CN106014372B - 一种基于砂体结构的水平井布井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于砂体结构的水平井布井方法，其步骤包括：选择目标区域所需研究层段的自然伽马曲线，根据该曲线形态及砂层厚度，对砂体结构分类；根据单井的砂体结构特征、砂体组合模式、砂体厚度绘制砂层厚度等值图，根据砂体的平面展布特征、油层厚度确定砂体布井范围；根据砂体结构，选择不同的井网，单层稳定型砂体部署短五点井网；多层叠加型砂体部署长五点水平井井网和七点井网；本发明能够基于砂体结构、砂体展布规律研究进行水平井布井，利用测井曲线资料自然伽马曲线的光滑程度表征砂体结构，结合河道砂体宽度部署水平井五点、七点注水开发井网。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，具体涉及岩性油藏基于砂体结构的水平井布井方法，具体是一种基于砂体结构的水平井布井方法，能够提高油田开发水平和开发效益。
背景技术
在岩性油藏中，油气储层砂体是指地下储层中含油的砂体，由很多不规则的砂体组成，是地下油层的最小含油单元，也是控制油、水运动的最基本单位。在不同的沉积环境条件下，储层砂体结构差异较大，良好的区分储层砂体结构的差异，对水平井布井具有重要作用。
目前在油田开发领域中，常用自然伽马射线测井方法来研究油气储层的砂体结构。从自然伽马测井曲线的形态，包括自然伽马测井曲线的幅度和形状，可以定性辨别油气储层的砂体结构。自然伽马测井曲线的形状包括箱形、钟形、漏斗形、平直形等也可以反映出储层的沉积相和砂体结构的特征。如箱形，反映的是物源供应丰富和水动力条件稳定并快速堆积的结果，常出现在三角洲的分流河道等；钟形，是水动力逐渐减弱和物源供应减少，反映河道侧向迁移的沉积序列以及河道的正粒序结构特征。另外，各种形状曲线的光滑程度也能反映出储层砂体结构特征的差异。如光滑的自然伽马测井曲线代表物源丰富，水动力作用强;齿状则代表间歇性沉积的叠积，指状代表短期沉积。以箱型为主和钟形河道和组合形成多期叠加砂体，油层厚度大，分布稳定，连续性好，以钟形为主和少量箱型砂体组成单期稳定河道，此类河道较窄，顺河道方向能连续分布，齿状和指状砂体组成的不稳定短期河道，砂层薄，物性差，难以形成有效储层，不是水平井布井的目标层。
现有的水平井布井的思路主要考虑水平段方位与裂缝走向的关系、水平井注采井网，目的是提高单井控制面积内的采收率，但在地质方面考虑较少。在工业化生产过程中，水平井规模布井以提高储量动用程度、提高单井产量、低成本标准化运作为目标，而砂体结构、河道规模控制了是否可以部署水平井，部署多长的水平井。因此针对岩性油藏，水平井布井必须充分考虑砂体结构、砂体展布等地质因素，确定水平井布井条件，及不同井网、水平段长度的布井原则,指导水平井布井。为了更好的开发砂岩油藏，需开发一种基于砂体结构的水平井布井方式新方法。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种基于砂体结构、砂体展布规律研究的水平井布井方法，利用测井曲线资料自然伽马曲线的光滑程度表征砂体结构，结合河道砂体宽度部署水平井五点、七点注水开发井网。
为此，本发明提供了一种基于砂体结构的水平井布井方法，其技术方案是：一种基于砂体结构的水平井布井方法，包括如下步骤：
（1）选择目标区域所需研究层段的自然伽马曲线，根据该曲线形态及砂层厚度，将砂体结构分为四类，分别是：钟形结构、箱型结构、指状结构以及叠置钟形结构；
（2）根据单井的砂体结构特征、砂体组合模式、砂体厚度绘制砂层厚度等值图，在砂体图上大于5m的区域作为布井的研究范围，初步确定在油层厚度大于4m的区域为水平井布井范围；砂体组合模式为箱型结构、钟形结构水下分流河道组成的多层叠加型河道或单层稳定型河道，在河道边缘砂体厚度大于5m砂体结构为叠置钟形结构区域不能布井；
（3）根据砂体结构，选择不同的井网类型，单层稳定型砂体部署短五点井网，其中单层厚度大于5m，内部无0.5m以上泥岩夹层的砂体为单层稳定型砂体；多层叠加型砂体部署长五点水平井井网和七点井网；
（4）在以上布井原则的基础上，最大程度动用储量，提高钻遇率，提高单井产量，在多层叠加型河道内部部署长五点井网，或七点井网，外围部署短五点井网；单层叠加型河道较窄，根据河道宽部署五点井网，形成不同的水平井网的布井模式。
