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仿水平井注水开发裂缝井网适配优化设计研究

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  摘 要:裂缝井网适配优化设计是仿水平井注水开发的关键技术。本文研究确定了仿水平井注水开发合理井网形式、油水井井排方向、注采排距、井距和油水井合理穿透比。
  关键词:特低渗透油藏;仿水平井;裂缝井网适配;优化设计
  胜利油田储量丰度小于50×104t/km2的“低丰度”、“低渗透”油藏储量1.67亿吨,占低渗透未动用储量的48.4%。由于该类油藏技术极限井距小于经济合理井距,常规井网难以实现经济有效注水开发。要提高开发效果,必须立足注水开发,提高油藏产能和采收率[1]。本文通过对仿水平井增产机理的认识、井网井距及裂缝参数等的研究,形成了仿水平井注水开发裂缝井网适配优化设计技术,为后续特低渗储层注水开发提供理论依据和技术支撑。
  1 仿水平井增产机理
  仿水平井技术通过直井压裂造长缝“仿”水平井,扩大泄油面积,注采井距“转”注采排距,建立有效驱替,裂缝适配井网,提高波及体积。增产机理主要体现在三个方面:“缝面建驱替”、“缝长增井距”和“缝网扩波及”。在井距、排距一定的条件下,随着油井和水井压裂缝长的增加,流体流动方向由油水井间的径向流变为裂缝间的线性流,注采系统距离减小,驱动由 “点驱”变为“面驱”,近井带压力损失降低,驱替压力梯度提高。因此可以通过优化注采井排裂缝面之间的距离,建立有效驱替,即仿水平井增产的第一个认识“缝面建驱替”。在储量丰度一定的情况下,单控储量越大,能实现效益开发的经济井网密度越小,井距就越大,因此裂缝越长,就可以形成越大的井距,控制更多的储量。这就是仿水平井增产的第二个认识“缝长增井距”。仿水平井注水开发油藏为“扇面状”波及,而直井注水开发为“纺锤状”波及。在相同的井网密度下,裂缝越长、与井网配置越合理,波及系数越大,即仿水平井增产的第三个认识“缝网扩波及”。
  2 裂缝井网适配优化设计
  2.1 裂缝与井网井排优化
  2.1.1 井网形式优化
  仿水平井注水开发理念是基于直井五点井网提出的,通过拉大井距、缩小排距的变形形成仿水平井井网。设计交错排状和正对排状两种井网形式,并分别截取一个注采单元开展数值模拟研究 [2]。模拟计算15年指标进行对比,交错排状井网开发效果较好,含水上升比较慢,采出程度较高。交错井网相对于正对井网来说,在井距、排距相同的情况下,油水井的距离更大,水驱开发时,油井见水时间更长,致使交错井网条件下水驱油驱替更均匀,水井注入水在油井见水的时刻注入量更多,所以波及面积更大,而且交错井网不容易在油井与油井之间的等势面上形成剩余油,驱替更完善,采出程度较高。
  2.1.2 井排方向优化
  假设井排方向与裂缝方向的夹角为α,本模型油水井连线为最大夹角(33.7°)。数值模拟研究表明,随着α的不断增大,注采单元的采出程度不断下降,因此,当井排方向與裂缝方向一致时开发效果最好。
  2.2 井距排距优化
  2.2.1 排距优化
  仿水平井井网通过压裂长缝,实现变“注采井距”为“注采排距”的条件后,需确定合理的注采排距。缩小排距有利于提高波及系数,但交错排状井网是一个压“扁”的五点井网,排距越小,既井网越“扁”,裂缝方向发生变化时,油水井裂缝距离越近,抗水淹风险的能力越差。为了增强抗水淹风险的能力,应以建立有效驱替的最大距离作为合理排距。根据低渗透油藏渗流理论,以建立有效驱替的最大距离为合理排距。合理排距为极限控油半径的2倍,即排距=2×r极限。
  2.2.2 井距优化
  在排距优化的基础上,根据单井控制储量相同的原则,以正方形五点井网的经济合理井距为基础,通过拉大井距、缩小排距,转换为交错排状井网的经济合理井距;井距与极限控制半径的差值,靠裂缝的缝长弥补,从而控制全部储量,井距应控制在裂缝半长与极限控制半径之和的2倍以内。井距过大则无法建立有效驱替,井距过小则经济效益差[3]。
  2.3 裂缝参数优化
  采用油藏数值模拟的方法建立水力裂缝穿透比与增油、增注倍数的关系。水井穿透比在0.2以内时,累增注、累增油的增幅较大。水井穿透比大于0.2后,累增注增幅变缓,说明继续增大压裂施工规模无益于增注效果提高;累增油增幅缓慢下降,注水利用率大幅下降,因此水井穿透比保持在0.2时比较合理。随着油井穿透比的增加,采出程度表现为先增大后趋于平缓;相同油井穿透比下随着水井穿透比的增大,采出程度降低。随着油井裂缝穿透比的增加,油井与地层的连通性越好,油井的累计产油量越高。但是随着裂缝长度的增加,产能增幅逐渐变缓,且施工难度及投资都随之增大,当油井穿透比超过0.35后,采出程度开始下降,因此油井穿透比保持在0.35时开采效果较优。
  3 结论
  ①仿水平井注水开发的合理井网形式是交错排状井网,井间剩余油分布较少,平面波及系数最高,采出程度最高;②沿最大地应力方向部署井排能有效防止水窜、水淹,波及系数大、采收率最高;③合理排距为极限控油半径的2倍,井距应控制在裂缝半长与极限控制半径之和的2倍以内;④油水井合理穿透比分别为0.35和0.2时,此时仿水平井注采效果较优。
  参考文献:
  [1]李道品,罗迪强.低渗透油田开发的特殊规律—低渗透油田开发系列论文之一[J].断块油气田,1997,1(4):30-35.
  [2]鲜成钢,程浩,郎兆新,等.低渗油田井网模式研究[J].石油大学学报(自然科学版),1999,23(2):51-54.
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