CN106437674A

CN106437674A - 仿水平井注水开发井网适配方法

Info

Publication number: CN106437674A
Application number: CN201510475767.4A
Authority: CN
Inventors: 吕广忠; 杨勇; 郭迎春; 任允鹏; 杜殿发; 曹小朋; 陈辉; 张东; 李绍杰
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: CN106437674B

Abstract

本发明提供一种仿水平井注水开发井网适配方法，该仿水平井注水开发井网适配方法包括：采用油藏数值模拟方法，得到最佳井网形式，建立裂缝与井排不同夹角的模型进行模拟预测；对不同渗透率下的最佳井网形式的排距进行优化，得到不同渗透率范围下，最佳的井排距；确定合理井网密度，并计算出经济合理井距，进而确定井距，使得裂缝与井距适配；进行数值模拟，得到不同基质渗透率匹配的最佳裂缝施工参数，并获取最佳的注采参数；形成低渗油藏仿水平井注水开发时井网、裂缝、注水的适配技术。该方法实现了仿水平井注采井网、人工裂缝、工作制度最优配置，可为低渗透、低丰度油藏有效动用和高效开发提供技术保障，具有广阔的推广前景。

Description

仿水平井注水开发井网适配方法

技术领域

本发明涉及低渗透油藏压裂注水开发领域，具体涉及一种低渗油藏仿水平井(定向长缝)注水开发时井网、裂缝、注水的适配技术。

背景技术

对于低丰度低渗透油藏，由于埋藏深、丰度低、物性差，采用小井距开发，可注水提高采收率，但投资高，经济效益差；大井距开发，无法实施注水，弹性开发，采收率低，经济效益差。针对低渗透油藏提高采收率和效益开发的需求，通过开发理念转变，将油藏工程和储层改造有机结合，将长缝压裂增产措施转变为开发技术，创新提出了仿水平井注水开发技术。由于仿水平井注水开发技术在国内外没有先例，初期采用常规低渗透油藏井网优化设计方法，造成水窜严重，制约了该技术的推广应用。

低渗油藏仿水平井开发渗流机理复杂，除压裂工艺要求高以外，井网与裂缝的适配关系、井网与注水方式的适配关系有待进一步深入研究。为此我们发明了一种新的仿水平井注水开发井网适配方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以高效开发低渗油藏的仿水平井注水开发井网适配方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：仿水平井注水开发井网适配方法，该仿水平井注水开发井网适配方法包括：步骤1，采用油藏数值模拟方法，得到最佳井网形式，建立裂缝与井排不同夹角的模型进行模拟预测，使得裂缝与井网井排适配；步骤2，对不同渗透率下的最佳井网形式的排距进行优化，得到不同渗透率范围下，最佳的井排距，使得裂缝与排距适配；步骤3，确定合理井网密度，并计算出经济合理井距，进而确定井距，使得裂缝与井距适配；步骤4，在优选出的井网形式以及井排距的基础上，进行数值模拟，得到不同基质渗透率匹配的最佳裂缝施工参数，并获取最佳的注采参数；步骤5，采用统计学方法，得到最适合现场实际的开发方案，形成了低渗油藏仿水平井注水开发时井网、裂缝、注水的适配技术。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该仿水平井注水开发井网适配方法还包括，在步骤1之前，进行储层预测和地应力预测，首先收集资料，包括岩心、薄片、露头、地震、测井和生产动态及监测这些资料，进行储层预测和地应力预测，结合地质综合研究成果，建立三维进行地质模型和地应力模型。

在步骤1中，分别设计长缝条件下的正对排状井网、交错排状井网、反九点井网、反方七点井网、矩形五点井网、五点井网、菱形反九点井网这些井网形式，采用油藏数值模拟方法，分析裂缝与不同井网形式组合的采出程度及剩余油饱和度分布，得到最佳井网形式。

在步骤1中，在建立裂缝与井排不同夹角的模型进行模拟预测时，当井排方向与裂缝方向不一致、有一个夹角时，沿井排方向排距减小，夹角越大，排距越小，单井累产油越少，水淹风险增加；而垂直井排方向随夹角增大排距增大，会导致注水见效困难；同时，随着井排与裂缝方向夹角的增加，开发效果变差；因此井排方向应与裂缝方向一致。

