張舒琴

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

一種泄油半徑計算方法及其在冷西低滲油藏井位部署中的應(yīng)用

張舒琴

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

根據(jù)儲層壓裂改造后易在井筒兩翼產(chǎn)生主裂縫橢圓滲流場的機理，通過求得低滲油藏啟動壓力梯度和裂縫方位，可以確定泄壓半徑的大小，從而可得到充分控制油藏的井網(wǎng)井距與排距。利用該方法對冷西油藏的泄油半徑進行了確定，并部署了新的開發(fā)井位。該方法能有效解決低滲透油藏開發(fā)采用規(guī)則井網(wǎng)難以有效控制儲量的問題，對后期注水參數(shù)的確定也具有一定指導意義。

低滲透油藏；泄油半徑；冷西油田

低滲油藏的地層流體在多孔介質(zhì)中滲流速度很低，其滲流規(guī)律不再符合達西定律，為偏離原點的非達西非線性滲流[1-2]。其滲流方程必須考慮啟動壓力，這已經(jīng)得到國內(nèi)眾多專家與現(xiàn)場實踐認可。啟動壓力存在使得油井有一定的泄油半徑，泄油半徑內(nèi)的驅(qū)替壓力梯度大于啟動壓力梯度，流體能進行有效流動；反之泄油半徑外流體不能進行有效流動。泄油半徑在井位部署中對井距的設(shè)計十分重要，井距一般為泄油半徑的兩倍左右，如果井距大于兩倍泄油半徑，儲量損失變大；如果井距小于兩倍泄油半徑，會出現(xiàn)井間干擾，影響生產(chǎn)效果。

低滲油藏油井一般都采用壓裂投產(chǎn)，壓裂之后的油井滲流區(qū)域近似橢圓，沿著裂縫方向為橢圓長軸，垂直裂縫方向為橢圓短軸。與壓裂前圓形滲流區(qū)域不同 ，橢圓滲流區(qū)域，需要同時確定橢圓短軸與長軸。針對現(xiàn)場實際情況，本文借鑒前人的經(jīng)驗，利用一種較簡單實用的方法確定泄油半徑，為低滲油藏井位二次部署井距的設(shè)計提供可靠依據(jù)。

1 泄油半徑計算方法

對于低滲油藏，需要通過壓裂進行儲層改造才能取得較好的生產(chǎn)效果。文獻[3]指出，低滲油層直井壓裂后，裂縫周圍滲流區(qū)域形狀近似為橢圓(圖1)，且橢圓短半軸為未壓裂井泄油半徑OB，裂縫半長為橢圓中心到橢圓焦點的距離OC[3]。泄油半徑距離長短受啟動壓力梯度大小影響，因此泄油半徑的計算需要先確定啟動壓力梯度大小，再確定橢圓短半軸OB長度，最后確定橢圓長半軸OA長度。

圖1 壓裂縫橢圓滲流示意圖

1.1 啟動壓力梯度計算方法

前人對啟動壓力梯度計算方法有很多種，包括實驗法、試井解釋法、數(shù)學模型法、同類油田類比法[4-6]等多種方法。文獻[7]指出，典型非達西滲流曲線總共分3段，也代表了3種不同的滲流狀態(tài)(圖2)。定義(△P/L)a為最小啟動壓力梯度，(△P/L)b為擬啟動壓力梯度。

實驗法：傳統(tǒng)的壓差流量法是只能測得def段(圖2)，利用這段直線的延長線與壓力梯度軸的交點來確定擬啟動壓力梯度大小；也可以通過毛細管平衡法實驗直接測得最小啟動壓力梯度；還可以通過多個室內(nèi)物理實驗回歸得到啟動壓力梯度與黏度、滲透率的關(guān)系式，根據(jù)回歸關(guān)系式求取。

試井解釋法：采用雙對數(shù)圖版擬合方法進行解釋得到啟動壓力梯度，但是需要注意要與常規(guī)油藏封閉外邊界進行區(qū)分。

圖2 典型非達西滲流特征曲線

數(shù)學模型法：利用數(shù)學模型求取啟動壓力梯度的方法很多，各位學者假設(shè)條件不一致：滲流相是單相還是多相、滲流狀態(tài)是穩(wěn)態(tài)還是非穩(wěn)態(tài)以及擬穩(wěn)態(tài)、是否考慮邊界、是否考慮垂向非均質(zhì)以及平面非均質(zhì)等等眾多因素。這些條件導致數(shù)學模型方法求解十分困難，對現(xiàn)場工作人員理論水平要求較高。

