不同类型油藏水平井开发适应性分析

张建军;赵宇渊;张南军;王根常;张一佳

【摘 要】水平井技术是一种高效的提高油气采收率的方法,目前在所发现的各类油藏中均有应用水平井的报道.从我国近年完钻水平井的情况来看,水平井主要应用于稠油油藏、边底水油藏、低渗透油藏以及高含水油藏挖潜之中.通过对我国主要油田以上4种不同油藏类型中水平井生产特征的统计,分析总结出水平井开采技术存在的问题以及对各类油藏的适应性,为我国水平井技术的进一步应用提供参考. 【期刊名称】《石油钻采工艺》 【年(卷),期】2009(031)006 【总页数】4页(P9-12)

【关键词】水平井;稠油油藏;边底水油藏;低渗透油藏;中高含水期油藏;适应性分析 【作 者】张建军;赵宇渊;张南军;王根常;张一佳

【作者单位】中石油勘探开发研究院采油所,北京,100086;华北油田公司,河北任丘,062552;华北油田公司,河北任丘,062552;华北油田公司,河北任丘,062552;油田公司,克拉玛依,834000 【正文语种】中 文 【中图分类】TE355.6

利用水平井技术开发油气藏，尤其是特殊油气藏，比如低渗透油藏、裂缝性油藏、薄油层油藏、断块油藏、稠油油藏、气顶底水油藏以及砾岩油藏，可以较大程度地改善生产效果［1-3］。美国、加拿大、俄罗斯以及中国是成功应用水平井技术的

主要国家。在美国，53%的水平井应用于开采裂缝性油藏；33%的水平井应用于气顶和底水油藏；9%用于水驱，剩余避开目的层上部地表。在加拿大，45%的水平井应用于稠油油藏；40%的水平井应用于裂缝性碳酸盐岩油藏。而在俄罗斯大部分的水平井应用于枯竭式油田的挖潜。

21世纪以来国内也开始广泛应用水平井技术，以期达到“少井高产”的高效开发效果。从中石油2007年完钻水平井的分布来看，水平井主要应用于稠油油藏、边底水油藏、低渗透油藏和高含水油藏挖潜中（表1）。通过阐述国内4类主要油藏中水平井的生产特征以及水平井计划成功和失败的主要原因，分析这4类油藏中水平井的适应性，从而为水平井在各类油藏中的成功应用提供参考。

2007年中石油共在稠油油藏中完成水平井271口，占完钻水平井总数的34%，是应用水平井数目最多的油藏类型。中石油应用水平井技术开采稠油主要集中在辽河和油田，其中辽河油田的稠油油藏埋藏深度为900～1600 m，属于深层油藏；而油田的稠油油藏埋藏较浅，深度都小于600 m，属于浅层油藏。胜利油田稠油油藏水平井也都为深层或特深层油藏。通过分析发现这3个油田中影响水平井开采稠油油藏成败的关键因素为油层的有效厚度、原油的黏度以及水平井的长度。

油层厚度数模敏感分析表明，油层厚度在5～30 m时对吞吐效果影响比较敏感。实际资料对比也表明，油层较薄的水平井吞吐效果相对较差。表2是胜利油田中一区和中二南的Ng6稠油油藏应用水平井的实际开采情况。从表中可以看出中一区油层厚度较小，产液量几乎是中二南的2倍，但产油量几乎只是中二南的三分之一，油层的吞吐效果明显劣于中二南。目前随着水平井技术的发展，水平井开采稠油油藏的油层厚度下限已经下降到6～8 m。

除了油层的有效厚度外，稠油黏度也是影响水平井开采效果的主要因素。通过分析国内的大部分稠油油藏水平井开采情况，一般在稠油黏度小于50 000 mPa·s时可

以取得比较理想的效果。

水平井开采稠油油藏时为了保证水平井井底注汽干度，水平段长度不宜过长，一般为200～250 m；开采较厚的稠油油藏时可以采用双水平井布井方式，在直井已经开采一段时间后的油藏可以采用水平井—直井联合布井（见图1）；在薄互层稠油油藏中一般采用多分支水平井进行开采。

