杏六区三次加密可行性及加密方案优化研究

2014-08-10鲍慎平陈正涛

石油化工应用 2014年5期

魏颖，鲍慎平，陈正涛

（大港油田第一采油厂工艺研究所，天津 300280）

目前，大多数陆地油藏经过一次加密调整和二次加密调整后，油田年产量会较调整前有所提高，含水上升速度减缓，含水率有明显下降。但经过若干年后的开发，年产量会下降，含水率不断升高，甚至会反弹至调整前的状态。大庆油田杏六区油藏属于陆相多油层砂岩油藏，目前已进入高含水开发后期。主力油层含水级别较高，薄差油层整体动用程度较差[1]。经过二次加密调整后，低渗透薄差储层的动用状况得到了改善，但表外储层动用仍然不够理想，尤其是二类表外储层动用较差[2-5]。目前井网条件下剩余油难以动用，合理调整布井方式已迫在眉睫。

1 油田基本地质特点及其开发状况

杏六区位于杏树岗油田中西部，面积6.9 km2，共发育断层6 条，全部为正断层。含油层组为萨尔图、葡萄花、高台子油层，油层埋藏深度为800～1 200 m。含油井段300 m 左右，含油层平均砂岩厚度75.6 m，平均有效厚度26.4 m。1986 年该地区针对中低渗透层进行层系细分，开始进行一次加密调整。采用井间加注水井，排间加采油井，井距400 m，新加密油水井相互错开200 m 的布井方法，构成五点法井网。1996 年杏六行列区开始二次加密调整，调整对象为低渗透薄差油层，采用排间加排，间注间采，正对老采油井的为新采油井，正对老注水井的为新注水井，第一排间距离调整井排150 m 布新采油井排，新井与老井错开100 m，构成200×200 m 线状注水方式。水驱开发井网密度为37.67口/平方千米，截止至2006 年4 月，杏六区共有开发井909 口，油井462 口，水井447 口。综合含水92.27%，地层压力9.89 MPa，总压差-1.05 MPa，流动压力3.46 MPa。

2 三次加密潜力分析

2.1 油层水驱动用状况

杏六行列区主要地质储量集中在一类油层和三类油层中。经过一次加密和二次加密调整，一类油层水淹厚度已高达93.2%，采出程度51.3%。三类油层动用程度相对较差，到三次加密前表内储层采出程度只有27%，水淹厚度65.7 %。表外储层的采出程度相比表内储层更低，二次加密前基本为0，到三次加密前也只达到6.4 %。水淹层数为25.6 %，水淹厚度为14.5 %。随着表外储层单层厚度变薄，水淹状况变差。因此，三次加密的主要挖潜对象是表外储层和有效厚度在0.5 m 以下的油层。

2.2 剩余油分布特点

（1）剩余油以吸水差型和注采不完善型为主。平均单井薄差储层剩余油层数16.9 个，剩余油砂岩厚度10.1 m，有效厚度0.8 m，剩余油叠加厚度为非主力油层发育厚度的23.4 %。因吸水差或不吸水形成的剩余油层数比例占63.9 %；其次是注采不完善型剩余油所占比例为32.1 %。

（2）剩余油主要分布在外前缘相Ⅲ类和外前缘相Ⅱ类储层中。从储层沉积类型来看，剩余油层集中分布在外前缘相Ⅲ类与外前缘相Ⅱ类储层中，层数比例分别占60.4 %和14.7 %，厚度比例分别占56.6 %和17.2 %。

（3）剩余油厚度构成以一类表外和二类表外储层为主。从剩余厚度油构成看：一类表外和二类表外储层分别占薄差储层剩余油总层数的51.0 %和32.8 %、总厚度的55.0 %和26.4 %。

（4）剩余油在纵向、平面上的分布高度分散。从剩余油空间分布看，纵向上每百米约有12.2 个剩余油层，且大部分与见水层交互分布；从单层剩余油分布图上看，平面上剩余油分布十分零散、控制面积小，1～2口井控制的剩余油块数比例较大。

