出每個層位以及多層合采的理想比采油指數(shù)和相應(yīng)流度，并在直角坐標系中繪制出各生產(chǎn)層位以及多層合采的理想比采油指數(shù)與流度的關(guān)系曲線（圖1）。

圖1 A5 井理想比采油指數(shù)與流度關(guān)系曲線

曲線特征顯示，4個生產(chǎn)層位單獨生產(chǎn)時的理想比采油指數(shù)與流度幾乎在一條直線上，相關(guān)性較好；但4個層位合采時籠統(tǒng)測試的理想比采油指數(shù)與流度的關(guān)系點落在直線下方，且偏離較遠，將該點的流度帶入回歸的方程式，即可計算出該井層間干擾系數(shù)為0.41，多層合采時的層間干擾程度嚴重。

A5井的層間干擾特征顯示，由于儲層存在較嚴重的層間非均質(zhì)性，定向井多層合采時損失了41%的產(chǎn)能，而水平井生產(chǎn)可以有效規(guī)避這一矛盾。油田開發(fā)實踐證明，油田的第一批6口先導(dǎo)生產(chǎn)井投產(chǎn)后，2口水平生產(chǎn)井與4口定向生產(chǎn)井的產(chǎn)能表現(xiàn)出較大的差異。水平生產(chǎn)井的產(chǎn)能較高，為定向生產(chǎn)井的3～5倍，高于渤海地區(qū)類似油田同等黏度下類似油田的水平（水平井僅為定向井產(chǎn)能水平的2～3倍［6］）。BZ油田水平生產(chǎn)優(yōu)勢明顯的主要原因是，相對定向井而言水平井避免了層間干擾，產(chǎn)能大幅高于定向生產(chǎn)井。

1.4 非均質(zhì)性對油田開發(fā)效果的影響

定向井多層合采不僅對產(chǎn)能損失較大，而且對油田的開發(fā)效果影響也較大。采用數(shù)值模擬方法對定向井合采開發(fā)和水平井分層系開發(fā)進行了對比研究。從圖2中可以看出，水平井分層系開發(fā)方案的指標明顯優(yōu)于定向井合采方案。

圖2 水平井方案與定向井方案指標對比圖

2 高效開發(fā)策略研究

渤海BZ油田的儲層非均質(zhì)性較強，定向井多層合采時層間干擾程度嚴重，水平生產(chǎn)井和定向生產(chǎn)井的產(chǎn)能及開發(fā)效果差異大。研究認為，該油田高效開發(fā)模式應(yīng)以水平井為主，輔以定向生產(chǎn)井，且定向生產(chǎn)井都具有分層采油的能力，定向注水井具有分層注水的能力。針對淺水三角洲沉積特征，通過對水平井的軌跡方向、水平段長度等的優(yōu)化，以合理規(guī)避儲層平面非均質(zhì)性的影響；針對油氣界面較多、邊底水較復(fù)雜的地質(zhì)特征，通過對水平注水井擺放位置優(yōu)化，合理利用隔夾層，延緩氣竄水錐；針對部分砂體分布范圍小且疊置關(guān)系復(fù)雜，通過水平段軌跡優(yōu)化，提高油井的初期產(chǎn)能和經(jīng)濟效益，改善油田的整體開發(fā)效果。

2.1 水平井部署原則

水平井部署應(yīng)遵循以下原則：

（1）含油砂體發(fā)育，儲層物性好，且井控儲量應(yīng)大于 40.0×104m3。

（2）結(jié)合水平井的驅(qū)油特征和油田儲層的正韻律性質(zhì)，水平生產(chǎn)井盡量部署在儲層的頂部，距離儲層頂部2m左右，提高儲量動用程度。

