基于油藏模拟的塔河油田碎屑岩水平井长度分析

发布网友发布时间：2022-05-05 21:29

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赵旭庞伟何祖清刘欢乐

（中国石化石油工程技术研究院，北京 100101）

摘要近几年来，塔河油田碎屑岩水平井开发技术得到快速发展，水平井数量逐年增多，为塔河油田的稳产和增产做出了重要贡献。但随着油田的不断开发开采，其底水上升快、治理难的问题也逐渐显现出来。研究表明，增加水平井的长度对抑制底水锥进、增加底水油藏的产量有重要作用。本文在前人研究的基础上，采用油藏数值模拟软件从尽可能开发油藏的角度分析了塔河油田碎屑岩水平井水平段的长度变化，并考察了水平井底水情况、渗透率、原油黏度、油藏有效渗流面积对水平井水平段长度的影响。研究结果显示，在满足施工和开采的前提下，塔河油田碎屑岩水平井水平段的长度可以适当增长，但油藏的自身特性和控制面积的大小对碎屑岩水平井的水平段长度起决定性的作用。

关键词塔河油田水平井长度油藏模拟影响因素油藏面积

Analysis on Horizontal Well Length of Clastic Rock Basedon the Reservoir Simulation in Tahe Oilfield

ZHAO Xu，PANG Wei，HE Zuqing，LIU Huanle

（SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101 ，China）

Abstract In recent years，the development technology of clastic rock horizontal well has been developed rapidly in Tahe Oilfield，the number of the horizontal well increases year by year，which makes important contributions for stable proction and increase proction of Tahe Oilfield.As the continuous development of it， some questions also graally appear，for example，the bottom water raised quickly，and the control measures become more and more difficult.Research shows that increasing the length of horizontal wells plays an important role in restraining bottom water coning and increasing output of bottom water reservoir.Based on the former research，length change of horizontal section has been analyzed from the perspective of the development of reservoir using reservoir numerical simulation software，and the effect of the bottom water level，permeability， crude oil viscosity，reservoir effective seepage area to the length of horizontal section has been inspected.The study results showed horizontal section length can increase appropriately on condition that meet the construction and mining，but the features of the oil reservoir and the size of the controlling area play the decisive role for it.

Key words Tahe Oilfield；horizontal well length；reservoir simulation；influence factors；reservoir area

近几年来，塔河油田碎屑岩水平井开发技术得到快速发展，水平井数量逐年增多，为塔河油田的稳产和增产做出了重要贡献。但随着水平井开发技术的不断发展，对水平井水平段的合理长度提出了更高一步的要求^［1～4］。现阶段，由于塔河油田碎屑岩的油藏结构复杂，水平井往往要穿越多个油层段和泥质段，并且沿水平井油藏的无形参数变化较大，此外碎屑岩油藏属于大底水锥进油藏，底水的存在也为分析碎屑岩的合理产出增加了困难。鉴于以上几个原因，采用常规方法对塔河油田碎屑岩水平井进行水平段合理长度的分析是不准确的。为了进一步分析塔河油田油藏地质特征和流体物性对水平井长度的影响，本文采用选取一个典型区块、建立该区块油藏数值分析模型、利用数值模拟分析的方法全面分析塔河油田油藏地质参数对水平井长度的影响^［5～9］。

1 油藏数值模拟模型的建立

塔河油田碎屑岩油气藏主要分布在三叠系砂岩储层中，属于常温常压大底水油气藏，地层的各向异性较强，油藏的整体面积相对较大，但油藏区块分布表现为散、零、小等特点，单井控制的油藏面积较小。考虑到塔河油田碎屑岩的油藏特点和油藏数值模拟的自身特性，选择区块大小相对适中、具有进一步开发价值、现阶段油井的数量相对较少且具有塔河油田碎屑岩油藏共性特征的开发区块进行油藏数值模拟研究^{［10，11］}。

通过对塔河油田碎屑岩10个油藏区块地质资料、开发状况的对比，初选XX区块作为进行水平井水平段长度变化数值模拟分析研究的研究区块。收集了XX区块的基础数据，在油藏数值模拟软件CMG里建立了油藏研究区域的地质模型。X、Y、Z方向的网格数分别为120、100、3，X、Y网格长度分别为10m、10m，Z方向网格为非均匀网格。研究区三维地质模型如图1所示。

