延长油田致密油藏水平井产能主控因素研究

延长油田致密油藏水平井产能主控因素研究

王刚，代刚，白玉

延长油田股份有限公司质量监督中心

摘要：针对延长油田某井区致密油藏直井压裂单井可采储量低、经济效益差的问题，生产过程中水平井大多采用压裂的开发方式。在通过三维地质建模基础上，通过油藏数值模拟法、油藏工程方法和历史拟合法对水力压裂水平井参数设计和产能预测开展研究。结果表明：该井区通过以上方法揭示空间上动用体积呈长浴盆型，建议合理井距250m、排距70m。最终形成致密油藏压裂水平井产能主控因素预测方法，可为同类油藏的开发提供借鉴。

关键词：水平井；产能预测；数值模拟；稳态产能；

Key Words：Horizontal Well; Capacity Forecast; Numerical Simulation; Steady State Capacity;

0.引言

随着国内外油气勘探开发形势越来越严峻，致密砂岩储层^[1-2]及水平井已成为高效开发油气田的一种重要手段。内外学者对水平井进行了较深入的研究，根据不同的生产需求提出了不同的水平井产能主控因素研究方法^[3]。本次研究然后运用实例数据对比了各水平井稳态产能影响因素，形成致密油藏压裂水平井产能主控因素预测方法，为油田开发过程中提供水平井进一步调整理论依据。

1.区块概况

延长油田某区某致密油藏于1999年正式投入开发，2002年4月前为建产期，1999-2010 年采用自然能量开采，产量递减快，2010 年6月开始注水。油井开井132口，日产液207 m³

，日产油87 t，平均单井日产液1.6 m³，日产油0.7 t，综合含水54.8%，累计产油80.5×10⁴ t。注水井开井31口，日注水量203 m³，单井日注水 6.5 m³，累积注水14.4×10⁴m³，累积注采比0.13。地质储量采出程度4.19%，年采油速度为0.18%。该油田于2013年顺河道砂体发育的方向共开发12口水平井。

2.三维地质建模

目前常用的建模方法有确定性建模、随机建模和相控建模方法。本次建模采用确定性建模和随机建模相结合的方法，在沉积微相的控制下建立目的层储层地质模型，本次建模的思路主要有：1、对于能够确定的参数，优先采用确定性建模的方法；2、对于井间不确定的参数，结合各方面资料，推测参数的分布范围和分布规律，针对分析结果展开模拟；3、对于影响因素多的参数，用合适的随机模拟方法进行模拟（图2-1）。

图2-1 三维地质模型的建模流程图

2.1地质建模流程

1、建立高精度的三维构造模型

依据已有的地质认识，以分层数据生成的层面作为约束准确的建立了各小层的层面模型；将断层信息数字化（图2-1），并把数字化以后的断层数据导入建模软件，初步建立断层模型，然后根据断点数据对断层模型进行修正，直至建立起准确的断层模型（图2-2）。

图2-1 研究区三维地质单井模型

2、应用确定性建模方法建立沉积微相模型

以沉积微相为约束，应用确定性建模方法建立起沉积微相模型。

3、利用确定性建模与随机建模相结合的方法来建立储层参数的三维地质模型

在沉积相相模型的基础上，以测井解释过的储层物性参数为基础，通过序贯高斯模拟方法实现孔隙度和渗透率参数的三维地质模型，同时以孔隙度的模拟实现为约束，通过序贯高斯协同模拟方法建立渗透率和含有饱和度的三维地质模型。

2.2模型范围及网格确定

本次研究建立某区块水平井区精细地质模型，研究区面积85.7km²。网格步长设置为30m×30m，为加强模型垂向特征表征效果，垂向细化为175个沉积单元，网格平均厚度为0.2m，总网格数11138400（图2-3）。

图2-2 研究区地震解释断层三维空间显示图

3.三维产能预测技术数值求解

基于致密油藏中幂律流体不稳定渗流的数学模型^[4-5]，采用三维直角坐标中心差分网格，通过逐步回归法，假定水平井出口端压力为井底流压，且无井筒损失。首先，计算出各差分网格内的地层压力；再将地层压力作为已知值，重新计算每个射孔段的产量等；收敛后如此反复计算，直至达到指定精度为止.

4. 数模应用及模式分析

基于水平井三维产能预测技术，结合储层流体流动特征表征技术，通过数值模拟方法，可直观有效解析流体在裂缝内外流速特征及方向特征。

4.1基于网格加密技术的水平井裂缝表征及刻画

采用了水平井裂缝网格加密技术，分别将射孔数据、裂缝半长参数等数据加入到地质模型中，随后实现了水力压裂的模型刻画（表4-1、图4-2、图4-1）。

表4-1研究区某水平井压裂裂缝网络描述

图4-1 研究区水平井裂缝分布三维立体图 图4-2 研究区水平井裂缝三维立体模型

4.2裂缝预测基础上建立物性模型

在裂缝表征及沉积微相控建模的基础上建立研究区孔隙度、渗透率、饱和度模型（如图4-3）。沉积相约束下属性建模概率体约束建模手段可以同时融合多个趋势的控制作用，且在没有井点约束的位置也能很好地体现地质学家对于工区的经验认识。

（a）沉积相栅状图模型 （b）孔隙度栅状图模型

（c）渗透率栅状模型 （d）含油饱和度渗透率模型

图4-3 研究区属性模型

采用网格加密技术实现了水平井区裂缝的三维精细表征^[6]，开展基于储层砂体分布、沉积相约束等多因素分析^[7]，建立水平井区三维地质模型与孔渗饱属性模型，单井准确率大于90%，储量误差小于3%。对粗化方法进行优选，最终建立研究区水平井区数值模拟模型。

4.3三维产能预测约束下水平井数值模拟技术

1. 在以上精细地质模型（网格精度30m*30m*0.2m）网格粗化基础上，基于以上三维产能预测公式，应用储层流体流动特征表征技术（准确表征致密砂岩水平井裂缝区域流体流量及流体向量），进行了研究区数值模拟历史拟合（图4-4）。利用单因素分析技术，讨论不同水平井方位、水平井间距、裂缝特征（裂缝半长、簇间距），对产油能力的影响（图4-5）。通过三维产能预测约束下水平井数值模拟技术进一步揭示了下部动用范围小，中上部动用范围大，空间上动用体积呈长浴盆型（图4-5），确认了油相流体流动范围90m—120m，建议合理井距250m、排距70m（图4-6、图4-4）。

图4-5致密空间动用程度模型

动用范围剖面图——含油饱和度纵剖面（a）

动用范围剖面图——含油饱和度横剖面（b）

图4-6动用范围横纵剖面图（a、b）

图4-7不同井距随时间累计产量模型示意图

图4-8 不同井距动用特征表征

5.结论

（1）通过三维预测产能预测数值差分技术讨论得，该致密砂岩研究区水平井产区的产能主要影响因素：水平井结结构、井网结构和生产时间。

（2）通过三维产能预测约束下水平井数值模拟技术进一步揭示了下部动用范围小，中上部动用范围大，空间上动用体积呈长浴盆型，确认了油相流体流动范围90m-120m，建议合理为井距250m、排距70m。

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