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底水砂岩油藏水平井产出特征研究朱猛，李素，陈颖，张体田（中石化西北油田分公司塔河采油一厂，新疆库尔勒，841600）摘要：在前人研究基础，采用数值模拟方法，结合油田生产实践资料，从夹层大小、夹层渗透性、夹层位置、水平段非均质性等方面研究水平井产出特征及水淹规律，为准确判断水平井出水位置提供依据。关键词：底水油藏夹层非均质性产液剖面前言水平井是油气田开发提高采油率的一项重要技术，具有泄油面积大、生产压差小、无水采油期长、产能高(为直井2-5倍)的特点而被油田广泛应用（1）。然而，由于油水重力差与生产压差存在数量级的差别,即使采用了水平井,底水锥进仍难以避免（2），水平井见水后表现为含水上升快，产油量快速下降。国内外学者先后对水平井出水机理和见水模型进行过大量研究（3-7），主要体现水平井长度、油层厚度、水油粘度比、采液量、垂向水平渗透率比值等对水平井含水上升率的相关关系上，而关于水平井产出特征研究较少。Permadi等人[8]对底水脊进的过程研究中发现:底水脊进最初发生在靠近水平井跟部的地方,并且脊顶逐渐向井筒中流体流向相反的方向移动。郭大立等人[9]研究结果证明,利用水平井开发底水油藏时,没有稳定的水锥。初始时刻水平的油水界面将会不断向上推进,逐渐形成锥形。水锥的形状是不稳定的,将会越来越突出。贺丰果等人（10）研究表明：凹型水平井狗腿位置离跟端越远,含水率上升越缓。凹型水平井狗腿位于中部时,表现为跟部和中部时出水。本文采用油藏工程方法与数值模拟方法相结合，从油藏非均质性、夹层开展水平井产出特征论述。1模型建立选取塔河油田某区底水砂岩油藏，将砂层进行层内细分，并且考虑地质模型与数值模拟网格系统相匹配，使得地质模型能更好地应用于油藏数值模拟，将垂向上分为36个模拟层，油层网格步长为2m左右，水层网格步长为20m左右。数值模拟网格的划分，模型采用角点网格系统，平面上X方向划分为94个网格单元，基本网格步长为60米左右；Y方向划分为65个网格单元，基本网格步长为60米左右，纵向上设置36个小层，网格总数为94×65×36=219960。根据储层资料，在地层深度4599m处，原始地层压力为49.76MPa，油层温度110.53℃，原始油水界面海拔-3668.35m。油气水物性参数见表1。数模中使用的原油高压物性及油水相对渗透率曲线见表2表1塔河油田某区储层基础物性参数表参数数值参数数值原始油藏压力（MPa）49.76原油密度（g/cm3）0.9151原始饱和压力（MPa）33.17地面气体比重0.66地层原油粘度（mPa·s）2.78地层水压缩系数（10-41/MPa）4.42岩石压缩系数（10-41/MPa）2.33地层水粘度（mPa·s）0.6207原始气油比（m3/t）125地层水体积系数（m3/m3）1.00地层原油体积系数（m3/m3）1.34地层水密度（g/cm3）0.99表4-1-3塔河油田某区三叠系下油组原油高压物性表地层压力（MPa）气油比（m3/m3）原油体积系数（m3/m3）油粘度（MPa·s）23.55.031.04919.70042.48.951.13411.03089.618.911.2794.098108.023.931.3262.2002水平井产出特征影响因素分析2.1夹层截取该区生产井TH07作为单井模型，分析夹层对无水生产时间及开发效果的影响。储层的渗透率选取为均质，平面渗透率为733mD，垂向渗透率为219.9mD。2.1.1夹层大小夹层尺度大小对水平井产出具有影响，设计不同尺度夹层对水平井开发的影响。方案设计：TH07井水平段长280m，水平井避水厚度为17m，日采液量200m3/d，夹层位于水平井正下方5.3米处，夹层宽度为150m，夹层渗透率为0mD，设计夹层长度由75m递增到525m，模拟该井无水生产时间及累积产油量结果见（图1）。