劉西雷

(中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng) 257015)

分支水平井技術(shù)在單家寺特稠油油藏開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

劉西雷

(中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng) 257015)

通過(guò)對(duì)單家寺油田單2塊沙一段特稠油油藏特征的系統(tǒng)研究，探討了分支水平井開(kāi)發(fā)特稠油油藏邊際儲(chǔ)量的巨大優(yōu)勢(shì)。分支水平井具有泄油面積大、單井產(chǎn)量高、節(jié)約鉆井費(fèi)用等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)特稠油邊際儲(chǔ)量的有效動(dòng)用。以單家寺油田單2塊沙一段為例，從分支水平井部署的位置優(yōu)選、分支水平井參數(shù)優(yōu)化及軌跡設(shè)計(jì)與優(yōu)化等方面描述了水平分支井的地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)，并提出在分支水平井鉆進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤分析，以確保分支水平井的順利完鉆，從而達(dá)到高效開(kāi)發(fā)特稠油邊際儲(chǔ)量的目的。

單家寺油田；單2塊沙一段；特稠油；分支水平井；邊際儲(chǔ)量

在普通稠油油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常規(guī)水平井與直井相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用較為廣泛[1-2]。但是隨著油藏動(dòng)用率的不斷提高，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量日益減少，僅靠常規(guī)水平井方式開(kāi)采，無(wú)法滿足邊際特稠油油藏邊際儲(chǔ)量的動(dòng)用需求。分支水平井技術(shù)具有泄油面積大、單井產(chǎn)量高、節(jié)約鉆井費(fèi)用等特點(diǎn)[3]，是動(dòng)用特稠油油藏邊際儲(chǔ)量最有效的手段[4]。

1 地質(zhì)概況

單家寺油田單2塊區(qū)域構(gòu)造位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷與濱縣凸起之間的過(guò)渡帶上[5]，主要含油層系是館陶組、東營(yíng)組、沙一段和沙三段，其中，目的層沙一段含油面積1.25 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量181.9×104t。

單2塊沙一段儲(chǔ)層平面上主要分東、西兩個(gè)砂體，其中西砂體儲(chǔ)量較東砂體大，為主要含油砂體。沙一段構(gòu)造形態(tài)總的特征為一受下覆地層控制的具繼承性的鼻狀構(gòu)造。地層由北向南傾斜，向北超覆，構(gòu)造傾角2°～5°，油藏頂面埋深-1 075～-1 165 m。沙一段從構(gòu)造高部位向構(gòu)造低部位砂體厚變化較大，表現(xiàn)為快速堆積的扇體特征，屬近岸水下扇沉積，儲(chǔ)層巖性比較復(fù)雜，主要以棕褐色油浸粉-細(xì)砂巖為主，夾灰綠色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、含礫砂巖和含螺生物灰?guī)r，局部見(jiàn)灰質(zhì)團(tuán)塊。泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)物含量較少，以孔隙-接觸式膠結(jié)為主。粒度分選系數(shù)為1.95，分選較差-中等，粒度中值0.30 mm。巖心分析儲(chǔ)層孔隙度平均29.3%，平均滲透率669×10-3μm2，屬于高孔中滲儲(chǔ)層?？v向上，沙一段自上而下可細(xì)分為三個(gè)韻律段，各韻律段砂體厚度5～10 m，三個(gè)韻律段間有不穩(wěn)定夾層發(fā)育，厚度一般1～3 m。其中，Es12韻律段為主力含油段。

單2塊沙一段自1986年10月蒸汽吞吐試采以來(lái)，共投產(chǎn)生產(chǎn)井23口，其中單采井共10口，合采井13口，多為Es34上返井，2008年皆因高含水、套損等原因相繼停產(chǎn)。截至2010年8月，單2塊沙一段累積注汽34.67×104t，累積產(chǎn)油9.44×104t，累積產(chǎn)水39.64×104t，累積油汽比0.27 t/t，采出程度僅為5.19%。同時(shí)，邊緣處油層由于一直無(wú)井控制，儲(chǔ)量基本未動(dòng)，具有較大的開(kāi)采潛力。因此，可通過(guò)常規(guī)水平井加鉆分支擴(kuò)大油層泄油面積，提高采油速度，降低鉆井和地面施工費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)該塊特稠油儲(chǔ)量的有效動(dòng)用。

