董國(guó)棟 喬南方 杜亞峰 張 興 章 旭 李 洋

(1.長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，西安 710021;2.長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000)

隨著油氣資源勘探開發(fā)程度的深入，低滲透油藏越來越引起人們的重視。水平井作為低滲透油藏開發(fā)已取得了良好的開發(fā)效果。伴隨著國(guó)內(nèi)外低滲透油藏水平井開發(fā)的進(jìn)行，在水平井開發(fā)油藏的優(yōu)選、開發(fā)井網(wǎng)設(shè)計(jì)、水平井注水研究、產(chǎn)能預(yù)測(cè)和完井技術(shù)等方面的研究已取得了一些成果，為進(jìn)一步勘探開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 水平井開發(fā)研究現(xiàn)狀

1.1 油藏的優(yōu)選

不同地區(qū)由于低滲透油藏特征不同，水平井開發(fā)的適應(yīng)性條件存在差異。許房燕等人通過對(duì)寶浪油田低滲油藏實(shí)鉆的2口水平采油井研究表明，水平井適合底水或氣頂發(fā)育、裂縫分布廣泛、砂體延伸長(zhǎng)且連通性好的油藏［1］;趙靜等人對(duì)吉林油田低滲油藏水平井開發(fā)條件進(jìn)行了量化，認(rèn)為篩選的標(biāo)準(zhǔn)主要包括儲(chǔ)層滲透率不小于3×10-3μm2、油層有效厚度不小于3 m、地層系數(shù)不小于0.5×10-3μm2/(mPa·s)、油層壓力與原始?jí)毫Ρ戎敌∮?.5的分布穩(wěn)定且連通性好的油藏［2］;劉新菊等人研究認(rèn)為滲透率大于1×10-3μm2、中值壓力小于3.05 MPa、孔吼均值大于0.51 μm、砂體連通性好的低滲透油藏適合水平井開發(fā)［3］。

綜上所述，適合水平井開發(fā)的低滲透油藏應(yīng)包括儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，油層有效厚度相對(duì)較厚，砂體分布廣且連通性好等條件，尤其底水或氣頂及裂縫發(fā)育的低滲透油藏更利于水平井的開發(fā)。

1.2 開發(fā)井網(wǎng)模式設(shè)計(jì)

低滲透油藏開發(fā)水平井水平段延伸方向主要有與最大主應(yīng)力方向平行和垂直2種布井方式，前者適用于滲透率較高的油藏，后者對(duì)于滲透率較低的儲(chǔ)層開發(fā)效果更佳。

關(guān)于低滲透油藏水平井井網(wǎng)模式設(shè)計(jì)，前人已經(jīng)做過大量研究。目前，低滲透油藏水平井井網(wǎng)主要有純水平井井網(wǎng)和直井、水平井組合井網(wǎng)2種形式。孫致學(xué)等人通過對(duì)低滲透油藏水平井聯(lián)合井網(wǎng)模式研究表明，單純的水平井井網(wǎng)，平行交錯(cuò)五點(diǎn)井網(wǎng)較佳，而對(duì)于直井注水、水平井采油的聯(lián)合井網(wǎng)，采用五點(diǎn)井網(wǎng)型式開發(fā)效果好［4］;周賢文等人研究認(rèn)為五點(diǎn)混采井網(wǎng)、五點(diǎn)式井網(wǎng)、五點(diǎn)行列井網(wǎng)開發(fā)效果好，適用性較強(qiáng)［5］。

不同區(qū)塊由于油藏特征的不同，開發(fā)井網(wǎng)模式存在差異，研究中應(yīng)結(jié)合數(shù)值模擬和實(shí)際開發(fā)效果，針對(duì)不同油藏制定不同井網(wǎng)模式。

1.3 水平井注水研究

水平井注水具有注入啟動(dòng)壓力低、注水井段長(zhǎng)、線性驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)［6］，因此可以增加波及系數(shù)和驅(qū)油效率，從而改善油藏的開發(fā)效果，尤其對(duì)于儲(chǔ)層比較薄，井網(wǎng)稀且油水流度低的稀油油藏開發(fā)效果更佳［7］。國(guó)內(nèi)塔里木油田利用雙臺(tái)階水平井注水技術(shù)對(duì)哈得薄砂層油藏進(jìn)行了開發(fā)，并取得了良好的應(yīng)用效果，目前已形成年產(chǎn)30萬t油氣田［8］。