同類油田類比法：利用地質(zhì)條件接近的同類油藏實驗成果，回歸啟動壓力梯度與滲透率關(guān)系式，根據(jù)油藏滲透率得到啟動壓力梯度。

1.2 橢圓短半軸計算方法

低滲油藏采用天然能量開發(fā)居多，進入天然能量開發(fā)后期，單井綜合含水一般較低，因此計算泄油半徑時假設(shè)如下：只考慮井處于穩(wěn)定情況下的滲流，流體為單相滲流，圓形均質(zhì)油藏。

由于井徑相對泄油半徑無窮小，可以忽略不計，結(jié)合文獻[7]～[9]得到泄油半徑計算公式：

(1)

其中：re——泄油半徑，m；Pe——地層壓力,MPa；Pw——井底流壓,MPa；G——啟動壓力梯度,MPa/m。

1.3 橢圓長半軸計算方法

計算得到泄油半徑就相當于確定了橢圓的短半軸，文獻[3]指出裂縫半長端點為橢圓的焦點。由數(shù)學理論可知，橢圓的焦點為橢圓軌跡上任意一點到兩個焦點的距離之和為常數(shù)，根據(jù)橢圓的焦點公式，確定橢圓長半軸的距離為：

OA2=OB2+OC2

(2)

2 泄油半徑計算方法應(yīng)用

冷西油藏位于冷家堡油田西南部，本次研究區(qū)域為冷46-冷3井區(qū)，該區(qū)構(gòu)造面積約19.9 km2，目的層為沙三層段。該油藏儲層為重力流沉積，平均滲透率5.5×10-3μm2，平均孔隙度17.1%，為低孔低滲油藏。該區(qū)1994年大規(guī)模投入開發(fā)以來，受油藏埋藏深大、儲層條件差、地層能量不足等因素影響，開發(fā)矛盾日益突出，需要在該區(qū)塊開展儲層二次評價研究，進行井位部署。泄油半徑的確定能夠為低滲油藏的井位部署指明方向：在未動用、壓力保持較好、儲層物質(zhì)基礎(chǔ)較好的區(qū)域進行部署。

2.1 確定啟動壓力梯度

利用遼河油田低滲典型油藏實驗求得的啟動壓力梯度與滲透率關(guān)系曲線回歸擬合公式(圖3)，求出冷西油藏啟動壓力梯度G為0.268 MPa/m。

圖3 冷西油田啟動壓力梯度與滲透率關(guān)系

2.2 確定橢圓短半軸

冷西油藏在油田開發(fā)初期進行了18井次壓力測試，得到了縱向上不同層、平面上不同部位原始地層壓力分布狀況(表1)。根據(jù)表1確定該區(qū)塊平均地層壓力為33.2 MPa。

表1 冷西油藏壓力測試數(shù)據(jù)

2005年分別對冷10-58-44井和冷75-52-46井進行泵下常溫長效井底流壓測試，測試結(jié)果表明，該塊井底流壓在2 MPa左右，換算到油層中流壓為5.3 MPa。根據(jù)上面數(shù)據(jù)，由式(1)求得橢圓短軸即垂直裂縫方向油井控制半徑為104 m。

2.3 確定橢圓長半軸

冷西油藏冷35塊共有4井次進行了微地震人共裂縫監(jiān)測以及2井次壓裂裂縫方向監(jiān)測，考慮到冷46-冷3井區(qū)物性差于冷35井區(qū)，確定人工裂縫縫長為80 m。

由式(2)求得橢圓長軸即沿裂縫方向油井控制半徑為131 m。

2.4 泄油半徑應(yīng)用情況

根據(jù)冷西油藏儲層二次評價研究結(jié)果，確定了直井井位部署的方向：老井未控制住區(qū)域，地層壓力保持較好區(qū)域，油層厚度較大區(qū)域，單井控制儲量較大區(qū)域。為了更好地控制油藏以及盡量避免老井泄壓干擾，沿著裂縫方向井距確定為260 m左右，垂直裂縫方向井距210 m左右。在V組冷161和冷10塊交界區(qū)域的油藏，具備上述四個部署原則，共部署5口直井。

3 結(jié)論

(1)本文為低滲油藏泄油半徑的確定提供了簡單實用的計算方法。

(2)根據(jù)泄油半徑數(shù)據(jù)，在低滲油藏V組未動用、單井控制儲量較大區(qū)域部署5口直井。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)01-0131-03

2014-08-12

張舒琴，工程師，1984年生，2010年畢業(yè)于西南石油大學油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油藏工程研究工作。

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