在步骤2中，利用水电模拟实验进行裂缝穿透比优化，按照最佳井网形式，设计不同裂缝穿透比，确定最优穿透比为0.3～0.4，对不同渗透率下最佳井网形式的排距进行优化，首先使用油藏工程方法进行计算，得到理论最优值，然后使用数值模拟技术，依次改变井距、排距，观察采出程度的变化，得到不同渗透率范围下，最佳的井排距，排距计算采用以下公式：

式中：D为排距，m；P_iwf、P_e分别为注水井井底流压和地层压力，MPa；q_o、q_w分别为产油量和注水量，m³/d；μ_o、μ_w分别为油和水的粘度，mPa.s；L为裂缝半缝长，m；K为渗透率，mD；为含水率的导数，小数；f_w(S_wf)为含水率，小数；S_wf为水驱前缘含水饱和度，％；S_w为含水饱和度，％；S_ro为残余油饱和度，％；为水驱前缘含水饱和度对应的含水率的导数，小数；λ为启动压力梯度，MPa/m；h为储层有效厚度，m，K_rw(S_w)为水相相对渗透率，小数,Ko为渗透率，mD，Pwf为井底流压，MPa。

在步骤2中，不同地层渗透率分为三个范围：3～5×10^-3μm²、5～10×10^-3μm²、10～20×10^-3μm²。

，在步骤3中，利用经济合理井网密度公式确定合理井网密度，并计算出经济合理井距，进而利用单井控制地质储量法确定井距,计算公式为：

井距＝(经济合理井距)²/(排距×2)

裂缝长度的计算要综合考虑井距、穿透比和极限泄油半径来确定，裂缝长≤井距-2×极限泄油半径。

8.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤4中，在优选出的井网形式以及井排距的基础上，对油水井半缝长和油水井裂缝导流能力这些压裂参数和注水时机、地层压力水平、注采比、采液速度这些注水参数进行优化，采用的方法是利用正交设计试验方法设计方案,使用油藏数值模拟方法研究不同参数相互作用对采收率的影响，最终得到不同基质渗透率匹配的最佳裂缝施工参数。

在步骤4中，首先使用油藏工程方法进行理论计算，得到注采参数的理论值，然后使用数值模拟技术进行实际模拟，最终两者进行对比分析，得到最佳的注采参数。

在步骤5中，采用正交设计试验方法进行分析。

本发明中的仿水平井注水开发井网适配方法，以储层精细描述、地应力及裂缝预测结果为基础，利用油藏数值模拟技术和油藏工程方法为手段，结合室内实验研究成果，通过长缝条件下井网形式优化和裂缝与井排方向优化实现裂缝与井网井排适配；通过裂缝穿透比优化和缝面排距优化实现裂缝与排距适配；通过合理井距计算和裂缝长度优化实现裂缝与井距适配；通过压裂参数优化和注采参数优化，最终形成了仿水平井裂缝井网适配，实现仿水平井注采井网、人工裂缝、工作制度最优配置的一种综合技术。有利于指导实际生产和增加油田效益。本发明可以在仿水平井注水开发中针对不同油藏条件提供一套最适配、最佳的压裂和注水开发方案，为实际生产提供更大效益。

附图说明

图1为本发明的仿水平井注水开发井网适配方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中不同井网形式示意图；

图3为本发明的一具体实施例中不同井网形式对采出程度的影响对比图；

图4为本发明的一具体实施例中裂缝与井排不同夹角累产油对比图；

图5为本发明的一具体实施例中渗透率为3～5×10^-3μm²时不同排距对采收率的影响对比图；

图6为本发明的一具体实施例中不同压力保持水平下的采出程度关系曲线；

图7为本发明的一具体实施例中不同注采比对应采出程度图；

图8为本发明的一具体实施例中不同产液速度下采出程度对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的仿水平井注水开发井网适配方法的流程图。

在步骤101，首先收集资料，包括岩心、薄片、露头、地震、测井和生产动态及监测等资料，进行储层预测和地应力预测，结合地质综合研究成果，建立三维进行地质模型和地应力模型。

在步骤102，基于步骤101的研究成果，分别设计长缝条件下的正对排状井网、交错排状井网、反九点井网、反方七点井网、矩形五点井网、五点井网、菱形反九点井网等井网形式如图2所示，采用油藏数值模拟方法，分析裂缝与不同井网形式组合的采出程度及剩余油饱和度分布，可以看出，交错排状井网的采出程度最高，得到最佳井网形式为交错排状井网，如图3所示。

