利用水平井技术提高新庄南三块稠油油藏储量实践及认识

陈 密,赵丽萍,余小红,王 涛,李 娜,刘 宇

(1.中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院,河南南阳473132;2.中国石化河南油田分公司第一采油厂)

利用水平井技术提高新庄南三块稠油油藏储量实践及认识

陈 密1,赵丽萍2,余小红1,王 涛1,李 娜1,刘 宇1

(1.中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院,河南南阳473132;2.中国石化河南油田分公司第一采油厂)

河南油田新庄南三块地质储量405.6×104t,由于油质稠、厚度薄或受边水的影响,利用直井无法实现经济有效开发。2008年以来,通过水平井开发技术研究,形成了一系列水平井开发薄层稠油的主要技术。该技术现场实施取得了较好的开发效果,有效地解决了目前直井开发薄层稠油所遇到的难题。

新庄油田;薄层稠油;水平井开发;油藏特征

河南油田新庄南三块位于泌阳凹陷北部斜坡带东段,包括泌167、新浅25、新浅24三个断块,区内主要发育4条正断层,该区圈闭类型为断块油藏[1],含油层位 H2Ⅲ1～H3Ⅲ4层,含油面积3.374 km2,地质储量405.6×104t。油藏类型为窄条带边水稠油油藏,含油宽度60～165 m,含油面积0.05～0.15 km2,平面叠合程度差,边水活跃;含油小层有效厚度4.8～15.4 m;油层埋深421.0～807.6 m;油层平均孔隙度23.6%,平均渗透率3.476μm2;原油密度在0.928 4～0.983 9 g/cm3,油层温度下的脱气原油粘度2 000～7 000 m Pa·s[2]。从地层原油物性资料看,除新浅25断块 H3I1小层原油属超稠油外,其它层均属普通稠油Ⅰ2类。

新庄南三块属薄层油层,由于该块油质稠、厚度薄或受边水影响而利用直井无法实现经济有效开发。直井开发单井产油仅750～3 200 t,开发效果和经济效益差。利用数值模拟技术对该块水平井的部署条件、注汽强度、注汽速度、最大排液量进行了优化研究。

1 薄层稠油水平井油藏地质设计优化

根据新庄油田南三块的油藏特征,利用数值模拟技术,对南三块水平井的部署条件(含油宽度、油层厚度以及水平段长度等)进行优化研究。

1.1 含油宽度优化

利用数值模拟技术计算了4种不同含油宽度下利用水平井的开发指标(表1),从中可看出,随着含油宽度的增加,水平井的产量和油汽比均呈上升的趋势,含油宽度从80 m增加到110 m时,产油量由4 168 t增加到5 228 t,增加了1060 t,含水由92.4%下降到76.6%,而含油宽度从110 m增加到140 m时,产油量只增加了242 t,增加的幅度小,含水和油汽比变化不大。根据数值模拟计算结果,含油宽度在110 m以上的油层部署水平井开发可以取得比较理想的开发效果。

表1 含油宽度对水平井吞吐效果的影响

1.2 油层厚度优化

南三块含油宽度一般在165 m左右,采用数值模拟技术对不同油层厚度对水平井开发的影响进行了研究。在165 m含油宽度条件下,模拟计算了4 m、6 m、9 m油层有效厚度下水平井在不同油价下的经济效益。根据经济评价结果,4 m油层在50美元下具有经济效益。根据数模研究结果,新庄油田南三块不宜整体采用水平井开发,当有效厚度大于4 m、含油宽度大于110 m的油层才可以部署水平井。

根据筛选标准,新庄南三块有3个小层符合部署水平井 ,新浅 24、25断块的 H3I1、2小层 ,泌 167 断块的 H3I3小层。

1.3 水平段垂向位置研究

水平井在油藏中的最佳位置也就是油层在纵向上的动用程度、注入热能利用率和采收率最大的位置。数值模拟表明,油层厚度在10～20 m,水平段在距油层顶2/3处最合适,热损失最小,峰值产量及采收率最高;为了保证油层厚度在10 m以内较好的钻遇油层,水平段在油层中、下部位置较合适[3]。

1.4 水平段长度研究

受油藏条件、注汽和采油工艺条件的限制,对于油层深度、厚度和原油粘度不同的油藏,水平段长度并非越长越好,而是存在一个最佳水平段长度。热采水平井水平段过长时,注入的蒸汽干度、温度和流压损失增加,远端加热效果变差。数模计算结果表明,200 m与150 m相比已没有明显优势,因而热采水平井段最佳长度为120～150 m之间。

1.5 极限单控储量研究

经济极限可采储量的计算公式为:

式中:Np——经济极限可采储量,t;K1——单井基建总投资 ,万元;i——贴现率 ,小数;L——油价 ,元/t;B——吨油成本 ,元/t;t——投资回收期。

根据公式,油价按2400元/t计算,单井经济极限可采储量5 981 t[4],采出程度按35%考虑,那么极限单控储量为17 090 t。

1.6 水平井注汽优化

(1)注汽强度优选。以油层厚度6 m,井底干度50%为前提条件,利用数值模拟技术模拟了水平井蒸汽吞吐注汽量优选(表2)。从中可以看出,在优化注汽量时,既要确保获得较高的累积产油量,又要确保获得较高的累积油汽比,同时,增产油汽比还应保持在较高水平上。模拟结果表明,第一周期每米油层注汽量为32 t时,油汽比和增产油汽比较高,分别为0.521、0.395,吞吐效果较好,因此,优选第一周期每米油层注汽量为20～30 t。为了不断扩大蒸汽吞吐的加热半径,提高开发效果,根据稠油开发经验,后续吞吐周期注汽量依次递增15%。

(2)注汽速度优选。注汽速度高有利于降低热损失,提高热能利用率,根据数模研究结果表明,随着注汽速度的增加,周期产油量和油汽比也随着增加,当注汽速度大于300 t/d后,周期产油量增加幅度很小,选择注汽速度300 t/d较为适宜。

1.7 水平井最大排液量优化

利用数值模拟方法分析了水平井不同排液量对蒸汽吞吐效果的影响。分析结果表明,随着水平井最大排液量的增加,累计产量减少,累计油汽比增加,生产时间减少,但总体变化的幅度很小[5],其中,50～70 t/d的排液量效果较好。由于本块具有边水,单井最大排液量应控制在60 t/d以下。

表2 水平井蒸汽吞吐注汽量优选

2 应用效果

根据油藏工程研究及数值模拟优化结果,南三块采用水平井进行蒸汽吞吐开发,该方案实施后,水平井初期日产液为203.4 t,日产油为121.4 t,综合含水40.3%,平均单井日产油8.7 t,目前开井12口,日产液186.8 t,日产油 67.6 t,含水 63.7%,累产油48 430.4 t,全部超过设计指标。水平井周期产油量是直井的3.5倍;储量动用程度由39.8%提升到76.6%。年创经济效益1913.3×104元,投资回收期为1.95年。预计累计产油11.8×104t,创经济效益在13 393.4×104元以上。

3 结论及建议

(1)利用数值模拟技术对南三块水平井的部署条件(含油宽度、油层厚度以及水平段长度等)、注汽强度、注汽速度、最大排液量进行了优化研究。

(2)新庄南三块薄层稠油利用水平井开发的成功,表明对薄层稠油边水油藏用水平井开采是可行的,并在河南稠油油田形成了一套适合油藏地质特点的水平井开发技术。

(3)为了防止新庄南三块边水推进速度过快,建议水平井单井最大排液量控制在60 t/d以下。

[1] 王克杰,丁城开.新庄油田短周期蒸汽吞吐实践与认识[J].石油地质与工程,2008,22(4):68-69.

[2] 赵清.河南油田新庄南三块蒸汽吞吐综合治理技术对策[J].石油天然气学报,2010,32(5):331-333.

[3] 刘显太.胜利油区水平井开发技术[J].油气地质与采收率,2002,9(3):45-47.

[4] 赵辰军.利用水平井技术提高欢西油田稠油储量动用潜力研究[J].石油地质与工程,2010,24(4):61-88

[5] 任芳祥.规模实施水平井提高油田开发水平[M].北京:石油工业出版社,2005:262-270

The geological reservoir quantity of Xinzhuan south 3 block in Henan oilfield is 405.6×104t.Because the oil layer is viscous,thickness is thin or influenced by edge water,U-sing vertical well can’t realize the effective and economic development.Since 2008,through horizontal well development technology,a series of ho rizontal well developing thin layer heavy oil technology have been formed.The site imp lementation of this technology have gained good development effect and,and effectively solved the p roblem w hich is met in the vertical well developing thin layer heavy oil.

73 Practice and recognition of using horizontal well technology to im prove Xinzhuang south 3 block heavy oil reserves

Chen M i et al(Henan Oilfield Branch Company Petroleum Exp loitation and Development Institute,Sinopec,Nanyang,Henan 473132)

Xinzhuan south 3 block;think layer heavy oil;ho rizontal well technology;reservoir feature

TE243.2

A

1673-8217(2011)05-0073-02

2011-04-12;改回日期:2011-06-02

陈密,1985年出生,2007年毕业于西南石油大学石油工程专业,现从事油藏开发工作。

编辑:刘洪树