趙云飛 王 剛 桂東旭 華方奇 楊文敏 余碧君
(1.中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江 大慶 163712;2.中國石油大慶油田有限責任公司開發(fā)事業(yè)部,黑龍江 大慶 163002)
大慶油田經(jīng)過長期深度開發(fā)[1-3],長垣水驅(qū)整體進入特高含水后期、化學(xué)驅(qū)轉(zhuǎn)入中低滲透油藏、外圍油田進入非常規(guī)的開發(fā)階段,效益建產(chǎn)潛力不斷縮減。目前產(chǎn)能建設(shè)項目存在多種驅(qū)替方式與開采方式并存、建產(chǎn)規(guī)模小且分布零散的特點,同時產(chǎn)能建設(shè)項目地面實施與城市建設(shè)、環(huán)保區(qū)[4]及農(nóng)田用地的矛盾日益突出,在產(chǎn)能建設(shè)項目方案設(shè)計、投資測算、效果評價上存在諸多復(fù)雜性。
油氣田產(chǎn)能建設(shè)是將油氣儲量資源通過前期項目優(yōu)化設(shè)計、方案論證評價、布井鉆井、射孔完井、作業(yè)投產(chǎn)和地面工程建設(shè)等工作轉(zhuǎn)化為油氣生產(chǎn)能力的一項重要生產(chǎn)活動,是油氣田可持續(xù)發(fā)展的重要保證[5]。在項目實施過程中因受到儲層地質(zhì)認識、工程技術(shù)及地面條件等多種因素的影響,實際新建產(chǎn)能與開發(fā)方案設(shè)計存在一定的差異,需要對實際新建原油生產(chǎn)能力進行核定,即新建原油生產(chǎn)能力標定。原油生產(chǎn)能力標定的準確性尤為關(guān)鍵,是實現(xiàn)油田長期高效開發(fā)的前提條件,標定過高或過低都不能客觀地反映出新增原油生產(chǎn)能力,給產(chǎn)能項目的綜合效果評價[6]、開發(fā)規(guī)劃的產(chǎn)量測算、產(chǎn)能投資的指標測算[7]都帶來了很大影響。中國石化于2001、2006和2010年分別下發(fā)和補充完善了《中國石化原油生產(chǎn)能力核定管理規(guī)定》,以指導(dǎo)和規(guī)范產(chǎn)能核定工作;2013年初發(fā)布了中國石化企業(yè)標準《原油生產(chǎn)能力核定技術(shù)要求》(Q/SH 0502—2013),以進一步指導(dǎo)和規(guī)范產(chǎn)能核定工作[8]。中國石油新疆油田(2006年)、冀東油田(2009年)、大港油田(2014年)等也制定了產(chǎn)能建設(shè)及實施成效分析細則等管理規(guī)定,但尚未形成統(tǒng)一的新建原油生產(chǎn)能力標定方法。
近年來,大慶油田通過規(guī)范不同油藏類型、開發(fā)方式的產(chǎn)能分類方法,建立了單井與產(chǎn)能區(qū)塊匹配的映射關(guān)系,加強已建產(chǎn)能區(qū)塊效果跟蹤分析評價,深化產(chǎn)能相關(guān)匹配指標的變化規(guī)律研究,發(fā)展建立了開發(fā)后期分類油藏新建原油生產(chǎn)能力的標定方法,實現(xiàn)原油產(chǎn)能與產(chǎn)量聯(lián)動,產(chǎn)能標定結(jié)果反映油田新井實際生產(chǎn)能力。
新建原油生產(chǎn)能力是指在一定的開采方式下,生產(chǎn)井以設(shè)計的工作制度生產(chǎn),考慮生產(chǎn)井所能達到的生產(chǎn)時率,在油田全面投產(chǎn)后,全部生產(chǎn)井所應(yīng)達到的年產(chǎn)油量[9]。通常理解為新井投產(chǎn)后第1完整年年產(chǎn)油量或自然年第2年年產(chǎn)油量,因此按照新建產(chǎn)能=油井數(shù)×平均單井日產(chǎn)油量×生產(chǎn)時間(以天為單位)的算法進行計算。