由于水平井有更长的井眼暴露于油层，水平井眼附近产生的压力降就不像直井那么强烈，同时相同的生产压差下其临界速度比直井要大，也就是说应用水平井开采边底水油藏可以有效地控制边底水，从而达到高效开采此类油藏的目的。国内利用水平井开采边底水油藏的油田主要是胜利油田、油田、长庆油田、塔里木油田以及冀东油田。在2007年中，仅中石油就在此类油藏中完成水平井197口，占其完钻水平井总数的24%。

利用水平井技术可以延缓边底水油藏的边底水突破，但是一旦边底水突破，倘若控制不当将会导致很快水淹，图2是两种典型的应用于边底水油藏水平井的生产特征。图 2所示的胜利油田某水平井在边底水突破后，虽然含水率明显上升，但是仍然能够稳住产油量，其60%以上的产量是在含水40%～90%期间产出。而图2所示长庆油田的几口水平井，在边底水突破以后，含水率即刻上升，油井的产量几乎都是在无水采油期采出。由此可见，水平井边底水突破并不可怕，关键在于控制含水上升。

从油层角度而言，水平井开采边底水油藏时油藏厚度一般要大于4 m；在块状底水油藏中水平井一般布在油藏厚度的0.9倍高度处［4］，而构造幅度大的屋脊层状断块中，水平井方向应平行于构造线方向，以减少边水的舌进和突破；完井方式采取分段射孔完井方式，且端部射孔段略短于中间射孔段长度，这样可以减少水平井端部压降从而避免端部边底水突破；在生产阶段尽量保持低产持久生产（产量小于临界产量）以延缓边底水突破的时间。

水平井在低渗透油气藏中的应用还处于攻关阶段，尤其在特深特低渗的油气藏中，应用的失败率较高。这主要是由于低渗透油藏的压力系数较低，钻井极易造成地层的污染，因而提高低渗透油藏的能量、储层保护以及储层改造（酸化压裂）是提高水平井开采低渗透油藏开发效果的主要途径。

在驱替流体注入能力差的低渗透油藏中，水平注入井比垂直井能够提供更高的注入能力，另外利用水平井注入流体能够形成更好的线性注采系统，有利于完善驱替系统。

从吉林、、长庆等典型低渗透油田来看，储层保护是应用水平井开发低渗透砂岩油藏成功与否的关键。长庆油田塞平1井初期产量是相邻压裂直井的4～6倍，后期为2倍左右；而临近该井的塞平3、4、5、6及靖平1、2井等增产效果不明显，与相邻压裂直井产量相当。这与塞平3、4、5、6及靖平1、2井井筒周围储层受到污染是直接相关的。因而为了减少储层的伤害，在低渗透油藏尤其是低压低渗透油藏中完钻水平井时建议采用欠平衡钻井技术。

低渗透油藏储层物性差是影响此类油藏开发的主要制约因素，利用水平井开采虽然可以有效提高井与储层的连通性，但是利用水平井开采低渗透油藏仍然得不到理想的产能。从吉林、长庆、大庆等油田应用水平井开采低、特低渗透油藏的实际情况可以看出，储层压裂、酸化改造是提高低渗透油藏水平井产能的主要手段。大庆油田在葡萄花油田实施8口水平井限流压裂，投产2口井平均日产量达到43.7 t，未压裂水平井日产量为9.7 t，压裂增产3.4倍；吉林油田2006年在扶余油田完成水平井29口，其中分段压裂24口，已投产的22口井平均单井日产油5.66 t，为邻近直井的3倍以上。

理论计算图版（图3、图4）表明增加水平井裂缝的条数可以提高水平井产能，但是增加的幅度渐小，裂缝条数为3～5条最佳；增加裂缝长度可以有效提高水平井的产能，所以在低渗透油藏中尽量压出窄长的裂缝是提高水平井产能的主要方法。