建立了裂缝与井排不同夹角的模型进行模拟预测，模拟结果表明，如图4所示，当井排方向与裂缝方向不一致、有一个夹角时，沿井排方向排距减小，夹角越大，排距越小，单井累产油越少，水淹风险增加；而垂直井排方向随夹角增大排距增大，会导致注水见效困难。同时，随着井排与裂缝方向夹角的增加，开发效果变差。因此井排方向应与裂缝方向一致。

在步骤103，利用水电模拟实验进行裂缝穿透比优化，按照步骤102确定的井网形式，设计不同裂缝穿透比(半缝长/井距)，结果表明，最优穿透比为0.3～0.4。

对不同渗透率下交错排状井网的排距进行优化，首先使用油藏工程方法(公式1)进行计算，得到理论最优值，然后使用数值模拟技术，依次改变井距、排距，观察采出程度的变化，如图5所示，得到不同渗透率范围下，最佳的井排距。不同地层渗透率分为三个范围：3～5×10^-3μm²、5～10×10^-3μm²、10～20×10^-3μm²。

排距计算采用以下公式：

(公式1)

式中：D为排距，m；P_iwf、P_e分别为注水井井底流压和地层压力，MPa；q_o、q_w分别为产油量和注水量，m³/d；μ_o、μ_w分别为油和水的粘度，mPa.s；L为裂缝半缝长，m；K为渗透率，mD；为含水率的导数，小数；f_w(S_wf)为含水率，小数；S_wf为水驱前缘含水饱和度，％；S_w为含水饱和度，％；S_ro为残余油饱和度，％；为水驱前缘含水饱和度对应的含水率的导数，小数；λ为启动压力梯度，MPa/m；h为储层有效厚度，m，K_rw(S_w)为水相相对渗透率，小数。

在步骤104，井距计算方法利用经济合理井网密度公式确定合理井网密度，并计算出经济合理井距，进而利用等单控(单井控制地质储量)法确定井距(公式2)。

井距＝(经济合理井距)²/(排距×2) (公式2)

裂缝长度的计算要综合考虑井距、穿透比和极限泄油半径来确定，裂缝长≤井距-2×极限泄油半径，最优缝长在步骤105中确定。

在步骤105，在优选出的井网形式以及井排距的基础上，对压裂参数(油水井半缝长和油水井裂缝导流能力)和注水参数(注水时机、地层压力水平、注采比、采液速度等)进行优化，采用的方法是利用正交设计试验方法设计方案,使用油藏数值模拟方法研究不同参数相互作用对采收率的影响，最终得到不同基质渗透率匹配的最佳裂缝施工参数(表1)。

表1 不同基质渗透率匹配的最佳裂缝施工参数推荐表

在步骤106，基于以上结果，首先使用油藏工程方法进行理论计算，得到注采参数的理论值，然后使用数值模拟技术进行实际模拟，最终两者进行对比分析，得到最佳的注采参数。

例如，对于具体实例，进行注采参数优化是，首先进行压力保持水平优化，具体实现步骤，选取9组压力保持水平(方案压力/地层静水柱压力)，分别为100％、105％、110％、115％和135％等，利用油藏数值模拟方法，计算油井初期增油量(方案油井初期产量-地层静柱压力下的油井初期产量)，从模拟结果看，如图6所示，随着压力升高，增油量出现先增后降的趋势，最优压力保持水平为增油量最高的点，即压力保持水平为115％～120％；其次，进行注采比优化，选取不同注采比(例如1.0、1.1、1.2、1.3、1.4等)，利用油藏数值模拟方法，计算不同注采比下的采收率，从模拟结果看，如图7所示，随着注采比增加，采收率出现先增后降的趋势，最优注采比为采收率最高的点，即注采比为1.1～1.2；最后，进行采用速度优化，利用油藏工程方法确定最大采液速度(本例中为3％)，选取低于最大采液速度的几个值(例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％)，利用油藏数值模拟方法，计算不同采液速度下的采收率，从模拟结果看，如图8所示，随着采液速度增加，采收率出现先增后降的趋势，最优采液速度为采收率最高的点，即采液速度为2％～2.5％。

在步骤107，采用统计学方法，将仿水平井注水开发所有相关参数统一到一起，综合考虑，最终得到最适合现场实际的开发方案，形成了低渗油藏仿水平井注水开发时井网、裂缝、注水的适配技术。在一实施例中，采用统计学方法为正交设计试验等方法进行分析。