根據(jù)新建產(chǎn)能的計算方法,油井數(shù)、平均單井日產(chǎn)油量及生產(chǎn)時間是關(guān)鍵的3要素。目前大慶油田產(chǎn)能類型多樣且建產(chǎn)對象品質(zhì)差,油井投產(chǎn)后無穩(wěn)定生產(chǎn)階段,雖然通過多區(qū)塊統(tǒng)計分析能夠明確不同類型區(qū)塊總體的產(chǎn)量遞減規(guī)律,但是相同類型內(nèi)不同區(qū)塊的產(chǎn)量遞減規(guī)律差異較大,對單一區(qū)塊進行產(chǎn)能標定時產(chǎn)量遞減情況難以把握。因年度開發(fā)指標及生產(chǎn)建設(shè)等實際工作的需要,新建原油生產(chǎn)能力標定需在投產(chǎn)當年來完成,而不是投產(chǎn)后第2年來標定,對各個產(chǎn)能項目單獨進行產(chǎn)能標定時,由于新投產(chǎn)井計產(chǎn)時間未達到1個完整年,平均單井日產(chǎn)油量及生產(chǎn)時間的取值面臨很大困難。
依據(jù)大慶油田產(chǎn)能建設(shè)的特點及已建產(chǎn)區(qū)塊的經(jīng)驗總結(jié),參數(shù)的選取范圍及標準具體如下。
油井數(shù):標定的范圍為標定年度實際投產(chǎn)的所有油井。其中,化學(xué)驅(qū)返層區(qū)塊按老井補孔井數(shù)標定,水驅(qū)區(qū)塊老井利用井不參與標定。
平均單井日產(chǎn)油量:新井投產(chǎn)后第1完整年年產(chǎn)油量或第2自然年年產(chǎn)油量與油井總井數(shù)和生產(chǎn)時間的比值?,F(xiàn)階段采取以下4種情形初步確定平均單井日產(chǎn)油量:一是投產(chǎn)時間較長的井,按相對穩(wěn)定產(chǎn)量選值(前3個月);二是投產(chǎn)時間短,產(chǎn)量波動大或處于壓裂返排期的井,根據(jù)鉆遇情況,按照方案設(shè)計及鄰近區(qū)塊的類比法取值[10];三是化學(xué)驅(qū)新鉆井區(qū)塊初期單井日產(chǎn)油量取空白水驅(qū)階段初期單井日產(chǎn)油量,化學(xué)驅(qū)返層老井利用區(qū)塊取新油層補孔初期單井日產(chǎn)油量;四是水平井因排采工作制度不同,采用投產(chǎn)后的高峰單井日產(chǎn)油量。
生產(chǎn)時間:按照第1完整年實際生產(chǎn)時率確定。目前大慶油田油井開采方式主要是機械采油(大部分為抽油機井),基本無自噴采油及稠油熱采,考慮作業(yè)及其他日常維護性工作,生產(chǎn)時間一般取300 d。
根據(jù)大慶油田產(chǎn)能建設(shè)開發(fā)現(xiàn)狀,綜合考慮儲量類別、開發(fā)方式、油藏類型及井型,建立劃分標準,確定2大類6種產(chǎn)能類型(表1)。
表1 大慶油田產(chǎn)能建設(shè)項目類型Table 1 Classification of productivity construction projects of Daqing Oilfield
為客觀反映實際投產(chǎn)井新建原油生產(chǎn)能力,選取近年投產(chǎn)井作為研究對象。注水開發(fā)和彈性開發(fā)產(chǎn)能區(qū)塊選用2016—2020年新投產(chǎn)井,共計6 426口;化學(xué)驅(qū)產(chǎn)能區(qū)塊為體現(xiàn)化學(xué)驅(qū)替全周期開發(fā)效果,選用2013—2020年投產(chǎn)井,共計6 556口。天然能量開發(fā)產(chǎn)能區(qū)塊因初期無能量補充而導(dǎo)致產(chǎn)量遞減大,化學(xué)驅(qū)產(chǎn)能區(qū)塊空白水驅(qū)6—12個月注化學(xué)藥劑,注劑后6個月左右產(chǎn)量逐步上升,天然能量開發(fā)和化學(xué)驅(qū)產(chǎn)能區(qū)塊第2自然年產(chǎn)量不能準確反映真實新建原油生產(chǎn)能力,所以統(tǒng)一采用第1完整年算法統(tǒng)計分析。首先建立單井與產(chǎn)能區(qū)塊、產(chǎn)能類型的映射關(guān)系,再將不同井型的單井按投產(chǎn)時間拉齊,統(tǒng)計分析第1完整年內(nèi)的平均單井日產(chǎn)油量,及生產(chǎn)時間的情況,可以避免各類井投產(chǎn)時間不同及當年產(chǎn)量貢獻不同的影響。