（3）水平注水井盡量部署在儲層的底部，增加注入水的波及體積。

（4）在由于工程原因無法實施水平井的部位，采用定向井動用，盡量減少死油區(qū)。

2.2 水平井軌跡方向設(shè)計

水平井的方向?qū)λ骄拈_發(fā)效果也有很大的影響，水平段方向設(shè)計時主要考慮的因素是儲層方向性，而邊水油藏中儲層方向性主要體現(xiàn)為邊水入侵方向。采用數(shù)值模擬方法，設(shè)計不同水平段延伸方向，對比模擬計算結(jié)果可以指導(dǎo)優(yōu)化水平段方向。從數(shù)模研究結(jié)果來看，對于具有邊水的油藏，水平段方向與邊水入侵方向垂直，即與構(gòu)造等高線平行時，開發(fā)效果最好。這種布井方式能提高邊水波及系數(shù)，有效減緩邊水推進，油井含水上升速度更慢（見圖3）。對于沒有邊水影響的純油區(qū)，水平井的方向?qū)﹂_發(fā)效果影響較小，但還是要參考物源方向、水平主應(yīng)力方向、砂體延伸方向、斷層走向、周圍注水井的連通關(guān)系等。在水平井方向設(shè)計過程中，針對具體的油藏需要找準影響水平井方向的主要因素，做到有的放矢。

圖3 水平井平行和垂直構(gòu)造線單井指標對比圖

2.3 水平生產(chǎn)井水平段長度的優(yōu)化

水平井水平段存在一個合理長度區(qū)間，水平井水平段越長，油氣產(chǎn)量就越高。但由于井筒摩阻及鉆井過程中的油氣層污染等一系列問題，產(chǎn)量的增加和水平段長度的延伸并非呈線性關(guān)系，而是隨著水平段的延伸，產(chǎn)量增加幅度越來越小［7］。為了研究BZ油田的水平井水平段的合理長度，采用斯倫貝謝公司的PIPESIM軟件水平井模塊，對不同摩阻因子F下水平井產(chǎn)量與水平段長度進行了敏感性分析。研究結(jié)果顯示，在不同的摩阻因子下，水平段長度為300～400m時產(chǎn)量變化出現(xiàn)拐點，水平段超過400m時產(chǎn)量增加幅度減小。因此，BZ油田的水平井水平段合理長度為300～400m。

2.4 水平注水井擺放位置優(yōu)化

與定向注水井相比，水平井注水時的壓力降不會集中于某一點，而是分散在比較長的水平井段上，注水壓差較小，因此可以推遲油井的含水突破或使油井含水率上升緩慢。水平注水井水驅(qū)前緣的均勻推進，可以提高注入水的驅(qū)油效率。在調(diào)整方案中設(shè)計了多口水平注水井。

國內(nèi)外已有關(guān)于水平注水井擺放位置的大量研究。水平井注水-水平井采油主要有2種布井方式［8］：正線性驅(qū)和反線性驅(qū)。研究結(jié)果表明反線性驅(qū)的驅(qū)油效果明顯優(yōu)于正線性驅(qū)。但是，海上油田開發(fā)工程有一定的局限性，制約了水平井的實施，而正線性驅(qū)可操作性更強。

水平生產(chǎn)井的生產(chǎn)壓差在跟部最大，趾端最小，水平注水井的注水壓差也是在跟部最大，趾端最?。?］。在正線性驅(qū)中若注水井和生產(chǎn)井的跟部正對齊，則容易導(dǎo)致生產(chǎn)井過早水淹。因此，正線性驅(qū)中注水井與生產(chǎn)井跟部的相對位置對油田開發(fā)起到重要的作用。以實例進行研究，水平段長和井距均為400m，一采一注，采用數(shù)值模擬方法對水平注水井的位置進行研究。共設(shè)置5種布井方案（見圖4）：注水井分別位于生產(chǎn)井偏左400m；偏左200m；跟部對齊；偏右200m；偏右400m。

圖4 水平注水井布井方案示意圖

研究結(jié)果表明，水平注水井跟部與水平生產(chǎn)井跟部對齊時驅(qū)替效果最差，而偏左或偏右距離越遠時驅(qū)替效果越好。因此，由于海上平臺的限制而只能實施正線性驅(qū)時，要盡量將水平注水井的跟部與水平生產(chǎn)井的跟部錯開一定距離，以確保更好的驅(qū)油效果。根據(jù)本油田的實際情況，研究結(jié)果認為水平注水井的跟部與水平生產(chǎn)井的跟部錯開200m時效果最優(yōu)。