综上所述，在利用水平井开发低渗透油藏时，注意地层能量的补充和油层保护，进行油层改造是提高低渗透油藏水平井开发效果的主要手段。

国内各油田经过几十年的开发后大部分主力区块的主要产层都进入高含水状态，而某些原来认为的非主力产层动用程度不高甚至根本就没有动用。在高含水油藏内剩余油分布零散，平面上主要分布在断层附近、微构造高点及井网不完善区域，正韵律油藏剩余油主要分布在油层上部。在这样高含水油藏打水平井的目的就是为了老油田调整挖潜，开发油藏的剩余可采储量。但是，在剩余油分布零散的区块加密井井位的筛选比较困难，而且非常容易见水；在原非主力油层重新布置井网经济上又不一定可行。由于水平井在储层中拥有较大的过流面积，因此可以挖潜正韵律油藏顶部的剩余油和非主力油层的剩余油，以及用“掏墙角”的特殊功能来改善老区块的开采效果。

利用水平井挖潜正韵律厚层油藏时，水平井一般位于油藏顶部，且不宜靠近老井。孤东7-平6井水平段长150 m，靶点距7-33-4266井（含水97%）仅20 m，而该处夹层只有0.6 m，已经失去对底水的控制作用，造成水平井投产即高含水的不利局面。

构造油气藏经过一段时间开发后，剩余油一般分布在微构造的高点，故而在利用水平井挖潜此类高含水油藏时，为了取得较好的挖潜效果，一般将水平井布在油藏的构造高点。2003年6月，老君庙第1口水平井庙平-1井成功完钻，目的层位M3，投产后自喷生产，初期产量12.5 m3/d，含水45%，目前平稳产油4 t/d，含水25%，相当于直井产量的2.5倍，现在已累计产油3970 t，达到了预期目标。 国内油田多以注水开发，油水分布复杂，高含水油藏中的油水分布规律不容易分析清楚，因此在高含水油藏中打水平井时，水平井段不宜过长，以避免水平井过早见水。

总之，在利用水平井挖潜中高含水期油藏时，关键是搞清楚剩余油分布，从而设计

出水平井段在油藏中的合理位置，而且为了避免钻遇水体的可能性，水平井长度不宜过大。

（1）利用水平井开采稠油油藏时，稠油油藏厚度的下限为6～8 m，原油黏度小于5000 mPa·s；未开采的厚层稠油油藏可以考虑运用双水平井或多水平井开采；利用直井开采中后期的厚层稠油油藏采用直井注高温流体，水平井采油可以取得理想效果；薄层油藏中一般采用分支水平井进行开采。

（2）利用水平井开采边底水油藏时，要求油藏厚度大于4 m；在块状油藏中水平井布在油藏顶部0.9倍厚度处，在构造幅度大的屋脊层状断块中，水平井方向应平行于构造线方向；采用射孔完井方式，采油速度小于临界产量，加强控水是提高水平井开发此类油藏的重点。

（3）利用水平井开发低渗透油藏时，注意地层能量的补充和油层保护；油层改造是提高开发效果的主要手段。

（4）利用水平井挖潜中高含水期油藏时，关键是搞清楚剩余油分布，从而设计出水平井段在油藏中的合理位置，而且为了避免钻遇水体的可能性，水平井长度不宜过大。

致谢：感谢中石油各油田以及胜利油田提供了宝贵的生产资料。 References:

［1］GIGER F M, HORWELL. Low - permeability reservoirs development using horizontal wells［R］. SPE 16 406, 1987.

［2］HUANG W S, HIGHT M A. Evaluation of steamflood processes using horizontal wells［R］. SPE 14 130,1986.

［3］WAGENHOFER T , HATZIGNATION D G .Optimization of horizontal well placement［R］. SPE 35 714, 1996.

［4］吕爱民，姚军，武兵厂.底水油藏水平井最优垂向位置研究［J］.石油钻探技

术，2007，35（1）：66-68.

LV Aimin, YAO Jun, WU Bingchang. Study on optimum vertical location of horizontal wells in reservoir with bottom water［J］. Petroleum Drilling Techniques, 2007, 35（1）: 66-68.

［5］刘春泽，刘洋，刘伟.辽河油田水平井完井方式适应性分析［J］.石油钻采工艺，2007，29（1）：15-18.

LIU Chunze, LIU Yang, LIU Wei. Adaptability analysis on completion methods of horizontal wells in Liaohe Oilfield［J］. Oil Driling & Production Technology, 2007, 29（1）: 15-18.