產(chǎn)能標定符合程度即標定的產(chǎn)能與第1完整年產(chǎn)能的符合程度,是衡量標定產(chǎn)能執(zhí)行效果的參數(shù)。從統(tǒng)計結(jié)果看(表2),整體上單井日產(chǎn)油量、生產(chǎn)時間符合程度分別為90.5%和100.2%,建成產(chǎn)能符合程度90.8%,因此采用初期單井日產(chǎn)油量與生產(chǎn)時間取300 d的標定產(chǎn)能方法合理可行。雖然總體標定產(chǎn)能與實建產(chǎn)能符合程度較高,但不同產(chǎn)能類型的符合程度差異較大,老區(qū)優(yōu)于新區(qū),直、斜井優(yōu)于水平井,化學(xué)驅(qū)優(yōu)于水驅(qū)、優(yōu)于彈性開采。
表2 標定產(chǎn)能與投產(chǎn)后第1完整年產(chǎn)能對比結(jié)果Table 2 Comparison results of calibrated productivity vs.first full-year productivity
2.3.1 已開發(fā)區(qū)
由于儲層條件相對較好,注采關(guān)系相對完善,投產(chǎn)后月遞減水平較低,單井日產(chǎn)油量、生產(chǎn)時間符合程度較高,分別為95.5%、104.6%,標定產(chǎn)能的符合程度為99.9%(圖1)。整體上看,第1完整年實際與標定產(chǎn)能基本一致,但從產(chǎn)能類型上看,三元復(fù)合驅(qū)、聚合物驅(qū)等化學(xué)驅(qū)符合程度高于老區(qū)加密調(diào)整?!笆濉逼陂g,大慶油田已開發(fā)老區(qū)新建產(chǎn)能占比61.2%,對總體符合程度影響較大。
圖1 已開發(fā)區(qū)第1完整年實際與標定產(chǎn)能符合程度Fig.1 Conformity degree between actual productivity and calibrated productivity of developed areas in the first full year
2.3.1 .1長垣油田中高滲透油藏加密
長垣油田是大型陸相非均質(zhì)多層砂巖油田[11],發(fā)育薩爾圖、葡萄花和高臺子油層,縱向?qū)訑?shù)多,層間和平面非均質(zhì)性強,油田開發(fā)經(jīng)歷多次布井和調(diào)整后,建產(chǎn)對象逐步轉(zhuǎn)向過渡帶加密和局部區(qū)塊的層系井網(wǎng)調(diào)整,產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模及對象品質(zhì)明顯下降。采用初期單井日產(chǎn)油量(前3個月均水平)與生產(chǎn)時間取300 d的標定方法,產(chǎn)能符合程度達到93.8%。
2.3.1 .2外圍油田低滲透油藏加密
外圍低滲透油田多發(fā)育窄小河道砂體及物性較差的薄層席狀砂。目前一次加密已完成,薩、葡油層加密區(qū)塊建產(chǎn)對象轉(zhuǎn)向靈活點狀、多井型協(xié)同動用及結(jié)合外擴控砂加密,扶楊油層加密區(qū)塊建產(chǎn)對象轉(zhuǎn)向2次加密及結(jié)合縫網(wǎng)壓裂協(xié)同動用加密。采用初期單井日產(chǎn)油量(前3個月均水平)與生產(chǎn)時間取300 d的標定方法,產(chǎn)能符合程度達到90.1%。
2.3.1 .3喇、薩、杏油田三次采油
聚合物驅(qū)開發(fā)對象主要為喇、薩、杏南部一類油層及北部二類油層,建產(chǎn)方式為新鉆井與上(下)返層2種方式[12]。三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)對象主要為杏樹崗油田北部開發(fā)區(qū)一類油層及薩爾圖油田二類油層,建產(chǎn)方式以新鉆井、新鉆井與利用其他層系井組合方式為主。井網(wǎng)方式以五點法井網(wǎng)為主。