2.3 可调砂岩厚度

（1）动静结合确定可调厚度。根据杏六行列区薄差储层发育状况，结合检查井水洗资料、油水井环空、同位素测试资料综合分析各类油层动用状况，对该区可调厚度进行了预测。在隔层条件分别为1.0 m 和1.5 m，剩余砂岩可调厚度分别为9.1 m、8.2 m；可调有效厚度分别为1.2 m、1.1 m。

（2）神经网络法[6]确定可调厚度。利用神经网络方法，对调整区的897 口油水井、102 个单砂层进行了逐井逐层剩余油研究。对每个井点每个层的剩余油进行最后确定。隔层按1.0 m 考虑，调整区可调平均砂岩厚度为8.77 m，有效厚度1.43 m，折合有效厚度3.26 m。

（3）模拟射孔确定可调厚度。通过选择20 口新井井位，进行模拟射孔，在隔层1.0 m 条件下，预测可调砂岩厚度为13.08 m，可调有效厚度0.85 m，折算有效厚度3.91 m。

综合上述三种方法，可调砂岩厚度9.7 m，有效厚度1.1 m，折合有效厚度3.25 m。加上偏油同层砂岩2.3 m，二类有效厚度0.5 m，则平均可调折算可调有效厚度能够达到3.75 m。杏六区中部三次加密调整具有一定物质基础，但挖潜难度很大[7]。

3 三次加密调整

3.1 合理井网类型的选择

从二次加密调整后薄差储层水驱控制程度统计结果来看，表内薄差和表外储层水驱控制程度分别为79.9 %、72.5%，其中单向连通比例较高，分别为28.8 %和34.7 %，多向连通比例较低，仅为21.4 %和13.4 %，这不利于薄差储层更好的动用。造成这方面的原因主要是油水井数比偏高，约为1.6：1，注采井网不完善。因此在三次加密调整中，应适当增加注水井井数，完善薄差储层的注采关系。由于三次加密调整对象比较差，三次加密应采用五点法或线型注水，加强注水。通过对比线型注水、五点法和反九点法三种布井方式的开发效果可以看出，五点法面积井网平均水驱控制程度比其它井网高8 %～10 %[8]，在相同含水时采出程度比其它注水方式高。同时，五点法井网比其他类型的井网更便于后期调整。

3.2 合理井距的确定

三次加密调整井开采的油层以薄、差层和表外层为主，油层物性差，渗流阻力大，注采井距不宜过大，以便建立有效的驱动压差[9]。

（1）由于低渗透储层存在启动压力梯度，随着渗透率的降低，启动压力梯度则急剧增大（见图1）。通过钻取杏3-321-检33 井不同渗透率的表外储层岩芯样品，经过岩芯驱替实验，得到了表外储层启动压力梯度与渗透率关系

图1 表外储层启动压力梯度与渗透率的关系

计算表明，对应5×10-3μm2这个渗透率，在注采井距200 m 条件下，注采压差应达到21.78 MPa，注水压力要达到14.09 MPa 以上。在目前开采条件下，储层注采压差很难达到这个值。若使这部分表外储层得到有效动用，注采井距应控制在170 m 以内。

（2）根据现场资料统计结果，随着注采井距的缩小，表外储层动用比例增大，注采井距小于150 m 可以使表外储层动用比例达到60 %以上。

（3）根据杏五区表外储层试验区的7 口采取限流压裂完井的采油井环空测试结果，萨尔图射开表外厚度17.5 m，出油厚度14.2 m，动用比例81.1%。葡萄花射开表外厚度22.3 m，出油厚度9.5 m，动用比例42.6%。综合可知，在注采井距141 m 的五点法面积井网下，表外储层平均动用厚度比例接近60 %。因此，为了有效的开发表外储层，注采井距应为100～170 m。

4 三次加密布井方案设计

根据上述三次加密调整研究，在考虑剩余油分布、油层动用情况及可调砂岩厚度的基础上，提出两套三次加密布井方案。

4.1 方案一

在调整区中单独布一套油井，将二次加密井转注作为注入井。将三次加密采油井位于二次加密井排间井间，根据需要转注二次加密油井，形成144 m 左右的五点法井网。可布井517 口，其中油井495 口，水井22口，需要转注二次加密井230 口（见图2）。