2 分支水平井設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1 部署分支水平井位置優(yōu)選

根據(jù)單2塊沙一段油藏地質(zhì)特點(diǎn)及分支水平井的設(shè)計(jì)，確定了分支水平井的井位部署原則：①布井區(qū)靠近砂體邊緣，以便分支控制更多的邊際儲(chǔ)量；②具有一定的油層厚度(大于4 m)和單井控制儲(chǔ)量；③水平井段盡量平行構(gòu)造，或由構(gòu)造高部位向構(gòu)造低部位延伸。

2.2 分支水平井參數(shù)優(yōu)化及軌跡設(shè)計(jì)

本次分支水平井主要設(shè)計(jì)目的為動(dòng)用砂體邊緣等部位的特稠油邊際儲(chǔ)量，為充分發(fā)揮分支吞吐開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，在靠近砂體邊緣部位采用單側(cè)分支井技術(shù)，油層主體考慮后期轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)，靠近油層主體一側(cè)不打分支。在此基礎(chǔ)上，以單2塊沙一段實(shí)際油藏參數(shù)為基礎(chǔ)，利用CMG熱采數(shù)值模擬軟件，設(shè)計(jì)了油藏概念模型，對(duì)分支水平井單井各參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究。主要優(yōu)化參數(shù)有主支長(zhǎng)度、分支數(shù)量、分支角度、分支長(zhǎng)度、垂向位置等。分別采用了數(shù)值模擬法和半解析法對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

2.2.1 主支長(zhǎng)度優(yōu)化

分支水平井主支作為分支水平井的主要生產(chǎn)井段，其長(zhǎng)度的大小嚴(yán)重影響油藏的開(kāi)發(fā)效果。因此，假設(shè)分支數(shù)為2時(shí)，利用概念模型計(jì)算了主支長(zhǎng)度分別為200 m、250 m、300 m、400 m的分支水平井的開(kāi)發(fā)效果(表1)。結(jié)果表明：隨著主支長(zhǎng)度的增大，吞吐時(shí)間加長(zhǎng)，累積產(chǎn)油逐漸增加，但由于單井控制儲(chǔ)量不同，導(dǎo)致采出程度逐漸減小，單儲(chǔ)凈累油指標(biāo)則總體上變化不大。考慮采出程度、單儲(chǔ)凈累油以及井控程度，優(yōu)化確定分支水平井主支長(zhǎng)度為300 m。

2.2.2 分支數(shù)優(yōu)化

分支數(shù)量對(duì)井的產(chǎn)量也存在一定影響，分支數(shù)量過(guò)，多采油時(shí)易造成分支之間相互干擾。因此，考慮側(cè)分支等間距分布，假設(shè)主支長(zhǎng)度300 m，利用概念模型計(jì)算了分支數(shù)量為0、1、2、3、4時(shí)的開(kāi)發(fā)效果(表2)。結(jié)果表明：隨著分支數(shù)的增加，采出程度逐漸增加，但凈產(chǎn)油量增大到一定程度后反而有所減小，當(dāng)分支數(shù)為2～3個(gè)時(shí)，凈產(chǎn)油量最大，同時(shí)考慮各分支增油量，推薦側(cè)分支水平井分支數(shù)為2個(gè)。

2.2.3 分支角度優(yōu)化

表1 不同主支長(zhǎng)度蒸汽吞吐生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比情況

表2 不同分支數(shù)蒸汽吞吐生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比情況

分支角度是影響分支水平井形態(tài)的重要因素，隨著分支角度的增大，分支井的控制面積增加，同時(shí)隨著分支角度的加大，分支與主支、分支之間的干擾發(fā)生了變化。利用概念模型，選取4分支水平井進(jìn)行優(yōu)化，分支角度分別取15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、60°、75°。結(jié)果表明：隨著分支角度的增加，油井產(chǎn)能也增加，但分支角度超過(guò)45°后，產(chǎn)能增幅減少，同時(shí)鉆井難度很大，因此，分支角度控制在45°以?xún)?nèi)為宜。結(jié)合目前分支水平井鉆井技術(shù)和實(shí)際井網(wǎng)情況，推薦分支角度為20°。

2.2.4 分支長(zhǎng)度優(yōu)化

在以上優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了分支井眼長(zhǎng)度的優(yōu)化，假設(shè)分支數(shù)為2時(shí)，利用概念模型計(jì)算了60 m、100 m、120 m、150 m四個(gè)不同分支長(zhǎng)度的的開(kāi)發(fā)效果(表3)。結(jié)果表明：隨著分支長(zhǎng)度的增加，累產(chǎn)油增加，采出程度增加，但由于分支長(zhǎng)度增加，鉆井投資也增加，凈產(chǎn)油量表現(xiàn)出先增后減的規(guī)律，分支水平段長(zhǎng)度120～150 m較為合理。根據(jù)油藏的實(shí)際地質(zhì)情況，優(yōu)化分支長(zhǎng)度為140 m。