图1 研究区域三维地质模型

2 水平井水平段长度优化分析

通过对油藏研究区域附近地层的数值模拟，能够得出在该井区块水平井长度和累积产量之间的关系，如图2所示：

图2显示了通过油藏数值模拟所得出的该区块一口实际产出井水平井长度随累积产量的变化关系，其中区块的累积产量是指从该区块开始生产直至油井含水率达到98％以上的时间段内该井累积的产油量。从图中可以看出随着水平段长度的不断增加，在水平段长度小于280m的时候，伴随着水平段长度的不断增长，水平井的累积产量增加明显；在水平段的长度为280～350m时，随着水平段长度的增加，水平井的累积产量变化不大；当水平段的长度在350m以上时，随着水平段长度的增加，水平井的累积产量出现了小幅度的减小。这是因为当水平井的水平段长度相对较短时，水平井完全处于油藏的中心区域，该区域油藏物性较好，因此随着水平井水平段长度的增加，水平井的产能不断增加。但由于塔河油田碎屑岩储层特征和部署井位的特殊要求，其油藏的中心区域相对较小，随着水平段长度的不断增加，水平段开始穿出油藏的中心区域，随着水平段不断向油藏中心区域的外围不断扩展，油藏的物性不断变差。从图2中能够看出，当水平段穿出油藏的中心区后，随着水平井水平段长度的增加，水平段的产能不仅没有增加，反而有了一定的减少。这说明，在塔河油田碎屑岩油藏中水平井的开发要以开发油藏的中心区域为主，在满足地质条件和施工要求的条件下，水平井水平段要尽可能地贯穿油藏的中心区域，但当水平井的水平段增长至油藏的中心区域之外时，水平段的长度对水平井产能的贡献就急剧减小，甚至随着水平段长度的不断增长，所开发油层的物性越来越差，还会影响到对油藏中心区域优质油藏的开采。因此，根据图2中所示，该区域水平井的最优长度为350m左右。

图2 有底水时水平井累积产量随水平井长度变化示意图

3 水平井水平段长度敏感性分析

前面对水平井水平段长度的分析都是在现有的油藏条件下进行的，但国内外的研究表明，若某一油藏参数改变则水平井的最优完井水平长度也会随之改变，故分析有一定的局限性。根据实验室和现场研究认为，底水情况、渗透率、原油黏度、控制面积是其中比较重要的影响因素。本文研究的对象是塔河油田碎屑岩底水油藏，为了体现研究的准确性，在保证分析合理的情况下改变参数的时候尽量不超出所属油藏类型的范围（比如属于低渗油藏的渗透率一般不超过50μm²），计算结果如图3至图7所示。

图3显示的是在无底水时水平井累积产量随水平井长度的变化，如图中所示，由于底水油藏没有了底水能量的支持，其油藏的最终产量相比于有底水时的产量已经大幅度降低，并且其水平井累积产量随水平井长度的变化趋势与有底水时的变化趋势也有很大的不同：当水平段的长度小于200 m时，水平井的累积产量随水平井水平段长度增加的变化并不明显，只有少量的增加；当水平段的长度大于200m时，随着水平段长度的增加，碎屑岩水平井的累积总产量有了明显的下降趋势。这说明在底水能量消失、油藏能量不足的情况下，油藏的物性决定了水平井的最终产量。当水平段的长度较短时，水平井完全处于油藏的中心区域内，油藏的物性较好，油藏内的流体完全通过物性较好的中心区域进入井筒，而油藏中心区域消失的能量很快可由周围区域的油藏进行补充，因此，油藏到井筒内的流动阻力相对较小，地层能量补充快，进而油藏的总采出量相对要高一些。而当水平段的长度大于200 m时，水平井段已经延伸到了油藏中心区域之外，油藏的物性相对较差，而对于物性差油藏的开采损耗了大量的地层能量，因此，油藏的总产量反而变得相对较低，但随着水平段的增长总产量下降并不是很多。通过以上的分析，可以认为底水对塔河油田碎屑岩水平井的开发起着至关重要的作用，一方面，由于在开发过程中底水不断抬升，含水率不断增大影响了水平井的开发；另一方面，底水又为油层的开发提供了驱动能量，能够提高油藏的总产量。从图3可以看到，在无底水时，水平段最好全部位于油藏的中心区域内，一旦水平段延伸到油藏较差的区域内，油藏的总产量反倒会略有减小。

图3 无底水时水平井累积产量随水平井长度变化示意图

前面分析了底水对水平井水平段长度与累积产量关系的影响，下面将通过单独改变渗透率的大小来分析渗透率对水平井长度变化的影响。

图4 水平井渗透率随水平井长度变化示意图

图4显示的是在原始渗透率、将原始渗透率扩大5倍、将原始渗透率扩大10倍时通过数值模拟计算得出的水平井长度随累积产量的变化关系，可以看出，由原始渗透率、渗透率扩大5倍、渗透率扩大10倍得到的水平井长度随累积产量的变化关系曲线的走势基本一致，均是在水平段的长度在300m以下时随着水平段长度的增加水平井的产量明显增加，而当水平段的长度在300m以上时随着水平段长度的增加水平井的总产量出现一个稳定段后开始出现小幅下降的情况。从图4中可以看到，随着渗透率的不断提高，水平井的总产量在不同水平段长度的情况下均有明显的提高。此外，不同渗透率下水平井总产量开始下降的水平井长度也有不同：在采用原始渗透率的情况下，水平井水平段的长度在350m之后开始下降；在采用5倍原始渗透率的情况下，水平井水平段的长度在约370m之后开始下降；而在采用10倍原始渗透率的情况下，水平井水平段的长度在约400 m之后开始下降。通过以上的对比可以看出，渗透率对水平井长度随累积产量的变化影响不是很大，其并不改变水平井长度随累积产量变化的趋势，只是在一定程度上影响水平井长度随积产量的变化关系，当渗透率增大时，在其他条件不变的情况下，水平井水平段的长度应适当延长。