上述步骤（1）中所述的钟形结构，其判定标准为：砂层厚度大于5m，底部测井曲线减小，上部伽马值变大，逐渐过渡到泥岩。
上述步骤（1）中所述的箱型结构，其判定标准为：砂层厚度大于5m，砂岩段自然伽马值上下幅度差在80%以内，与泥岩突变接触。
上述步骤（1）中所述的指状结构，其判定标准为：层内砂层厚度小于2m，只发育一个砂层段。
上述步骤（1）中所述的叠置钟形结构，其判定标准为：发育多个砂层，总厚度小于5m，自然伽马曲线特征同钟形结构。
上述步骤（1）中，确定砂体布井范围时，布井区域的砂体厚度需大于5m。
上述步骤（3）中，对单层稳定型砂体的砂层厚度大于5米且宽度小于2km，部署短水平井，具体部署水平段长度小于或等于600m的五点井网；对多层叠加型砂体的砂层厚度大于5米且宽度大于4km，部署长水平井，具体部署水平段长度600-800m的五点井网，或者水平段长度1000m的七点井网。
上述步骤（3）中，对多层叠加型砂体的砂层厚度大于5米且宽度大于4km，部署长水平井，具体部署水平段长度700m的五点井网。
上述步骤（3）中，对多层叠加型砂体的砂层厚度大于5米且宽度大于4km，部署长水平井，具体部署水平段长度700m的五点井网，或者水平段长度1000m的七点井网。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于砂体结构、砂体展布规律研究的水平井布井方法，其利用测井曲线资料自然伽马曲线的光滑程度表征砂体结构，结合河道砂体宽度部署水平井五点、七点注水开发井网。本发明能够实现地质油藏一体化，井网部署充分考虑了地质特征，全面动用油藏，提高了水平井钻遇率以及单井控制储量；能够降低经济成本，适应标准化生产；便于更好发挥人工裂缝渗流能力，建立有效驱替系统，满足实现长期稳产注水补充能量的要求。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1测井曲线形态分类对比示意图；
图2砂体组合模式纵向剖面示意图（(a)、(b)、(c)三种）；
图3是五点井网为基础井网的五点井网、长五点井网以及七点井网部署模式对比示意图；
图4是不同河道宽度的水平井布井方式；
图5是多层叠加砂体组合实例图；
图6是单层稳定砂体剖面实例图。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图标记说明：1、注水井；2、水平井；3、压裂缝；4、井距；5、排距。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明提供了一种基于砂体结构的水平井布井方法，其目标和基本原则是：一是地质油藏一体化，井网部署充分考虑地质特征，全面动用油藏，提高水平井钻遇率，提高单井控制储量；二是降低经济成本，适应标准化生产，采用规则井网；三是便于更好发挥人工裂缝渗流能力，建立有效驱替系统，满足实现长期稳产注水补充能量的要求。
本发明的步骤包括：
（1）选择目标区域所需研究层段的自然伽马曲线，根据曲线形态及砂层厚度，砂体结构分为四类。A钟形，砂层厚度大于5m，底部测井曲线减小，上部伽马值变大，逐渐过渡到泥岩；B箱型，砂层厚度大于5m，砂岩段自然伽马值上下相近（砂岩段自然伽马值上下幅度差在80%以内），与泥岩突变接触；C指状，层内砂层厚度小于2m，只发育一个砂层段；D叠置钟形，发育多个砂层，总厚度小于5m，自然伽马曲线特征同钟形（如图1）。
（2）根据单井的砂体结构特征、砂体组合模式(如图2)、砂体厚度绘制砂层厚度等值图，在砂体图上大于5m的区域作为布井的研究范围，根据砂体的平面展布特征、油层厚度确定砂体布井范围，初步确定在油层厚度大于4m的区域为水平井布井范围，原则上砂体厚度大于5m的区域可以布井。砂体组合模式为箱型、钟形水下分流河道组成的多层叠加型河道、或单层稳定型河道，在河道边缘砂体厚度大于5m砂体结构为叠置钟形区域不能布井，该原则可提高钻遇率。
（3）根据砂体结构，选择不同的井网类型，单层稳定型砂体部署短五点井网，单层稳定型砂体的特点是垂向上砂体较薄，横向上河道较窄的，平面上河道摆动较大，可部署短五点井网，降低丢失目标油层的风险；其中单层厚度大于5m，内部无0.5m以上泥岩夹层的砂体为单层稳定型砂体；多层叠加型的特点是垂向上砂体厚度大，横向上河道宽，平面上分布较稳定，可部署长五点水平井井网和七点井网，提高单井控制储量，提高单井产量。具体指标为：1单层稳定型砂层厚度大于5米且宽度小于2km，可部署短水平井，水平段长度小于或等于600m的五点井网）；2多层叠加型砂层厚度大于5米且宽度大于4km，可部署长水平井，水平段长度600-800m的五点井网），或者1000m的七点井网（图3）。
