砂巖油藏水平井射孔參數(shù)優(yōu)化研究.doc

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1、砂巖油藏水平井射孔參數(shù)優(yōu)化研究與應(yīng)用編寫：唐海軍徐貴春參加：李漢周段志剛唐禮驊石油工程技術(shù)研究院2010年3月目錄1水平井射孔參數(shù)優(yōu)化研究11.1水平井射孔完井產(chǎn)能評價研究11.1.1油藏三維滲流與壓力響應(yīng)模型11.1.2水平井筒多相流壓力梯度模型21.1.3水平井油藏與井筒耦合模型31.2水平井射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法42現(xiàn)場應(yīng)用及效果52.1水平井的射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計過程52.2效果分析83結(jié)論與認(rèn)識10砂巖油藏水平井射孔參數(shù)優(yōu)化研究與應(yīng)用摘要：水平井水平段流入剖面均一是水平井射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的最終目的。本文針對砂巖油藏

2、套管完井的水平井，引入半解析法，建立了油藏滲流和井筒流動耦合求解的水平井產(chǎn)能評價模型，為射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計提供科學(xué)的理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)之上提出了系統(tǒng)的水平井射孔參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，使油井水平段均勻流入，達(dá)到提高低滲透段的動用程度，延緩底水脊進(jìn)的作用，最終提高單井采收率的目的。關(guān)鍵詞：射孔水平井參數(shù)優(yōu)化產(chǎn)能評價耦合水平井可以增大油氣井與儲層的接觸面積，有效提高單井產(chǎn)能。但是，水平井的流動有其特殊性：一方面實際油藏為不穩(wěn)定滲流過程，流體向水平井筒的滲流呈三維形式，而非平面徑向流；另一方面水平井筒中的流體流動是一種變質(zhì)量流，受重力、

3、加速度、摩擦阻力等因素的影響，存在不可忽視的井筒壓降，井筒流入剖面不均勻。尤其是對于套管射孔完井的水平井，不同的射孔參數(shù)對水平井的三維滲流場是顯著不同的，因此本文引入半解析法，通過建立井筒單元段上的油藏滲流模型和井筒流動壓力損失模型，將油藏滲流與井筒流動進(jìn)行耦合，計算水平井射孔完井的產(chǎn)能。并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行了系統(tǒng)的水平井射孔參數(shù)的優(yōu)化，使油井水平段流入剖面相對均一，達(dá)到提高低滲透段的動用程度，延緩底水脊進(jìn)的作用，最終提高單井采收率的目的。1水平井射孔參數(shù)優(yōu)化研究1.1水平井射孔完井產(chǎn)能評價研究目前，水平井產(chǎn)能研究方法主

4、要有解析法和模擬法。解析法因其形式簡單、計算所需參數(shù)少、計算量小的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于水平井的產(chǎn)能預(yù)測，如穩(wěn)態(tài)流的Borisov、Giger、Giger-Reiss-Jourdan、Renard-Dupuy、Joshi方法等以及擬穩(wěn)態(tài)流的Mutalik、Kuchuk、Babu-Odeh、和Helmy-Wattenbarger模型等，但都沒有考慮多相流、水平段壓降以及完井參數(shù)等因素的影響。數(shù)值模擬法也得到一定的應(yīng)用，雖然考慮了多項流動和鉆井污染的影響，但沒考慮完井參數(shù)等因素的影響。為此提出了采用半解析方法，通過建立井筒單元

5、段上的油藏滲流模型和井筒流動壓力損失模型，將油藏滲流與井筒流動進(jìn)行耦合，計算水平井射孔完井的產(chǎn)能。1.1.1油藏三維滲流與壓力響應(yīng)模型假設(shè)孔隙介質(zhì)油藏，流體微可壓縮，三維不穩(wěn)定滲流偏微分方程為：(1)其中：為流體壓縮系數(shù)，MPa-1；為時間，h；為孔隙度，小數(shù)考慮水平、等厚、上下封閉的無限大、各向異性的油藏物理模型，將水平井視為線源井，利用Ozkan和Raghavan提出的方法，即格林函數(shù)點(diǎn)源解，將每個孔眼看作是連續(xù)的線源，油藏中某點(diǎn)的壓力響應(yīng)都是由于很多線源孔眼的連續(xù)產(chǎn)液所引起的，最后通過點(diǎn)源積分獲得水平井三維滲流壓

6、力響應(yīng)解析模型。水平井流動三維點(diǎn)源解得到的井筒處壓力降落為：(2)取為平均滲透率，；；；；，；；其中：s為Laplace變量；為流體粘度，mPa·s；L為水平井長度，m；為油藏有效厚度，m；為單孔流量，m3/s；為0階第二類修正Bessel函數(shù)。為不失一般性，油藏中任意點(diǎn)M的壓力計算模型可表示為：(3)式中，Pi表示油藏壓力，q表示流量，F(xiàn)(x，y，z，t)是關(guān)于單位源密度格林函數(shù)。根據(jù)具體的邊界條件和疊加原理，便可以得出任意時刻油藏中任意點(diǎn)的壓力響應(yīng)P(t)。1.1.2水平井筒多相流壓力梯度模型在水平井開采中，井筒沿

7、程有流體不斷地流入，使得水平井筒中的流動成為一種沿流動方向流量逐漸增加的變質(zhì)量流動，因此，井筒模型中需考慮流體變質(zhì)量流、摩阻、動量變化、重力作用以及井筒壁面流入的混合干擾等因素，即：(4)常見的氣液兩相水平管流壓力計算模型有Beggs-Brill模型，該模型主要特點(diǎn)是使用簡單，但對水平管流的流態(tài)描述不夠精確。因此，根據(jù)水平管流最新研究結(jié)果，氣液兩相流動的流態(tài)可劃分為分層流、環(huán)流、間隔流和分散泡流，不同流態(tài)下有其對應(yīng)的壓力計算模型。由于水平井孔眼的存在及井筒變質(zhì)量流，其粗糙度比常規(guī)水平管的粗糙度大得多，因此常規(guī)的管流摩阻

8、因素關(guān)系式不能直接用于水平井壓降的計算?？紤]不同完井幾何參數(shù)（如孔眼、孔密及布孔格式）對表觀摩阻系數(shù)的影響，水平井井筒側(cè)流的摩阻系數(shù)可用下式計算：(5)其中：a，b，C是經(jīng)驗常數(shù)；是雷諾數(shù)；是每個孔眼的流量與平均主流量之比；為射孔密度；是井筒直徑，m。1.1.3水平井油藏與井筒耦合模型雖然油藏流入井筒各點(diǎn)流量不同，但可以將水平井分