三元復(fù)合驅(qū)與聚合物驅(qū)整體上全周期的指標變化具有統(tǒng)一規(guī)律(圖2),通過投產(chǎn)井進行驗證,投產(chǎn)時間拉齊統(tǒng)計第1完整年產(chǎn)油量(未見效階段)與標定產(chǎn)能基本一致,高峰期階段年產(chǎn)油量可達到標定產(chǎn)能的1.86~1.87倍。若按照投注化學(xué)劑時間拉齊或高峰期階段疊加統(tǒng)計,不同區(qū)塊高峰期見效階段、含水降幅和增油倍數(shù)的差異均較大,高峰期產(chǎn)能為空白期產(chǎn)能的1.5~4.0倍;隨著化學(xué)驅(qū)對象轉(zhuǎn)移至二類B油層、三類油層及聚驅(qū)后等新儲層類型,化學(xué)驅(qū)開發(fā)效果差異進一步加大,按見效高峰期標定產(chǎn)能難度較大;同時考慮與歷史數(shù)據(jù)保持一致性,新建產(chǎn)能采用空白水驅(qū)產(chǎn)能進行標定,其中新鉆井區(qū)塊采用空白水驅(qū)階段初期單井日產(chǎn)油量進行標定,返層老井利用區(qū)塊取新油層補孔初期單井日產(chǎn)油量進行標定。統(tǒng)計分析結(jié)果表明,聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)標定產(chǎn)能的符合程度分別為97.3%和107.6%。
圖2 長垣油田三次采油區(qū)塊不同時間的單井日產(chǎn)油量Fig.2 Daily oil production of single well at different time in tertiary recovery blocks of Placantiline oilfield
另外,化學(xué)驅(qū)產(chǎn)能項目地面設(shè)施按照方案設(shè)計的高峰年產(chǎn)能規(guī)模建設(shè),原油集輸、配制、調(diào)配、注入系統(tǒng)等可依托性差,油管防腐防垢要求高,特別是污水處理難度大、工藝復(fù)雜,建設(shè)投資遠高于水驅(qū),在測算百萬噸產(chǎn)能投資時,建議采用受效高峰期1個完整年的年產(chǎn)能力進行測算。
2.3.2 未開發(fā)區(qū)
未開發(fā)新區(qū)建成產(chǎn)能符合程度僅為80.5%(圖3),低于已開發(fā)老區(qū)產(chǎn)能近20百分點。其中,常規(guī)油3項指標符合率相對較高,單井日產(chǎn)油量、生產(chǎn)時間、標定產(chǎn)能的符合程度分別為88.1%、101.8%和89.7%;致密油由于現(xiàn)階段采用彈性開采,補能提采等相關(guān)技術(shù)正在攻關(guān)尚未取得較大進展,月均遞減幅度較大(水平井高于直井、斜井),單井日產(chǎn)油量符合程度為82.0%,生產(chǎn)時間符合程度93.0%,標定產(chǎn)能符合程度77.0%。“十三五”期間,未開發(fā)新區(qū)產(chǎn)能占比38.8%,對大慶油田總體符合程度影響相對較?。弧笆奈濉奔耙院?,建產(chǎn)潛力逐漸以未開發(fā)新區(qū)為主,對總體符合程度影響將逐步上升。
圖3 未開發(fā)區(qū)第1完整年實際與標定產(chǎn)能符合程度Fig.3 Conformity degree between actual productivity and calibrated productivity of undeveloped areas in the first full year
2.3.2 .1常規(guī)油
