賈洪革 新疆油田公司工程技術(shù)研究院

經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度計(jì)算新方法

賈洪革 新疆油田公司工程技術(shù)研究院

為了能夠更為準(zhǔn)確地計(jì)算經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度，首先從不同地區(qū)、不同類型油藏的實(shí)際情況入手，估算或計(jì)算出單井經(jīng)濟(jì)極限可采儲(chǔ)量。然后結(jié)合各油區(qū)、不同油藏類型的油藏流度和儲(chǔ)量豐度，用修正后的謝爾卡喬夫公式計(jì)算經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度。以2012年中國石化各油區(qū)實(shí)際投資情況為參考，油價(jià)為90美元/桶，各油區(qū)中低滲透、中高滲透、稠油類型油藏分別可鉆9 272、9 364和960口加密井，共計(jì)19 576口加密井。目前，依照油田開發(fā)規(guī)劃，在東部主力油區(qū)中國石化已經(jīng)部署新鉆6 810口開發(fā)井。

采收率；謝爾卡喬夫公式；經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度；油藏類型；開發(fā)潛力

1 確定經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度的意義

連年來國際油價(jià)走高趨勢(shì)明顯，原來采用的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)不能適用目前的開發(fā)形勢(shì)。為了提高原油采收率采，油田一般采用井網(wǎng)加密的方法，然而這種加密不能是無限制的。一方面，井網(wǎng)過密也會(huì)帶來眾多如井間干擾等負(fù)面影響，降低增產(chǎn)效果；另一方面，加大井網(wǎng)密度必然導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)投入的增加，只有當(dāng)經(jīng)濟(jì)投入小于增加井?dāng)?shù)的增產(chǎn)效益時(shí)，才能獲利。因此，確定合理的井網(wǎng)密度成為提高采收率，獲得最大限度的經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。對(duì)油田開發(fā)和生產(chǎn)規(guī)劃編制來講，合理的經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度安排具有重要的意義。

2 對(duì)謝爾卡喬夫公式的修正

謝爾卡喬夫公式將井網(wǎng)密度與波及系數(shù)定量化聯(lián)系起來，其物理意義是準(zhǔn)確的。但它是在假定的理想狀態(tài)下推導(dǎo)出來的，如要滿足飽和牛頓流體、非均質(zhì)油層、保持油層壓力、均勻布井等開采條件，油田生產(chǎn)開發(fā)的實(shí)際情況要比這復(fù)雜的多。

2.1 注采井?dāng)?shù)與采收效率

謝爾卡喬夫公式只考慮了井網(wǎng)密度對(duì)最終采收率和波及系數(shù)的影響，而忽略了其他的因素，如注采井?dāng)?shù)和注水井網(wǎng)形式的影響。井網(wǎng)密度保持不變時(shí)，調(diào)整液流方向可增加油井的受效方向，提高注采井?dāng)?shù)比和注水井的水驅(qū)控制程度等也會(huì)造成波及系數(shù)增大，提高油田最終采收率。相反，注采井?dāng)?shù)比減小，水驅(qū)控制程度就會(huì)隨之降低，采收率和波及系數(shù)也會(huì)相應(yīng)變小。在實(shí)際油田開發(fā)中，經(jīng)常通過這種方式增加水驅(qū)可采儲(chǔ)量，改善開發(fā)效果。如果考慮注采井?dāng)?shù)因素，采收率計(jì)算公式將會(huì)出現(xiàn)變化。

對(duì)于延伸性差、油層分布不規(guī)則、面積又大的油田，一般采用面積注水井網(wǎng)，即按一定幾何形狀和密度均勻分布的注水井及采油井井網(wǎng)，將油藏切割成許多小塊狀開發(fā)單元進(jìn)行注水采油。在面積注水方式下，一口生產(chǎn)井同時(shí)能受周圍幾口注井的影響，所有油井處于注水井第一線，易收到注水效果，這是大多數(shù)進(jìn)行二次采油或?qū)嵭凶⑺_發(fā)的油田經(jīng)常采用的注水方式。面積注水方式多以三角形或正方形為基礎(chǔ)。

將注采井?dāng)?shù)比(M)、井網(wǎng)密度(S)和注水井單井控制含油面積(F)數(shù)據(jù)回歸，可以得出如下表達(dá)式

由上式可知，井網(wǎng)密度固定不變，注采井?dāng)?shù)與注水井單井控制面積成反比。

注采井?dāng)?shù)比和井網(wǎng)密度與注水井單井控制面積之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 注采井?dāng)?shù)比和井網(wǎng)密度與注水單井控制面積的關(guān)系

下面繼續(xù)關(guān)注最終采收率和波及系數(shù)與注采井?dāng)?shù)比、井網(wǎng)密度、注水井單井控制面積之間的關(guān)系。

在含有多個(gè)厚度不均且非均質(zhì)油層中，注入水波及厚度有很大的差異條件下，當(dāng)注采井?dāng)?shù)比發(fā)生變化，單位注水體積變化率與注水井含油控制體積成反比，與有效滲透率成正比，關(guān)系式為