本发明的仿水平井注水开发井网适配方法主要研究井网、裂缝参数、注水参数对采收率等的相互作用影响，并得到不同地层渗透率条件下井网、裂缝参数、注水参数的最佳组合。研究流程为地质分析--理论计算--油藏工程方法计算--数值模拟--统计学方法分析--得出结论。该方法以油藏开发效益最大化为目的，以储层精细描述、地应力及裂缝预测为基础，以油藏工程理论与数值模拟技术为手段，实现仿水平井注采井网、人工裂缝、工作制度最优配置的一种综合方法，可为低渗透、低丰度油藏有效动用和高效开发提供技术保障，具有广阔的推广前景。

Claims

1.仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，该仿水平井注水开发井网适配方法包括：

步骤1，采用油藏数值模拟方法，得到最佳井网形式，建立裂缝与井排不同夹角的模型进行模拟预测，使得裂缝与井网井排适配；

步骤2，对不同渗透率下的最佳井网形式的排距进行优化，得到不同渗透率范围下，最佳的井排距，使得裂缝与排距适配；

步骤3，确定合理井网密度，并计算出经济合理井距，进而确定井距，使得裂缝与井距适配；

步骤4，在优选出的井网形式以及井排距的基础上，进行数值模拟，得到不同基质渗透率匹配的最佳裂缝施工参数，并获取最佳的注采参数；

步骤5，采用统计学方法，得到最适合现场实际的开发方案，形成了低渗油藏仿水平井注水开发时井网、裂缝、注水的适配技术。

2.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，该仿水平井注水开发井网适配方法还包括，在步骤1之前，进行储层预测和地应力预测，首先收集资料，包括岩心、薄片、露头、地震、测井和生产动态及监测这些资料，进行储层预测和地应力预测，结合地质综合研究成果，建立三维进行地质模型和地应力模型。

3.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤1中，分别设计长缝条件下的正对排状井网、交错排状井网、反九点井网、反方七点井网、矩形五点井网、五点井网、菱形反九点井网这些井网形式，采用油藏数值模拟方法，分析裂缝与不同井网形式组合的采出程度及剩余油饱和度分布，得到最佳井网形式。

4.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤1中，在建立裂缝与井排不同夹角的模型进行模拟预测时，当井排方向与裂缝方向不一致、有一个夹角时，沿井排方向排距减小，夹角越大，排距越小，单井累产油越少，水淹风险增加；而垂直井排方向随夹角增大排距增大，会导致注水见效困难；同时，随着井排与裂缝方向夹角的增加，开发效果变差；因此井排方向应与裂缝方向一致。

5.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤2中，利用水电模拟实验进行裂缝穿透比优化，按照最佳井网形式，设计不同裂缝穿透比，确定最优穿透比为0.3～0.4，对不同渗透率下最佳井网形式的排距进行优化，首先使用油藏工程方法进行计算，得到理论最优值，然后使用数值模拟技术，依次改变井距、排距，观察采出程度的变化，得到不同渗透率范围下，最佳的井排距，排距计算采用以下公式：

\begin{matrix} D = \frac{P_{i w f} - P_{e}}{\frac{q_{w} μ_{w}}{{LKhf}_{w}^{/} (S_{w f})} {&Integral;}_{1 - S_{r o}}^{S_{w f}} \frac{f_{w} (S_{w}) f_{w}^{/ /} (S_{w})}{K_{r w} (S_{w})} {dS}_{w} + \frac{λ}{f_{w}^{/} (S_{w f})} {&Integral;}_{1 - S_{r o}}^{S_{w f}} [1 - f_{w} (S w)] f_{w}^{/ /} (S_{w}) {dS}_{w}} + \\ \frac{P_{e} - P_{w f}}{(q_{o} μ_{o} / {LK}_{o} h + λ)} \end{matrix}

6.根据权利要求5所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤2中，不同地层渗透率分为三个范围：3～5×10^-3μm²、5～10×10^-3μm²、10～20×10^-3μm²。

7.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤3中，利用经济合理井网密度公式确定合理井网密度，并计算出经济合理井距，进而利用单井控制地质储量法确定井距,计算公式为：

井距＝(经济合理井距)²/(排距×2)

9.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤4中，首先使用油藏工程方法进行理论计算，得到注采参数的理论值，然后使用数值模拟技术进行实际模拟，最终两者进行对比分析，得到最佳的注采参数。

10.根据权利要求1所述的仿水平井注水开发井网适配方法，其特征在于，在步骤5中，采用正交设计试验方法进行分析。