松遼盆地北部中淺層上部為黑帝廟、薩爾圖、葡萄花3個含油組合,主要為三角洲沉積環(huán)境,發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、席狀砂微相。具有河道窄?。▽挾纫话銥?00~300 m)、單層砂體厚度?。ㄒ话銥?.5~3.0 m)、儲層非均質(zhì)性強、油水關(guān)系復(fù)雜(同層儲量占比達64.1%)的特點。“十三五”以來,基于全藏理念,深化油藏邊界精細刻畫研究,依據(jù)油藏規(guī)模,確定規(guī)則反九點面積或按砂布井的靈活井網(wǎng)形式,形成“整體、分步、單井試采”快速建產(chǎn)模式,采取油井常規(guī)壓裂措施改造提產(chǎn)、注水補能方式開發(fā)。采用初期單井日產(chǎn)油量(前3個月均水平)與生產(chǎn)時間取300 d的標定方法標定的產(chǎn)能符合程度較高,達到90%左右。
2.3.2 .2致密油
松遼盆地北部致密油藏受多物源沉積控制,縱向上儲層多層發(fā)育,甜點局部富集[13]。具有多層、厚度薄、分布零散的特征(全井砂巖厚度4~55 m,發(fā)育3~13層,單層砂體厚度集中在1.2~4.2 m),主要發(fā)育主力層河道砂、主薄層河道砂錯疊、薄層分流河道砂疊置3種砂體組合類型,儲層孔隙喉道半徑小,原油氣油比低,流動性較差[14-15]。按照非常規(guī)開發(fā)理念,開展分區(qū)優(yōu)化、組合施策、一體化設(shè)計[16],建立平臺水平井、從式直井、直平聯(lián)合3種定制建產(chǎn)模式,初步形成全生命周期效益開發(fā)技術(shù),創(chuàng)新項目管理模式,技術(shù)與管理雙輪驅(qū)動,支撐致密油規(guī)模效益建產(chǎn)。
致密油采用大規(guī)模壓裂開發(fā),壓裂后返排達到產(chǎn)量高峰后,產(chǎn)量遞減較快,導(dǎo)致標定產(chǎn)能符合程度較低,其中直斜井達到產(chǎn)量高峰后月均遞減5.0%,標定產(chǎn)能符合程度77.2%;水平井達到產(chǎn)量高峰后月均遞減10.1%,標定產(chǎn)能符合程度76.4%。
通過確定的分類產(chǎn)能符合程度,可以得到分類新建原油生產(chǎn)能力的計算方法,即為油井數(shù)、平均單井日產(chǎn)油量、生產(chǎn)時間和標定產(chǎn)能符合程度的乘積。其中,油井數(shù)、平均單井日產(chǎn)量、生產(chǎn)時間的取值與原標定方法相同,標定產(chǎn)能符合程度實質(zhì)為單井日產(chǎn)油量符合程度與生產(chǎn)時間符合程度的乘積,不同產(chǎn)能類型不同井型取值不同(表3),已開發(fā)區(qū)(長垣油田)中高滲透加密直井、斜井取94%,已開發(fā)區(qū)(外圍油田)低滲透加密直井、斜井取90%,已開發(fā)區(qū)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)直斜井分別取97%、108%,未開發(fā)新區(qū)常規(guī)油直斜井和水平井分別取87%和91%,未開發(fā)新區(qū)致密油直井、斜井和水平井分別取77%和76%。
表3 不同類型產(chǎn)能區(qū)塊標定產(chǎn)能符合程度Table 3 Conformity degree of calibrated productivity of different productivity types blocks
A區(qū)塊屬于未開發(fā)區(qū)常規(guī)油產(chǎn)能區(qū)塊,處于長垣外圍西部齊家-古龍凹陷新肇鼻狀構(gòu)造西北翼,發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、席狀砂沉積,為構(gòu)造背景下的巖性油藏,油水分布以上油下水或同層為主,油氣在構(gòu)造高部位相對富集。采用400 m×200 m菱形反九點面積井網(wǎng)注水開發(fā),設(shè)計開發(fā)井115口(油井86口、水井29口),平均單井日產(chǎn)油2.4 t,建成產(chǎn)能6.19×104t。2018年5—12月油井直斜井采用常規(guī)壓裂陸續(xù)投產(chǎn),累計投產(chǎn)油水井110口(油井82口,水井28口)。