2.5 隔夾層的優(yōu)化利用

BZ油田主力砂體既有頂氣又有底水，隔夾層也比較發(fā)育。對于具有頂氣或底水的油藏，充分利用儲層隔夾層，能有效減緩頂氣和底水的錐進，提高油藏的開發(fā)效果。

通過小層的精細對比，河道識別方法，結(jié)合測井相研究，單井相分析，曲線形態(tài)，沉積環(huán)境解釋，利用地震多屬性資料，平面剖面相結(jié)合，對沉積微相平面展布進行研究。根據(jù)油田沉積特點總結(jié)出不同沉積砂體內(nèi)隔夾層的分布規(guī)律，并編制了各主力砂體的隔夾層分布圖，用以指導(dǎo)水平井的實施。

例如，由Y砂體的隔夾層研究得知，該砂體內(nèi)部隔夾層分布較廣。為了充分利用該隔夾層有效避免氣頂氣竄，氣頂周圍的水平井都布于隔夾層下部，油井生產(chǎn)中也未見氣竄（見圖5，B1井生產(chǎn)曲線）。

圖5 B1井生產(chǎn)曲線

3 油田開發(fā)效果

渤海BZ油田于2009年3月投產(chǎn)，近兩年來開發(fā)效果較好。首先，已實施并投產(chǎn)的24口油井產(chǎn)量較高，達到或超過了ODP設(shè)計產(chǎn)量，其中定向井平均產(chǎn)油量的近180m3/d，水平井平均產(chǎn)油量大約達到定向井產(chǎn)量的2倍。其次，油田的年產(chǎn)量大幅度提高，2010年產(chǎn)量較ODP開發(fā)方案設(shè)計提高了近60%，初期采油速度高達4.2%。油藏數(shù)值模擬研究顯示，油田開發(fā)17a的產(chǎn)油量就達到了ODP方案設(shè)計開采25a的產(chǎn)油量，各單砂體的采收率不同程度地提高了1%～5%。雖然采收率提高幅度不是太大，但由于油田的采油速度已提高，油田開發(fā)不到兩年即收回該開發(fā)項目總投資成本，大大縮短了投資回收期，經(jīng)濟效益大幅提高。

4 結(jié) 語

研究渤海BZ油田的儲層非均質(zhì)性、高效開發(fā)策略以及開發(fā)效果，得出以下結(jié)論：

（1）淺水三角洲油田的儲層非均質(zhì)性較強，定向井開發(fā)時層間干擾較大，A15井的層間干擾系數(shù)達到0.41，油田的產(chǎn)能難以充分釋放。

（2）提出了渤海BZ油田高效開發(fā)的策略，即采用水平井分層系開發(fā)，并對水平井軌跡方向、水平段長度、水平注水井擺放位置等開展了針對性的研究，指導(dǎo)了水平井的實施，水平井產(chǎn)量大幅度提高。

（3）對油田的開發(fā)效果進行了評價和指標預(yù)測，油井的產(chǎn)能和油田的產(chǎn)量大幅度提高，采油速度高達4.2%，油田的投資回收期為2a，獲得了巨大的經(jīng)濟效益。

（4）隨著油田的開發(fā)，儲層非均質(zhì)性引起的注入水突進逐漸加劇。根據(jù)渤海類似油田的開發(fā)經(jīng)驗，建議早期開展整體調(diào)剖研究。

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Abstract：BZ oilfield is Shallow water delta.In strong heterogeneous oilfield,commingle production will result in interference between layers,thus well productivity and overall oilfield development will be influenced.Therefore,the best Countermeasure,which to avoid interlayer interference,is using horizontal wells instead of using directional wells.At the same time,well drilling trajectory optimization,length optimization,position optimization and the use of interlayer are all studied.

Key words：interlayer heterogeneous;interlayer interference;horizontal well;shallow water delta;development on subdivision

Research of High-efficiency Development Plan in BZ Oil Field of Bohai Bay

WANG Chuanjun ZHAO Xiujuan LEI Yuan ZHANG HongYou ZHANG Hao
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452)

TE347

A

1673-1980（2012）02-0036-04

2011-10-08

王傳軍（1977-），男，湖北潛江人，碩士，研究方向為油藏工程。