水平井注水同時(shí)面臨很多問題，比如水平井注水較直井成本高，注入水突破后很難調(diào)控［5］，水平井注水的儲(chǔ)層要求縱向上相對(duì)均質(zhì)，對(duì)于存在隔層的儲(chǔ)層，在采用單支注水時(shí)，只能提高單層采出程度［6］。但隨著水平井技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.4 產(chǎn)能預(yù)測(cè)

水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法主要有解析法和數(shù)值模擬法，不同水平井類型其產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法不同。針對(duì)常規(guī)水平井，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要利用解析法建立產(chǎn)能方程和數(shù)學(xué)模型［9-10］，對(duì)于分支水平井目前主要通過數(shù)學(xué)分析和物理模擬的方法建立數(shù)學(xué)模型，程林松等人［11］認(rèn)為以直井產(chǎn)能預(yù)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)可以建立更加準(zhǔn)確的產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。目前壓裂水平井的產(chǎn)能主要通過數(shù)學(xué)和物理分析的方法得出產(chǎn)能預(yù)測(cè)公式，如郎兆新等人［12］運(yùn)用位勢(shì)理論和疊加原理，對(duì)水平井壓裂后的產(chǎn)量進(jìn)行分析，得出產(chǎn)能與生產(chǎn)壓降、裂縫長(zhǎng)度及密度有關(guān)，李虎君等人［13］給出了具有垂直裂縫水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)公式。

與單一水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)研究相比，水平井井網(wǎng)產(chǎn)能預(yù)測(cè)研究相對(duì)少見。由于水平井網(wǎng)布井方式存在差異，因此很難給出一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá)式或數(shù)學(xué)模型，目前主要通過一些典型的井網(wǎng)形式進(jìn)行分析求解。

1.5 滲流規(guī)律研究

低滲透油藏流體在較低流速下存在啟動(dòng)壓力梯度，并以非達(dá)西流方式進(jìn)行滲流。許多學(xué)者利用解析法對(duì)低滲透油藏非達(dá)西滲流規(guī)律進(jìn)行了研究。鄧英爾等人［14］通過對(duì)低滲透多孔介質(zhì)中單相非定常滲流研究表明，流體啟動(dòng)壓力梯度越大則多孔介質(zhì)中的壓力傳播越慢;姚約東等人［15］認(rèn)為在較低流速下流體滲流速度與壓力梯度呈三次方冪函數(shù)關(guān)系，并給出適用于該條件下的非線性的運(yùn)動(dòng)方程。

水平井滲流規(guī)律的研究雖取得了一定進(jìn)展，但仍相對(duì)薄弱，尤其對(duì)于目前低滲油藏中流體流動(dòng)啟動(dòng)壓力梯度的準(zhǔn)確確定［16］、考慮裂縫和井筒儲(chǔ)存以及表皮效應(yīng)條件下的滲流規(guī)律和滲流模型建立的研究、水平井注水滲流規(guī)律研究等都有待加強(qiáng)［5］。

1.6 完井技術(shù)

目前水平井完井在工程理論及設(shè)計(jì)方法方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其常規(guī)油氣藏水平井完井技術(shù)已經(jīng)不存在大的技術(shù)難題。同樣低滲透油藏完井技術(shù)也取得了一些進(jìn)步，近些年發(fā)展起來的欠平衡完井技術(shù)、多層開采完井技術(shù)、智能完井技術(shù)等［17］，在低滲透油田開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。但與常規(guī)油藏完井技術(shù)相比仍存在很多問題，如固井及防砂方式相對(duì)單一，如何進(jìn)行多段壓裂改造等［18］是未來完井技術(shù)研究的重點(diǎn)方向。

2 結(jié)論

水平井作為低滲透油藏開發(fā)的重要手段必須引起足夠的重視，目前對(duì)于開發(fā)中油藏的優(yōu)選、開發(fā)井網(wǎng)模式設(shè)計(jì)和完井技術(shù)都相對(duì)成熟，而對(duì)于產(chǎn)能預(yù)測(cè)、水平井注水和滲流規(guī)律的研究相對(duì)滯后，尤其對(duì)于水平井井網(wǎng)產(chǎn)能預(yù)測(cè)、水平注水井井下相關(guān)技術(shù)和配套儀器的研發(fā)、復(fù)雜條件下產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型和滲流模型的建立以及水平井注水滲流規(guī)律研究等都有待加強(qiáng)。

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