第1完整年平均單井日產(chǎn)油2.0 t、生產(chǎn)時間298 d、年產(chǎn)油596.0 t。若按原產(chǎn)能標定方法,選取投產(chǎn)時間較長的井前3個月平均單井日產(chǎn)油2.3 t,生產(chǎn)時間取300 d,標定單井產(chǎn)能為690.0 t;按照本文確定的分類產(chǎn)能標定方法,符合程度取87%,則標定單井產(chǎn)能為600.3 t。與第1完整年年產(chǎn)油量對比,分類產(chǎn)能標定方法更接近實際生產(chǎn)能力,準確性提高了12.9百分點,達到了99.3%。
B區(qū)塊屬于已開發(fā)區(qū)三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)能區(qū)塊,開采層系為長垣薩爾圖油田南部薩Ⅱ7—薩Ⅱ14油層,采用新鉆井與葡Ⅰ1—葡Ⅰ4油層聚驅(qū)井綜合利用相結(jié)合的布井方式,形成110 m注采井距五點法面積井網(wǎng)。開發(fā)井617口,采出井316口,注入井301口,其中新鉆油井301口、注入井160口。投產(chǎn)后空白水驅(qū)第1完整年平均單井日產(chǎn)油量2.28 t、生產(chǎn)時間308 d、年產(chǎn)油702.2 t。若按原產(chǎn)能標定方法,選取投產(chǎn)時間較長的井前3個月平均單井日產(chǎn)油量2.42 t,生產(chǎn)時間取300 d,標定單井產(chǎn)能為726.0 t。按照本文確定的分類產(chǎn)能標定方法,符合程度取97%,則標定單井產(chǎn)能為704.2 t。與第1完整年年產(chǎn)油對比,分類產(chǎn)能標定方法更接近實際生產(chǎn)能力,準確性提高了3.0百分點,達到了99.7%。
C區(qū)塊屬于未開發(fā)區(qū)致密油產(chǎn)能區(qū)塊,處于長垣外圍西部齊家-古龍凹陷龍虎泡階地,扶余油層發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、席狀砂沉積,各期砂體在平面上相互交織錯疊連片。以井縫控藏、少井高產(chǎn)及效益最大化為原則,根據(jù)儲層品質(zhì)差異,確定合理井網(wǎng)和壓裂規(guī)模,一類區(qū)采用500 m×300 m井網(wǎng),二、三類區(qū)采用600 m×300 m井網(wǎng),設(shè)計開發(fā)直斜井290口、產(chǎn)能24.23×104t。陸續(xù)大規(guī)??p網(wǎng)壓裂投產(chǎn)213口井,第1年完整年平均單井日產(chǎn)油2.20 t、生產(chǎn)時間305 d、年產(chǎn)油671.0 t。若按原產(chǎn)能標定方法,選取投產(chǎn)時間較長的井見油后3個月平均單井日產(chǎn)油2.95 t,生產(chǎn)時間取300 d,標定單井產(chǎn)能為885.0 t;按照本文確定的分類產(chǎn)能標定方法,符合程度取77%,則標定單井產(chǎn)能為681.5 t。與第1完整年年產(chǎn)油對比,分類產(chǎn)能標定方法更接近實際生產(chǎn)能力,準確性提高了22.6百分點,達到了98.5%。
(1)原標定方法計算的產(chǎn)能與實際建成產(chǎn)能符合程度高,但不同類型產(chǎn)能標定的符合程度差異大(76%~108%),已開發(fā)區(qū)高于未開發(fā)區(qū),直井、斜井高于水平井,化學(xué)驅(qū)高于水驅(qū)、高于彈性開采。
(2)本方法及關(guān)鍵參數(shù)取值適合于現(xiàn)階段大慶油田分類產(chǎn)能區(qū)塊原油新建生產(chǎn)能力標定。若建產(chǎn)對象、開發(fā)方式等發(fā)生改變,分類產(chǎn)能標定計算方法也應(yīng)進行動態(tài)調(diào)整。
(3)本次統(tǒng)計分析樣本數(shù)據(jù)多,結(jié)果可靠性高,計算方法操作性強,能夠真實反映原油新建生產(chǎn)能力。