浅谈低渗透油藏水平井技术

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  摘 要:随着经济快速、稳定、健康的发展,国民经济对原油的需求以每年5%~6的速度增长,而我国低渗透油气资源储量是201.7×l08t,占总资源量的24%。随着油藏开发工艺技术和油层改造技术的进一步完善与改进,低渗透油气藏发现与投入的比例持续递增,最初认为无经济价值的低渗透油藏,经过注水开发、储层改造等现代技术措施,获得了较好的开发效果,大幅度提高了低渗透油藏的产量。
  关键词:低渗透;油藏;水平井
  一、低渗油藏水平井开发背景
  在我国石油后备储量紧张的情况下,怎样才能动用和开发好低渗透油藏储量,对我国石油工业的持续健康发展起着十分重要的意义。同时近几年来油价不断的升高,也为特低渗透油藏的开发创造了经济上的可行性。因而,采取一些有效的新工艺技术,对低渗油藏开发效果的提高起着十分重要的作用。随着近年来钻井、完井等技术的进步,水平井已经在世界各产油国的低渗透油藏中得到广泛应用,并显现出极大的优势。国内外的开发实践得到:对于低渗透、稠油油藏、薄储层以及小储量的边际油气藏等,最佳的开发方式是水平井开发。水平井的主要优点是:泄油面积大、生产压差小、提液潜力大,可大幅度增加单井控制储量,减少开发井数,降低开发投资,提高最终采收率和油田开发效果。
  结合国内外水平井的生产实践和低渗油藏的特点,水平井技术应用于低渗油藏具有以下优势:(1)容易建立有效驱动压差;(2)井筒周围压差低;(3)贯穿垂直裂缝的机率高;(4)注入能力高;(5)有利于油层的保护。(6)可增大低渗油藏的采收率;低渗油藏多伴有天然或人工裂缝发育,对注水井网的部署就非常敏感。网布置不合理,就会使注入水沿裂缝迅速突进,导致生产井过早见水或水淹,从而降低原油产量和经济效益。所以,在低渗油藏井网部署前,首先需要弄清楚主应力及天然和压裂裂缝的方向,从而优化设计水平井段延伸方向。因此,合理的井网部署是水平井开发低渗油藏的重要之处。
  二、水平井应用的国内外现状
  1863年阿尔斯山修建铁路隧道时瑞士工程师就提出了水平井技术,1928年才真正开始应用于油气田的开发中,第一口真正意义上的水平井于1929年在美国德克萨斯产生,但是该井仅在1000m深处从井筒横向向外延伸了8m。1937年前苏联钻了一口水平井,50年代共钻43口分支井和水平井,然而,此阶段对水平井的研究仅是在钻井工艺方面,采油和油藏工程方面的研究却被忽略了,从而获得水平井技术上可行而经济上不可行的认识。随着科技的发展和国民经济对能源需求的加大,水平井技术也有了很大进步,目前水平井已成为老油田挖潜、新油田开发以及提高采收率的重要技术。80年代之后,已形成了水平井开发油气田的较大的规模,1995-1996年世界上已钻水平井3000多口,约占当年总钻井数的5%。而到2000年底,全世界已钻24000口水平井,预计到2010年,全世界的水平井总数将大于60000口。20世纪50年代,我国是继美国和前苏联后,世界上第三个进行水平井钻井的国家。1965年~1966年,在四川碳酸盐岩中先后完钻了磨3井和巴24井(采气)两口水平井,但限于当时水平井的技术,没获得理想的效果。70至80年代,我国发现的油气田多数都属于边缘油区的稠油油藏和低压、低渗透油藏,常规方法的采已变得不经济,
  不可行;而东部老油田处于开发后期水气锥进和含水上升问题严重,而水平井技术可以解决这些问题。“八五”和“九五”期间,为了在水平井技术方面与国外小差距,海洋石油总公司和原中国石油天然气总公司分别进行了水平井技术的科学研究,在不同类型的油藏上展开了水平井技术应用的先导性试验。
  1965-1998年8月国内共完钻293口水平井,其中:辽河油田24口,新疆油田26口,塔里木油田37口,南海东部油田49口,胜利油田101口,其它油田56口,胜利油田草桥地区和塔里木油田塔中地区均获得了明显的经济效益。胜利油田2000年共钻60多口水平井,大庆油田2006年共钻水平井45口。近年来,我国水平井在胜利油田、大庆油田和塔里木油田的广泛应用,促使我国水平井技术得到了快速发展。我国应用水平井开发的油藏类型主要涵盖:裂缝性油藏、底水油藏、高含水油藏、稠油油藏、低渗透油藏、复杂断块油藏和生物礁油藏。我国多数的油藏类型都包括在内,并且大多数都获得了显著的经济效益。
  三、水平井井网理论研究现状
  20世纪90年代,程林松和郎兆新在拟三维求解思想的基础上,应用保角变换、叠加原理、镜像理论和等值渗流阻力法等渗流理论,对直井水平井五点法面积井网的渗流问题进行了理论分析。分别探讨了四井底、双井底两种井网形式,提出了直井水平井联合井网的渗流力学求解方法,同时推导出了各井网的产量、流场分布、渗流速度等计算公式,且绘制了沿水平段井筒的渗流速度分布曲线。另外,程林松等人开发了一个关于水平井的有限元数模软件,对水平井五点法井网进行了研究,通过数模得到不同井网的开发指标,并与五点法直井井网进行效果对比,并对水平井开发效果的影响因素进行了探讨,得出结论:虽然总体上水平井五点法井网比直井井网开发效果有所改善,但采收率增大幅度很小,水平井不宜用作注水井等。对水平井井网理论的研究,除了正方形井网外,对其它形式的水平井井网也作了初步研究。比如,运用相同的方法,对水平井七点法面积井网、五点法矩形井网和三角形井网等进行了分析研究;针对低渗透油藏,也有很多相关研究。庞长英等人针对水平井直井多种组合方式进行了数模研究,表明:对于裂缝发育、渗透率分布极具方向性的低渗透油藏,应选择直井注水水平井采油的组合方式,且水平井的最优方向是垂直裂缝方向,但由于采油速度较高,地层能量消耗过快,必须采取适当措施保持地层压力。并得出结论:低渗透油藏开发初期应使用菱形反九点井网,中后期将角井转注形成交错排状注水方式,始终保持较高的采油速度和阶段采出程度。
  参考文献
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