（4）在以上布井原则的基础上，最大程度动用储量，提高钻遇率，提高单井产量，在河道较快的多层叠加型河道内部部署长五点井网，或七点井网，外围部署短五点井网；单层叠加型河道较窄，根据河道宽部署五点井网，形成不同的水平井网的布井模式（图4）。
表1是砂体结构与配套水平井布井方式表。
表1 砂体结构与配套水平井布井方式表
下面进一步结合附图，对依据本发明提供的基于砂体结构的水平井布井方法进行详细的说明。
本发明充分考虑了岩性控制的砂岩油藏呈现出的多油层复合叠置、砂体变化快等特点，通过开展综合地质研究和低渗透油藏渗流机理研究，总结分析历年部署油藏不同水平井井网实施效果的基础上，提出了基于砂体结构的水平井布井方法，参见图1、图2和图3。
图1显示了不同自然伽马形态对应的砂体结构，根据单井测井、录井结果绘制砂泥岩垂向剖面，表现了砂体和泥岩的垂向组合关系，根据单井的砂体结构判断附近是否可以部署水平井，其中指状及叠置钟型砂体不能部署水平井。
图2显示了根据多口单井垂向剖面在横向上连通情况、平面上的砂体之间的关系，砂体的横向连同规模是水平井部署的基础。图2（a）为多层叠加砂体组合模式；图2（b）为单层稳定砂体组合模式；图2（c）为不稳定型砂体组合模式。
图3显示了纺锤形布缝水平井五点井网为基础井网基本要素，1—注水井，2—水平井， 3—压裂缝，4—井距，5—排距，实施过程中可以依据油层展布特征调整为长五点井网、七点水平井井网。
图4显示了不同河道宽度的水平井布井方式，见图4（a）、图4（b）、图4（c）。当河道宽度小于2km时（图4（a）所示），以注水井作为边界，部署水平井五点井网，当河道宽度大于4km时（图4（c）所示），部署长五点或者七点井网。
1）首先开展综合地质研究，优选水平井井网部署区，开展砂体结构分类评价，确定有利钻井区方向。
①通过沉积微相、成岩相及高产富集主控因素研究，选择物性好的部署区域。
②分析单井砂体结构，和连井砂体组合模式，确定主力油层物源方向，河道砂体的边界，确定水平井布井边界范围和布井规模。三角洲水下分流河道单砂体宽度经验公式：河道宽度 = 100×砂厚（m）。
2）井网的优化
①通过油藏数值模拟研究，证明：在注水技术政策、油井工作制度和人工压裂缝密度相同的情况下，五点井网具有单井产量较高，相同含水下，采出程度高的优势。依据单井综合成本，开发指标预测等参数经济评价，确定五点井网最短水平段长度为400m，最长为600m。为进一步提高单井产量，采用七点井网，水平段长度为900m，九点井网1200m。
②根据油藏工程论证及数值模拟研究，结合矿场实践，水平井井距采用500m，排距为150m时开发效果最优。
③从数字模拟和开发效果对比来看，水平井段方位应垂直于最大主应力方向，以保证在压裂工艺上对水平井实现最佳的压裂效果，提高水平井单井产量。
3）注水井部署
①为保证水平井钻遇率，优先实施水平井四周注水井，当直井油层钻遇单砂体厚度大于5m，按照井网实施下一口注水井。
②水平井实施方向为从厚带向薄带，从顺河道方向，逐步向河道两侧扩边。
4）水平井布井
①水平井排数确定：在垂直裂缝方向上根据河道宽度确定水平井排数 n=河道宽度L/（水平段长度+2×排距）n为整数；单层稳定型，水平段长度为600m，多层叠加型河道宽度大于4km为水平段长度600m，河道宽度2-4km，内部用600m，外围用400m。
②河间夹层处理：多层叠加型河道砂体局部分叉，两河道未能叠加，间距200m以内时，继续采用规模部署水平井井位，预测间距大于200m，钻遇率过低，不可部署水平井。
工业实用性
利用本发明所取得的基于砂体结构的水平井布井方法在鄂尔多斯盆地马岭油田长8油藏取得了较好的开发效果。
马岭油田长8油藏主要发育在三角洲前缘,储集砂体以浅水三角洲前缘水下分流河道砂体为主，砂体变化较大，河道宽度一般在1-4km，最大叠加河道宽度可达到8km，单砂体厚度薄，纵向非均质性强，砂体含油性较好，属典型的层状岩性油藏。长81油藏平均油藏埋深2400m，有效厚度6.2m，孔隙度9.4% ，渗透率0.25mD ，原始地层压力19.9MPa；地层原油密度0.730g/cm3，粘度3.33mPa.s，原始气油比105.5m3/t；地面原油密度0.837g/cm3，粘度5.10mPa.s；地层水矿化度53.10g/l，水型为CaCl2型，为低孔、低渗、低压岩性油藏。
