水平井开发中的油藏工程技术要点研究

2022-09-11

前言

现代油田中的油井, 较为常见的形式为直井, 其在油田开发过程中起到了较大的作用, 但是由于油田的开发逐步进入中后期, 一般的直井产量在逐步下降, 越来越无法满足现代社会逐渐升高的能源需求量。相对于常规的直井, 非常规的水平井则是现代特殊油藏或者油田的特殊情况应用较为广泛的油井形式, 其能够将数量不等的单砂体油藏连接起来, 且将独立封闭的油块连接起来, 有效的提升采油效果及采油效率。尤其是在老油井的二次开发中, 水平井是重建开发井网的主要形式, 但是由于其性质较为特殊, 在技术方面也与一般的直井有较大的区别, 且现代石油行业对于水平井的认识还没有一个统一的标准, 对其进行深入的研究与探讨是十分有必要的。

一、水平井产生效率的影响因素

水平井与直井的结构存在较大的区别, 在利用其进行石油的开采时, 需要考虑到几项影响因素, 具体情况如下: (1) 油层水平方向的渗透率理论上水平井的采油指数会根据油层水平渗透率的提高而不断增加, 但是需要储层其水平方向与垂直方向的渗透率有较大的区别。而储层的垂向渗透率对产量的影响程度更甚, 由于垂向渗透率越小, 石油在垂向方向流动的阻力就会变大, 因此限制了石油的产量; (2) 水平井段的长度、油藏厚度如果水平井的长度保持在一定的范围内, 油藏的厚度越小, 水平井与直井的产率比就会越大。如果油藏的厚度在一定范围内, 油藏的厚度越大, 水平井与直井的产率比越大, 因此水平井更加适应薄油层的开发; (3) 地层损害状况相较一般的直井, 水平井的钻井时间更长, 钻井液与储层间的接触面积也会变大。条件一致时, 水平井储层的损坏情况比垂直井更加严重, 影响油井的产能。

二、水平井段最佳长度

现代油田的人员在计算水平井产能方面, 一般是使用Borisov公式、Joshi公式、Dupuy公式等, 均没有考虑到水平井段形成的惯性阻力对于产能的影响, 一般认为水平井水平段长度的变化, 水平井的产能也会出现线性变化。但是实践中的情况是水平井的长度变化对其产能缺失有一定的影响, 但是在其长度达到了一定的长度后, 其产能的变化非常微小, 及时继续提高油井的长度, 也无法都达到更好的产量, 反而会提高油井的成本, 且技术难度也加大了。因此需要确定水平井的最佳长度。如果考虑到水平井段惯性阻力影响, 惯性阻力压差的计算公式为:ΔP=Dq2, 其中D表示水平井段长度;q表示流量。再结合公式:qh=0.543Ke LΔP/μ0B0+ln tan (πhw/2h) ]将b设定为B0μ0[ln (4βh/πrw) +lntan (πhw/2h) ]/0.543Ke, 最后得到qh=[ (b2+4D·ΔP·L2) -b]/2DL。根据该类公式, 能够制作出曲线图, 直观的表现出水平井长度和产能的关系。在实践的生产活动中, 还需要结合各项因素明确其长度, 包括成本投入、技术水平、油田环境等, 使之长度达到最合理的状态。

三、水平井直井位置的选择

水平井的临界产量、见水时间等对于井底水油藏水平井的最优竖向位置有着紧密的联系, 水平井的实际产量的影响因素也较多, 包括油层的厚度、石油粘度、油水密度、渗透率、竖向位置等。理论上, 水平井的进阶产量随着水平井段与油水界面距离的增加而提高。但是实际的情况是水平井距离油藏顶越近, 底水驱油藏中水平井的渗流阻力也会逐渐变大, 水平井产能会降低, 因此需要合理选择水平井段的最佳位置。在确定的过程中, 可以充分考虑两个方面的因素, 即水平井临界产量及见水时间, 可以制作出无因次产量和无因次见水时间的乘积与无因次位置的关系曲线图, 如下图:

根据图中的曲线, 水平井无因次位置在0.8~0.9之间时, 无因次产量与无因次见水时间的乘积的值为最大, 即是表现出采油量较大, 开发效果显著。水平方向及纵向上的渗透率比不同, 开发效果也有较大的区别, 而开发效果随着垂向渗透率的增加而提高。因此在选择底水油藏水平井的垂向位置时, 其水平井与油水界面的距离应保持在油藏总含油厚度的80%~90%之间。

总结

一般的油田开发是会采用直井的方式, 但是随着开采活动的深入, 油田的各项条件均有了较大的变化, 包括注水量、地质条件、封闭的油块等, 许多老油井直井的效能在不断降低。开采技术的提升, 科技的发展, 另外一种特殊形式油井的研究也越来越深入, 即水平井, 其已经成为新老油田开发, 提高采收率的重要技术之一。水平井为提高油藏开发效果, 提高单井产量开辟了一条崭新的途径。由于其性质较为特殊, 其可以分为几段, 有别于一般的直井, 在建设时需要各类专业人员相互配合, 先制作出性质一致的地质模型、钻井模型、采油油藏模型, 并使用现金的仪器能保障水平井轨迹符合既定施工方案, 将水平井的效能充分的发挥出来。

摘要：长庆油田属于典型的“三低”油气藏, 随着勘探开发的不断深入, 油气田开发对象越来越复杂, 采用传统的开发模式, 单井产量呈下降趋势, 采用水平井技术后, 与同区域直井相比平均单井产量提高了3至4倍, 使得水平井开发成为转变油田开发方式、提高开发效益重要途径。但是相较一般的直井, 水平井的结构更加复杂, 现在的水平井技术也还没有形成统一的认识, 因此在开展油藏工程的过程中, 受到较多不确定因素的影响。本文简单的陈述了油藏工程中水平井的生产效率的影响因素, 包括水平段的长度、储油层水平渗透率、地层损害情况, 分析了水平井水平段的最佳长度, 最后分析了水平井直井位置的选择等, 为进行油田水平井开发的人员提供一定的参考与借鉴。

关键词：水平井,开发,油藏工程,产能,影响因素,水平井段长度,直井位置,技术要点