由模拟计算结果可以看出：①当夹层宽度小于水平段长度时，见水前夹层存在缩小了水平井的控制面积，引起底水在水平井跟端和指端或者夹层两端处快速锥进，缩短了无水生产时间；见水后，夹层延长了水平段全部水淹的时间，起到了增油的作用；②夹层宽度大于水平段长度后，抑制了底水的锥进，延长了无水生产时间，达到增油效果。100200300400500075225375525夹层长度（m)无水采油期(d)1416182022累采油(104t)夹层大小与无水生产期关系夹层大小与累计采油量关系图1夹层尺度变化对无水采油期、累计采油量的影响实例：塔河油田某区块KZ1-4H、KZ1-5H构造上处于同一位置，静态上KZ1-4H水平段被下部泥质夹层全遮挡，而KZ1-5H井水平段没有被夹层全部遮挡。KZ1-4H井累产5万吨，目前日产油38t，含水27%；KZ1-5H累采3.1万吨，目前日产油1t，含水98%，井产状差异较为明显。2.1.2夹层渗透性的影响油田开发中，不同类型的夹层往往存在一定的渗透性。设计了不同夹层渗透率对开发效果的影响。方案设计：TH07井水平段长280m，水平井避水厚度为17m，日采液量200m3/d，夹层位于水平井正下方5.3米处，夹层面积375m×150m，设计夹层渗透率由0mD递增到50mD，模拟该井无水生产时间及累积产油量结果见（图2）。10020030040050001020304050无夹层夹层长度（m)无水采油期(d)1416182022累采油(104t)夹层渗透率与无水生产期关系夹层渗透率与累计采油量关系图2夹层渗透率变化对无水采油期、累计采油量的影响模拟计算结果可以看出：夹层的存在，可以延长无水和中低含水生产时间，改善开发效果；但随夹层渗透率的增加，无水生产时间缩短、累产油量降低。主要表现为夹层渗透率/垂向渗透率0.1时，夹层对底水具有很好阻挡作用，但随夹层渗透率增加，夹层对底水阻挡作用减弱。实例：西达利亚油田DK11井下油组油层内部发育4460-4461和4468－4469两套泥质夹层，PNN测试表明：4457－4460m强水淹，4461-4465弱水淹。分析认为两套泥质夹层渗透性差，开采过程中底水绕过夹层，在4460－4461这个夹层上形成次生底水，导致油层上部4457.5-4460.8m层段强水淹，而夹层下部4461.4-4465.5m层段弱水淹。塔河油田某区S51井下油组内也发育二个夹层，结合DK11井依靠夹层挖潜思路，对两套夹层之间4576-4578m射孔测试100%产水。分析认为4574-4575为钙质夹层，4579—4580m为物性夹层，相对于泥质夹层而言，钙质与物性夹层具有一定渗透性，起不到完全封隔效果。2.1.3夹层的不同位置夹层距水平井水平段距离的不同对开发效果也有很大的影响，根据研究区1、2、3号夹层在储层中位置不同，方案设计如下：TH07井水平段长280m，水平井避水厚度为17m，日采液量200m3/d，夹层位于水平井正下方5.3米处，夹层面积375m×150m。设计夹层距水平段位置由2m递增到17m，模拟该井无水生产时间及累积产油量结果见（图3）。100200300400500246810121417夹层长度（m)无水采油期(d)1416182022累采油(104t)夹层距水平段距离与无水生产期关系夹层距水平段距离与累计采油量关系表5夹层位置变化对无水采油期、累计采油量的影响通过模拟计算可知：夹层的存在抑制了底水锥进，延长了无水生产时间，但夹层距水平段有一个合理的距离，夹层距水平段4～6m开发效果最好。分析认为：当夹层距离水平井过近，造成井筒附近压力降落增加，底水更容易绕过夹层后在水平井跟段或指端形成突进，夹层具水平段过远，容易在夹层之上形成次生底水，尤其夹层在油水界面处对开发效果影响明显变差。2.2水平段非均质性储层平面非均质性影响油层平面水洗差异。针对水平井平面非均质性的特点，以TH07井水平段实测渗透率模型为基础，各段的数据及计算结果见表6。