2.2.5 垂向位置優(yōu)化

表3 不同分支長(zhǎng)度蒸汽吞吐生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比情況

根據(jù)單2塊沙一段地質(zhì)認(rèn)識(shí)，Es12韻律段是本塊主力層，水平井縱向位置應(yīng)主要集中在Es12韻律段，因此，在CMG中進(jìn)行縱向位置優(yōu)化時(shí)，模型中將Es12韻律段縱向上細(xì)分為4個(gè)模擬層，Es11韻律段和Es13韻律段各一個(gè)模擬層。水平井在油層中的最佳位置，應(yīng)是油層在縱向上動(dòng)用程度、注入熱能利用率及采收率最高位置。因此，除了考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)程度和韻律性外，還應(yīng)考慮由于注入蒸汽的超覆作用，以及稠油的重力泄油和向蓋層、底層的熱損失等因素。經(jīng)數(shù)模計(jì)算分支水平井段位于4號(hào)層時(shí)熱采效果較好，推薦單2-支平1井位于Es12韻律段油層中部偏下，沙一段油層中下部。

通過(guò)以上綜合研究分析，依據(jù)上述布井原則，結(jié)合工區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育情況，在單2塊沙一段油層邊緣部位部署了7口分支水平井。

3 實(shí)施效果及建議

根據(jù)單2塊沙一段實(shí)際情況和地質(zhì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了該塊第一口分支水平井單2-支平1井的實(shí)鉆，該井鉆井歷時(shí)17天順利完鉆。實(shí)際完鉆主干段長(zhǎng)318 m，第一分支長(zhǎng)143 m，第一分支長(zhǎng)144 m，總油層進(jìn)尺596.5 m。設(shè)計(jì)該井1131.5 m進(jìn)入油層，實(shí)際進(jìn)入油層的深度是1 130.8 m，僅相差0.7 m。通過(guò)該分支水平井的實(shí)施，可控制含油面積0.13 km2，儲(chǔ)量18.2×104t，較常規(guī)水平井增加控制面積0.03 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量5.5×104t，增加可采儲(chǔ)量1.9×104t。該井第一年設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3 000 t，實(shí)際第一年產(chǎn)量為3 230 t，其中，初期產(chǎn)能達(dá)到25.3 t/d，是周?chē)ㄏ蚓?.7倍，為同層位普通水平井的1.3倍，提高采油速度2.2%，取得了較好的開(kāi)發(fā)效果。

通過(guò)以上綜合研究認(rèn)為，分支水平井順利實(shí)施的主要控制因素如下：

(1)針對(duì)工區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況，確定分支水平井的部署原則，篩選有利區(qū)域并進(jìn)行可行性論證。

(2)對(duì)油層開(kāi)展精細(xì)描述研究，落實(shí)油層的頂、底面微構(gòu)造特征及油層厚度展布規(guī)律，根據(jù)井位部署原則，優(yōu)選布井位置，以達(dá)到最好的開(kāi)發(fā)效果。

(3)要根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化論證分支水平井設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)，從而保證分支水平井的實(shí)鉆效果。

[1] 劉顯太.勝利油區(qū)水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2002，9(4)：45-47.

[2] 李健.魚(yú)骨狀分支水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010，10(13)：79-81.

[3] Joshi S D.Augmentation of well productivity using slant and horizontal wells [J].SPE15375，1986.

[4] 付兆輝，張衛(wèi)平，陳發(fā)景，等.分支水平井在渤海灣盆地埕島油田的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2008，30(2)：346-350.

[5] 孫洪衛(wèi).單家寺油田單2塊沙一段特稠油油藏開(kāi)發(fā)實(shí)踐[J].石油地質(zhì)與工程，2012，26(4)：85-87.

編輯：劉洪樹(shù)

1673-8217(2015)03-0098-03

2014-12-02

劉西雷，工程師，1983年生，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專(zhuān)業(yè)，2012年獲得中國(guó)石油大學(xué)(華東)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)工程碩士學(xué)位，現(xiàn)從事精細(xì)油藏描述工作。

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