图2 二次加密井转注（方案一）

此套布井方式的优点为：（1）与二次井网共同形成一套五点法井网，提高了注水能力，降低了注水压力；（2）注采井距小，有利于表外储层动用，提高薄差油层动用程度；（3）井网均匀，有利于后期综合调整；（4）井距适当，后期可以进一步加密，形成100 m 左右的五点法井网进行三次采油。缺点是：（1）二次井全部转为注水井，短期内影响产量；（2）由于二次井分布不规则，部分井组五点法井网不规则。

4.2 方案二

在调整区采用五点法面积井网，井距为144 m，聚驱井间布井。三次加密设计井位于三次采油同一井排，采出井排布油井排，注入井排布水井，二者井距相差100 m，三次加密井自身形成144 m×144 m 五点法面积井网（见图3）。

这套方案可先进行三次加密和三次采油，考虑后期井网利用，变换开采目的层。聚驱结束后上返二类油层时，三次加密与三次采油井结合形成井距、排距100 m的井网。可布井953 口，其中油井531 口，水井422 口。这套布井方式的优点：（1）设计井自身形成一套五点法井网，注采井距较小，表外、表内薄差层控制程度高；（2）井网规则，总体上与二次加密井网关系能够协调，同井场井较少。缺点：（1）新井与二次调整井开采对象相似，单井产能低；（2）三次井数较多，开采对象较差，经济效益偏低。

图3 144×144 m 五点法面积井网（方案二）

4.3 三次加密方案的优选

根据以上分析，针对杏六行列区的原井网情况，综合考虑“两三结合”，对两种方案进行了设计，并利用数值模拟对布井方案进行优选、评价。模拟区块共有油水井135 口，其中基础井24 口，一次加密井36 口，二次加密井74 口，探井1 口。共设计网格70×45=3 150 个网格。

4.3.1 方案一

（1）初产能预测。统计杏一～三区乙块三次加密试验区17 口采油井投产初期生产数据，平均单井射开砂岩厚度11.96 m，有效0.91 m，初期日产液10.82 t，日产油2.94 t，含水72.82 %。依据试验区油井投产初期的生产能力，考虑杏六区2005 年二次加密井生产状况，预测杏六区三次加密井投产初期平均单井日产液9.7 t，日产油2.9 t，含水80 %。

（2）开发指标预测。在初产量、初含水设计的基础上，对三次加密井方案逐年的开发指标进行了预测（见表1）。三次加密调整后初期单井含水率80 %、年产油49.6×104t、年产水量210.2×104t，年注水446.8×104m3。此后十年单井日产油量和年产油量逐步递减，开发十年累计产油327.9×104t，累计产水2 974.7×104t，累计注水5 923.7×104m3。各年开发指标测试结果（见表1）。

（3）加密调整经济效益评价。517 口三次加密井总投资84 478.2 万元，静态投资回收期限为4.87 年，所得税后内部收益率12.15 %（大于12 %的标准），总利润75 037.5 万元，投资利润率8.88 %（10 %的标准），能够满足经济评价标准值得要求，经济效益较好。

4.3.2 方案二

（1）初产能预测。依据试验区油井投产初期的生产能力，考虑杏六区三次加密对象以表外为主，预测杏六区三次加密井投产初期平均单井日产液11.0 t，日产油2.2 t，含水80 %。

（2）开发指标预测。经方案二加密调整后初期单井含水率79.9 %、年产油38.84×104t、年产水量154.69×104t、年注水290.3×104m3。开发十年累计产油220.38×104t，累计产水2 052.9×104t，累计注水3 410.0×104m3。各年开发指标结果（见表2）。

（3）加密调整经济效益评价。按照油价25 美元/桶进行常规分析，三次加密井总投资155 958.192 2 万元，单井投资165 万元，静态投资回收期限为5.74 年，所得税后内部收益率8.24 %，总利润91 317.0 万元，投资利润率为5.86 %。