由计算结果可以看出：①生产段1、4、5渗透率500mD为高渗储层，其产水量、产油量、含水率高；生产段3、6、7段渗透率50mD为低渗储层,其产水量、产油量远低于生产段1、3、4,存在数量级上的差别，产量可以忽略，但其含水率，水淹弱；②生产段2渗透率介于50mD-500mD之间为中渗储层，其产水、产油量中等但含水率高，分析认为生产段2高含水率主要受该段靠近水平段根部的影响；③生产段4渗透率高于与生产段1，但1段产量高于3段，表明水平段的产量受渗透率和生产段长度的双重影响。综合以上分析认为：水平井产液段与其渗透性及其长度成正比。在无其它条件影响下，水平井高渗段易出水且水淹程度高，中低渗段水淹程度低，为剩余油富集区。表6TH07井水平段渗透率分布及计算结果表序号KmDLmKLmD·m累产油量t累计产水量含水率%1990.069.068310.022705.430445.662.5286.270.06034.04398.83037.164.3325.933.0854.7350.017.44.541191.037.044067.013207.426349.077.151985.033.065505.025426.430790.561.464.938.0186.25.00.00.0719.247746.42.00.0为研究底水砂岩水平井产出规律，塔河油田先后进行过8井次的水平井产液剖面测井（见表7、8）。测试结果表明：①水平段利用率低，动用程度差：8口水平井的产液剖面表明水平段段内动用不均，最长的产液段占水平段总长度的81.1%，而最短仅有22.5%，平均仅49.6%。②动用产液段主要与高渗段相对应：8口井35个产液段中，高渗段占71%。水平段轨迹低点与水平段跟、趾端为次要产业段，各占为14%与14%。实际产液剖面与前人研究成果（8-10）具有较高的一致性。表7塔河1、9区水平井生产测井统计表序号井号水平段长（m）出液井段长（m）比例1TH0132426381.12TH022889934.43TH032347230.84TH0437526871.55TH053257322.56TH062788530.67TH0740015338.38TH081309069.2小计2354110346.9表8塔河1、9区水平井主要产液段与高渗、高点、根指端统计表序号井号产液段数对应高渗轨迹低点跟、趾部1TH0164112TH023303TH0384224TH044315TH053306TH064317TH074318TH08321合计352555百分比10.710.140.143结论和建议（1）夹层存在有利阻挡底水锥进，可以考虑适当提高液量生产。但较小尺度的夹层存在缩小了水平井的控制面积，容易引起底水在水平井跟端、趾端或夹层两端快速锥进而形成出水点，该类型油井开采初期应采取控制液量开采。（2）不同类型夹层对底水阻挡作用不同，泥质夹层具有较好的底水阻挡作用，钙质和物性夹层具有一定渗透性，开发过程应采取适当液量防止底水突破夹层。（3）夹层距水平段位置4-6m对底水阻挡作用最明显，钻井设计中应考虑到夹层的合理位置。（4）受非均质影响水平段动用程度差，水平井产出特征主要与其高渗段及其长度正相关，高渗段动用程度好易水淹，低渗段动用程度差；高渗段与跟部、狗腿靠近或重合时，该段将是水平井主要产液段和高水淹段。（5）由于水平段非均质性强，水平井底水锥进模式主要是高渗段点状见水、局部水淹的模式。水平段中、低渗段仍有较大剩余油潜力。通过研究水平段高渗段、低渗段分布状况和夹层与水平段配置关系可每一口井的产出特征及水淹规律，准确判断出水平井出水点。参考文献[1]万仁溥.中国不同类型油藏水平井开采技术[M].北京:石油工业出版社,1997.[2]李传亮.底水油藏不适合采用水平井[J].岩性油气藏，2007,19（5）：120-122.[3]周代余,江同文,冯积累,等.底水油藏水平井水淹动态和水淹模式研究[J].石油学报,2004,25(6):73-77.[4]喻高明,凌建军,蒋明煊,等.砂岩底水油藏底水锥进影响因素研究[J]