图5 水平井原油黏度随水平井长度变化示意图

图5显示的是在其他条件不变的情况下，单独改变流体黏度得到的原油黏度随水平井长度变化的关系曲线，从图中可以看出，将原油黏度降到0.1倍、原始原油黏度、将原油黏度提高10倍得到的3条水平井水平段长度随累积产量的变化关系曲线的趋势基本一致，均是在水平段的长度在300m以下时随着水平段长度的增加水平井的产量明显增加，当水平段的长度在300m以上时随着水平段长度的增加水平井的总产量出现一个稳定段后开始出现小幅下降的情况，只是随着原油黏度的提高在相同的水平井长度情况下，水平井的总产量均有明显的下降。从图5中可以看到，无论原油黏度如何变化，水平井的最优长度均都为350m左右。可以认为，原油黏度对水平井水平段长度的变化无明显的影响。

为了进一步分析油藏大小对水平井长度的影响，下面将通过单独改变油藏控制面积来分析油藏大小对水平井长度变化的影响，计算结果如图6和图7所示。

图6、图7显示的是油藏控制面积的大小对水平井长度的影响，结合图2可以看出，随着油藏面积的增大，水平井的累积产量明显增大，并且水平井水平段长度随累积产量的变化关系也有明显的不同。如图6所示，当水平井控制面积减小一半时，随水平井长度的变化，水平井累积产量先增大后减小；当水平井的长度小于150m时，随着水平井长度的增加，水平井的累积产量逐渐增加；当水平井的长度大于150m时，随水平井长度的增加，水平井的累积产量逐渐减小，但值得注意的是，水平井累积产量的增加和减小的幅度均相对较小，也就是说水平井的长度变化对累积产量的影响并不明显。随着油藏面积的进一步增大，如图2所示，当水平井长度增加时，水平井累积产量先增大后减小、当水平井的长度小于350m时，随着水平井长度的增加，水平井的累积产量逐渐增加；当水平井的长度大于350m时，随水平井长度的增加，水平井的累积产量逐渐减小。值得注意的是，当水平井的长度小于280m时，随着水平井长度的增加，水平井的累积产量增加的幅度相对较大，水平井长度的增加对水平井累积产量增加的贡献较大；而后在水平井长度为280m至350m之间时，随着水平井长度的增加，水平井累积产量的增加相对较为缓慢；水平井长度在350m之后，随着水平段长度的增加，水平井的累积产量开始逐渐减小，但减小的幅度相对较小。继续增加油藏面积，如图7所示，随着水平井长度的不断增加，水平井的累积产量也不断增加，其变化趋势简单明了。通过对3个图的对比分析，可以认为油藏面积对水平井水平段长度的影响相对较大，当油藏面积较小时，增大水平井的长度不能有效提高水平井的产量，而随着油藏面积的不断增大，水平井水平段的长度对开采油藏的影响逐渐显现出来，油藏的面积越大，合理开采油藏所需的水平井的水平段长度越长，因此，针对不同的油藏面积，采用合理的水平井水平段的长度是至关重要的。

图6 0.5倍油藏面积条件下水平井累积产量随水平井长度变化示意图

图7 2倍油藏面积条件下水平井累积产量随水平井长度变化示意图

通过以上油藏数值模拟计算的分析结果，能够得出底水、油藏面积这两个因素是影响塔河油田碎屑岩水平井水平段长度变化的重要因素，底水能量的变化和油藏面积的大小均会对水平井水平段长度的变化产生较大的影响，渗透率对水平井水平段长度有一定的影响，但影响的效果相对较小，而原油黏度对水平井长度的变化没有明显的影响。此外，通过水平井水平段长度的敏感性分析也可得出目前塔河油田碎屑岩水平井水平段的打开长度可进一步延长至350m的结论。

4 结论

1 ）塔河油田碎屑岩水平井长度对油藏最终的累积产量有较大的影响，随着水平井长度的增加，水平井累积产量出现了先明显增加、随后增加趋势逐渐变缓、最后小幅下降的变化过程。

2）油藏中心区的大小决定了碎屑岩水平井的长度，碎屑岩水平井的长度应尽量穿越整个油藏中心区。

3）底水对碎屑岩水平井长度的影响较大，在无底水时，水平井水平段的合理长度要远小于有底水时水平井水平段的合理长度，此外，无底水时水平段长度的变化对累积产量的影响也要小于有底水时的变化。

4）渗透率对碎屑岩水平井长度的影响相对较小，只有在渗透率较大的情况下，适当延长水平井的长度能增加油藏的累积产量。

5）原油黏度对碎屑岩水平井长度的变化基本没有影响，原油黏度的增大和减小基本不改变水平井长度和累积产量的变化关系。

6）目前塔河油田碎屑岩水平井水平段的长度可以进一步增长至350m。

参考文献

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