塔中40油藏只有1年多的开采历史, 为对其进行合理的开采, 对比直井与水平井开采效果，应用到了相关的油藏工程方法，对塔中40油田进行了试油产能评价, 在精细地质建模的基础上, 对该油藏进行了数值模拟研究，比较了不同方案的开发效果。建议塔中40 油藏砾岩段采用直井开采, 均质段采用水平井开采。
塔中40油藏位于塔克拉玛干大沙漠腹地，区域构造位置位于塔里木盆地中央隆起塔中低隆北部斜坡构造带西端。塔中40石炭系油藏叠合含油面积15.6km2，探明储量719×104t。塔中40井是该构造第一口预探井，于1999年10月26日开钻，1999年12月26日完钻。该井在井深4307-4352.33m连续取芯5筒，收获各类含油岩芯23.69m，其中油浸16.99 m。经对塔中40井4307.35-4343.04 m井段进行中途测试，8mm油嘴日产油161 m3，无水，微气，从而发现了塔中40油藏。
1、直井开采与水平井开采的对比
塔中40油藏属于底水未饱和油藏，由均质砂岩段和含砾砂岩段组成，油藏构造较简单，仅在TZ40-1井偏东附近发育一条正断层，断层距离小、延伸长度小。该油藏油水界面为-3273m，含砾砂岩段有效厚度3.8m，均质砂岩段有效厚度6.3m。平均孔隙度11.44%，平均渗透率60.36×10-3um2，含油饱和度64.5%，原油密度0.89g/cm3，粘度（50℃）3.47－23.45MPa.s。地层水的密度为1.048g/cm3，粘度为0.79MPa.s。原始油层压力49.37MPa，饱和压力1.9MPa，压力系数1.1，属于正常压力系统。原始油层温度107℃，原油体积系数1.043，气油比3。根据塔中40油藏的特征，下面分别从试采分析[1]，油藏工程方法与数值模拟方法[2]来对比直井开发与水平井开发的效果。
1.1 试采分析
塔中40井完井试油后对4334.00-4340.00m进行了试采，经过3个多月的采油，油藏原油产量由58t/d下降至45t/d，含水由11%上升至15%。完井试油4320.00m外推地层压力50.906MPa，试采后4320.00m外推地层压力50.071 MPa，折算到同一深度地层压力下降0.668MPa。
由产油量与压差的数据，通过回归得到的采油指数为4.97t/d.MPa，米采油指数0.827t/d.MPa.m。塔中40油藏均质砂岩段直井的采油指数取4.97t/d.MPa。其它采油指数由试油结果确定：含砾砂岩段直井的采油指数取0.688 t/d.MPa。
1.2油藏工程方法
对于水平井的理论产能计算可以根据储层物性和流体物性，利用Joshi公式[3]对塔中40油田的水平井的理论产能进行测算。
式中：
Jh：水平井产能，t/d.MPa；
Kh：水平渗透率，10-3μm2；
Kv:垂直渗透率，10-3μm2；
h:地层有效厚度，m；
μ0：地层原油粘度，MPa·s；
Bo:原油体积系数；
l:水平段长度，m;
reh:水平井泄油半径，m；
rw:井筒半径，m；
a:排油椭圆长轴半径，m；
不论是含砾砂岩段还是均质砂岩段油层，水平井的采油指数为直井的6倍以上，而同时是直井或水平井的条件下，均质砂岩段的采油指数是含砾砂岩段的4倍以上。值得指出的是，在上述计算中，渗透率采用的是空气渗透率，因而使计算的理论采油指数绝对值偏高。考虑到地层有效渗透率一般约为气测渗透率的1/3，地层实际采油指数约为表2数据的1/3。
目前油田已经有均质段直井的资料，也可以用水平井与直井对比的方法，计算均质砂岩段水平井的采油指数。
Jh/Jv= (Ke×ln(rev/rw))/(Kh×ln(rev/rw,eq)) （2）
Ke=Kh/(Kh/Kv)1/2 (3)