式中VB為注入水波及體積（m3）；Ke有效滲透率；b為待定系數(shù)；hl為儲(chǔ)層總厚度（m）；Ce為油層厚度非均質(zhì)系數(shù)；φ為孔隙度。

將等式左邊的dVB/VB分子、分母同時(shí)除以Ev即含油體積，并定積分整理，得

可以推出

FφsoCehl單位是m3，的單位是μm2，運(yùn)用量綱分析，得y=3/2x

由數(shù)理理論研究和統(tǒng)計(jì)可知，井網(wǎng)密度關(guān)系式與波及體積系數(shù)均為一次方，即x=1，所以

因F=2.095 4M-0.551S，得

所以

這樣在考慮到井網(wǎng)密度、孔隙度、儲(chǔ)層巖石的滲透率、原始含油飽和度、注采井?dāng)?shù)、油層非均質(zhì)性以及油層有效厚度對(duì)水驅(qū)最終采收率的影響下，推導(dǎo)出最終采收率公式，與謝爾卡喬夫公式相比，更全面也更細(xì)致。

2.2 驅(qū)油效率、油藏流度與采收率

含油面積和地質(zhì)儲(chǔ)量相對(duì)較大的油氣田，在油田開發(fā)早期的試采或預(yù)探階段，單井增加，可采儲(chǔ)量為最大定值，采收率與井網(wǎng)密度成正比例關(guān)系，這主要是由于井與井之間極少甚至不存在相互干擾。在油田開發(fā)中后期階段，井?dāng)?shù)逐漸增多，井與井之間發(fā)生相互干擾。因此油藏采收率與井網(wǎng)密度的關(guān)系發(fā)生變化，采收率與井網(wǎng)密度并非依然成正比例關(guān)系，而是呈指數(shù)的形式增加，此時(shí)單井增加與可采儲(chǔ)量成反比例關(guān)系。由此可知，謝爾卡喬夫公式并非適用于油田開發(fā)的所有階段，而僅適用于中后期，因此在油田開發(fā)早期應(yīng)用該公式時(shí)有必要對(duì)其進(jìn)行一定的修正完善。

為了能夠更為準(zhǔn)確地計(jì)算經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度，首先從不同地區(qū)不同類型油藏的實(shí)際情況入手，估算或計(jì)算出單井經(jīng)濟(jì)極限可采儲(chǔ)量。然后結(jié)合各油區(qū)、不同油藏類型的油藏流度和儲(chǔ)量豐度，用修正后的謝爾卡喬夫公式計(jì)算經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度。

通過計(jì)算可知，經(jīng)濟(jì)極限單井可采儲(chǔ)量界限隨著地面建設(shè)投資、鉆井投資、注采比、油水井作業(yè)費(fèi)的增加而增加。

管紀(jì)昂等人曾利用謝爾卡喬夫公式，針對(duì)中國石化不同油藏類型井網(wǎng)密度與油藏最終采收率的關(guān)系，按油藏流度求取了5種油藏類型的最終采收率與井網(wǎng)密度的關(guān)系式。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析并研究采收率和井網(wǎng)密度、驅(qū)油效率、油藏流度之間的關(guān)系，擬建立新的采收率與井網(wǎng)密度關(guān)系式，即

式中μo為地層原油黏度（mPa·s）；Ka為空氣滲透率（10-3μm2）。

用此關(guān)系式可以對(duì)油藏的采收率進(jìn)行研究，這也是對(duì)采收率與井網(wǎng)密度關(guān)系的一種量化改進(jìn)。

3 應(yīng)用實(shí)例

依然以中石化為例，統(tǒng)計(jì)出東部五主力油區(qū)的油藏流度和儲(chǔ)量豐度，油藏可以分為低滲透、中高滲透和稠油3種類型。根據(jù)實(shí)際投資成本及油藏情況，分別計(jì)算在油價(jià)為50～100美元/桶的條件下，各油藏的經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度。

通過計(jì)算可知，當(dāng)油價(jià)為90美元/桶時(shí)，五大油區(qū)可鉆加密井?dāng)?shù)量分別為15 201、1 891，1 132、925和2 138口，共計(jì)23 517口。

根據(jù)中國石化油藏單元基礎(chǔ)資料，擬合不同類型油藏的井網(wǎng)密度和油藏流度與采收率的關(guān)系，分別得到了其經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度擬合公式。

以2012年中國石化各油區(qū)實(shí)際投資情況為參考，包括不同類型油藏單井鉆井投資、年操作費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)參數(shù)，可以計(jì)算出經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度。

油價(jià)為90美元/桶，各油區(qū)中三種類型油藏分別可鉆9 272、9 364和960口加密井，共計(jì)19 576口加密井。目前，依照油田開發(fā)規(guī)劃，在東部主力油區(qū)中國石化已經(jīng)部署新鉆6 810口開發(fā)井。如果按照目前的加密井潛力計(jì)算，可以說在未來一定時(shí)期內(nèi)，老油區(qū)仍然具有較大的開發(fā)潛力。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.018