利用本发明的布井方式在木30区块布井，该区砂体结构组合如图5，对应多层叠加砂体组合模式，共完钻水平井48口，其中五点井网5口、长五点井网12口、七点井网29口，九点井网2口，平均试油产量45.8t/d，投产初期平均单井产量8.0t/d，含水24.7%，产量为邻区直井的4～6倍，注水井平均单井日注水量在10-15m3，水平井开发前4年累积递减38%。在河道较窄的单层稳定砂体环82区块共完钻水平井25口，剖面实例如图6，其中五点井网17口、长五点井网8口，平均初期产量7.1t，4年累计递减37%。实现了体积压裂下注水补充能量的目的，降低了初期递减，实现了水平井规模化应用。
利用该布井方式，可减降低布井风险，如图5河道分支，出现多层叠置薄砂层和指状砂层，该区未部署水平井，降低损失。在多层叠加河道厚层砂体区域M107-7周围采用7点井网布井，细分注水单元，提高单井产量，水平井开发四年来，稳产效果好。
因此，本发明提供了一种基于砂体结构、砂体展布规律研究的水平井布井方法，其利用测井曲线资料自然伽马曲线的光滑程度表征砂体结构，结合河道砂体宽度部署水平井五点、七点注水开发井网。本发明能够实现地质油藏一体化，井网部署充分考虑了地质特征，全面动用油藏，提高了水平井钻遇率以及单井控制储量；能够降低经济成本，适应标准化生产；便于更好发挥人工裂缝渗流能力，建立有效驱替系统，满足实现长期稳产注水补充能量的要求。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）选择目标区域所需研究层段的自然伽马曲线，根据该曲线形态及砂层厚度，将砂体结构分为四类，分别是：钟形结构、箱型结构、指状结构以及叠置钟形结构；
（2）根据单井的砂体结构特征、砂体组合模式、砂体厚度绘制砂层厚度等值图，在砂层厚度等值图上砂体厚度大于5m的区域作为布井的研究范围，初步确定在油层厚度大于4m的区域为水平井布井范围；砂体组合模式为箱型结构、钟形结构水下分流河道组成的多层叠加型河道或单层稳定型河道，在河道边缘砂体厚度大于5m砂体结构为叠置钟形结构区域不能布井；
（3）根据砂体结构，选择不同的井网类型，单层稳定型砂体部署短五点井网，其中单层厚度大于5m，内部无0.5m以上泥岩夹层的砂体为单层稳定型砂体；多层叠加型砂体部署长五点井网或七点井网；
（4）在以上布井原则的基础上，在多层叠加型河道内部部署长五点井网，或七点井网，外围部署短五点井网；单层稳定型河道较窄，根据河道宽部署五点井网，形成不同的水平井网的布井模式。
2.如权利要求1所述的一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，步骤（1）中所述的钟形结构，其判定标准为：砂层厚度大于5m，底部测井曲线减小，上部伽马值变大，逐渐过渡到泥岩。
3.如权利要求1所述的一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，步骤（1）中所述的箱型结构，其判定标准为：砂层厚度大于5m，砂岩段自然伽马值上下幅度差在80%以内，与泥岩突变接触。
4.如权利要求1所述的一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，步骤（1）中所述的指状结构，其判定标准为：层内砂层厚度小于2m，只发育一个砂层段。
5.如权利要求1所述的一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，所述步骤（3）中，对单层稳定型砂体的砂层厚度大于5米且宽度小于2km，部署短水平井，具体部署水平段长度小于或等于600m的五点井网。
6.如权利要求1所述的一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，所述步骤（3）中，对多层叠加型砂体的砂层厚度大于5米且宽度大于4km，部署长水平井，具体部署水平段长度600-800m的五点井网，或者水平段长度1000m的七点井网。
7.如权利要求6所述的一种基于砂体结构的水平井布井方法，其特征在于，所述步骤（3）中，对多层叠加型砂体的砂层厚度大于5米且宽度大于4km，部署长水平井，具体部署水平段长度700m的五点井网。
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