rw,eq= L/2×((2×3.1415×rw/h)h/L)/(1+(1+(L/2rev)2))) (4)
式中：Ke：有效渗透率,10-3μm2,rev：垂直井泄油半径m（Ke取300）, rw：井筒半径 m(r取0.0899),Kh：水平渗透率,10-3μm2(Kh取48),Kv：垂直渗透率,10-3μm2(Kv取33),rw,eq：水平井的等效半径m, L：水平段长度m(L取300), H：油层有效厚度m (H取11)
计算TZ40油藏均质砂岩段水平井采油指数是直井的4.5倍。可见TZ40油田均质砂岩段运用水平井开发在油井产能上是有明显优势的。
值得提出的是，以上所用的一些分析方法都有其局限性，且计算公式中各参数的取值都是理论平均值，即把油藏看作是均质的，上面所得的结果一定程度上能反映油藏的宏观特性。但实际油藏是非均质[4]的，其开发井网、开采方式受地质构造、砂体展布、地质非均质性、岩石及流体物性等各方面因素的影响。TZ40油藏砾岩段非均质性严重，砾岩段是采用直井开采，还是采用水平井开采，需做更深入的研究，为此，笔者对该油藏的开发进行了数值模拟研究。
1.3数值模拟研究
根据塔中40油藏的特点，本次数模研究采用CMG的三维三相黑油数值模拟模型[5]，该软件的网格数目没有限制，具有并行计算功能，数学模型解法采用了全隐式迭代加速求解方法。该软件具有较好的前后处理功能，具备动、静态的数据调整及修改功能。
最终模型网格划分为：NX=98，NY=30，NZ=29；网格步长从80米～320米不等；总网格数为：85260。通过本次油藏数值模拟，研究了不同井网密度、不同采油速度以及直井开采与水平井开采等多种情况下的开发动态，确定出了塔中40油藏合理采油速度为2.2%,均质段合理井网密度为2.7口/公里2（布4口水平井），砾岩段合理井网密度为1.8口/公里2（布10口水平井）,并进行了开发指标的汇总、对比和分析,也详细研究了砾岩段直井与水平井的开采情况。
为了对比砾岩段打直井与水平井开发对该油藏动态的影响情况，研究了四种方案：（1）都打水平井；（2）均质段打水平井，含砾砂岩段用1口直井代替1口水平井；（3）均质段打水平井，含砾砂岩段用2口直井代替1口水平井。（4）均质段打水平井，含砾砂岩段用1.5口直井代替1口水平井。在合理井网密度和合理采油速度下，对以上方案进行了数值模拟研究，根据数值模拟结果，可作出累积产油与时间,含水率与采出程度的关系曲线，如图1，图2所示。从图1可看出，方案（3）累积产油最多，方案（4）较多，方案（1）次之，方案（2）最少。从图2来看，在相同采出程度时，方案（2）含水率最高，方案（1）较高，方案（4）次之,方案（3）最小。仅仅 从以上分析可得出结论：方案（3）好于方案（4）,方案（4）好于方案（1），方案（1）好于方案（2）。但从打井的成本来看,打1口水平井的成本可打1.5口直井, 对比方案(4) 与方案(1)可知，砾岩段在相同的投资下,用直井开发的效果比水平井好。
2、生产能力的综合评价
由试采分析结果可知，塔中40油藏均质砂岩段直井的采油指数取4.97t/d.MPa，含砾砂岩段直井的采油指数取0.688 t/d.MPa。根据油藏工程方法，塔中40油藏均质段应尽可能采用水平井开发。由数值模拟分析方法可知，对TZ40油田砾岩段用水平井开发不如用直井开发的效果好。此外，TZ40油田均质砂岩段在油藏底部，距油水界面较近，底水上窜速度快，采用直井开发对避水、提高储量动用程度等方面都不利, TZ40油田均质砂岩段在开发过程中应充分利用水平井的优势及油藏饱和压力低的特点，进行早期开采设计及后期开发调整。
综合对比分析，建议塔中40油藏含砾砂岩段采用直井开发，均质砂岩段采用水平井开发。