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QK-水平井不同完井方式下产能预测方法研究

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QK 水平 不同 方式 产能 预测 方法 研究
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  收稿日期 :2005 - 08 - 02 ;改回日期 :2005 - 12 - 15基金项目 :本文受国家自然科学基金 (编号 :50074025) 、国家教育部科学技术研究重点项目 (编号 :205135)和四川省杰出青年基金项目 (编号 :03 044)资助作者简介 :刘健 (1980 - ) ,男 ,2003 年毕业于西南石油学院石油工程专业 ,目前为该院在读硕士研究生 ,主要研究方向为油气井完井工程。文章编号 : 1006 - 6535(2006) 01 - 0061 - 03水平井不同完井方式下产能预测方法研究刘  健 ,练章华 ,林铁军(西南石油学院 ,四川  成都   610500)摘要 :水平井产能预测公式除了要考虑储层各向异性和井眼偏心距的影响因素外 ,还要考虑钻井和完井过程中产生的表皮系数的影响。通过对表皮系数进行修正 ,推导出 5 种完井方式下的产能预测公式。通过实例计算 ,证实这些计算方法和公式是可行的。该研究结果为水平井选择合理的完井方式 ,提高单井产能 ,最大限度地开发储层潜能提供了理论依据。关键词 :水平井 ;产能预测 ;表皮系数 ;完井方式中图分类号 : 文献标识码 :理论基础确定水平井的经济可行性在钻井方案决策中起着至关重要的作用 。 20 世纪 50 年代 ,研究者在实验室里应用电模型研究水平井生产动态。 1958年 ,前苏联的 P\[1 \]首次提出了计算水平井产能的数字解析法。 1964 年 ,前苏联的 \[2 \]发表了专著 ,对水平井的发展过程和生产原理进行了较为系统的总结 ,并给出了相应的产能计算公式。 20 世纪 80 年代 ,法国的 [3 \]根据 式 ,利用电模拟研究了水平井的油藏问题 ,并于 1984 年提出了水平井产能计算公式。1986 年美国 4 \]利用电场流理论 ,假定水平井的泄油体是以水平井段两端点为焦点的椭圆体 ,对水平井产能计算公式作了详细的推导 ,同时根据于油层非均质性和水平井位置偏心距的概念和计算 ,给出了考虑因素较为全面的理想完井水平井产能计算公式 :J 54218· h( μ o)· 1 + α 2 - (L/ 2) 2L/ 2 + (β 2· h/ L) · h/ 2)2 - δ 2h· 2( L >β · h) (1)其中α = ( L/ 2) · [015 + 0125 + (2· L) 4 ]015 (2)式中 : J ( d·; 储层垂向渗透率 ,μ β 为储层各向异性系数 ,β = h 为储层厚度 ,m ; 原油体积系数 ;μ o 为原油粘度 ,s ; L 为水平井的水平段长度 ,m ;δ 为水平井井眼偏心距 ,m ; 井眼半径 ,m ;α 为水平井泄油椭圆的长半轴 ,m ; m。以上水平井产能预测公式均为水平井天然产能计算公式。 20 世纪 90 年代后期 ,我国学者潘迎德、熊友明 \[5 ,6\]在 式的基础上 ,进一步研究了储层各向异性和井眼偏心距对产能的影响 ,引入了钻井和完井产生的表皮系数 ,并针对不同的钻井和完井方式对公式进行了修正 ,给出了对应的产能预测公式 :J h = 54218 h( μ o)· 1ln a + α 2 - ( L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L) · β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β S(3)式中 : S 为完井表皮系数 ,不同的完井方式对应着不同的表皮系数 ;J h 为水平井采油指数 ,(d· 。2  水平井产能预测方法研究式 (3) 中的系数 β · h/ L 包括 3 个因素 ,即 β(储层各向异性系数 ) 、 h (储层厚度 ) 和 L (水平段的长度 ) ,是区分水平井采油与垂直井采油的关键第 13 卷第 1 期2006 年 2 月               特 种 油 气 藏il              006因素 ,也是影响水平井产能的关键因素。其影响规律为 :β 越大 ,产能越低 ; h 越大 , 产能越低 ; L 越大 ,产能越高。通过计算发现 ,式 (3) 中的表皮系数值 S 远大于前面 2 项的值 ,如果直接进行产能预测 ,表皮系数值将抹杀前面 2 项对产能的影响 ,也不符合生产实际。本文用系数 β · h/ L 与 S 的乘积代替 S ,计算出 3 项值属同一数量级 ,能充分体现各因素对产能的影响 ,具体表达式如下 :J h = 54218 h( μ o)· 1ln a + α 2 - ( L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L) · β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β (β · h/ L) · S(4)在式 (4) 的基础上 ,可推导出常见水平井完井方式下的产能预测公式。211  裸眼完井裸眼完井水平井的产能预测公式为 : 54218 h( μ o)· 1ln a + α 2 - ( L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L) · β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β (β · h/ L) · S )式中 : 裸眼完井水平井采油指数 , ( d·; S 平井裸眼完井井眼附近的储层受到钻井液的损害 ,形成一个近井壁的污染带。原油在流入井筒内时 ,流过污染带时将产生一个附加压降。体现这一压降的就是裸眼水平井钻井损害表皮系数 ,其表达式如下 :S ( 1)· (6)式中 : 钻井损害带渗透率 ,μ 钻井损害带半径 ,m。212  割缝衬管完井割缝衬管完井水平井的产能预测公式为 :J 54218 h( μ o)· 1ln a + α 2 - ( L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L) · β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β (β · h/ L) · ( S 7)式中 : J (d·; 割缝衬管外壁与井壁之间堆积的储层砂所产生的渗流表皮系数 ,其计算限于篇幅 ,不作具体表述。213  裸眼预充填砾石筛管完井裸眼预充填砾石筛管完井水平井的产能预测公式为 :J 54218 h( μ o)· 1ln a + α 2 - ( L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L) · β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β (β · h/ L) · ( S S G)(8)式中 : J (d· ; S G 为双层筛管之间的砾石预充填层和外筛管与井眼壁之间储层砂堆积层所产生的表皮系数 ,其计算限于篇幅 ,不作具体表述。214  射孔完井射孔完井水平井的产能预测公式为 : 54218 h(μ o)· 1ln a + α 2 - (L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L)· β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β (β · h/ L)· ( S′ 9)其中S′ ( 1)· (ln (10)S 11)式中 : 孔完井的水平井采油指数 , ( d·; S′ S 射孔几何表皮系数 ; 射孔压实损害表皮系数。 计算参考文献 \[6 \]、 \[7 \]。215  套管内预充填砾石筛管完井套管内预充填砾石筛管完井水平井的产能预测公式为 :26             特 种 油 气 藏                    第 13 卷 54218 h(μ o)· 1ln a + α 2 - (L/ 2) 2L/ 2 + (β · h/ L)· β · h/ 2)2 + (β · δ ) 2π / 2β (β · h/ L)· (S′ S′ G)(12)式中 : J′ (d· ; S′ G 为双层筛管之间的砾石预充填层和外筛管与套管内壁之间储层砂堆积层所产生的表皮系数 ,计算同裸眼预充填砾石筛管完井的S G ,其中储层砂堆积层厚度为套管内半径与外层筛管半径之差 ,砾石充填层厚度仍为双层筛管的间距。以上 5 种完井方式为常见的水平井完井方式 ,其它类型的完井方式大多是由其演化而来 ,相关计算公式可在以上数学模型基础上稍做修改得到。3  实例计算某油井计算所用参数如下 : 31696μ 219552μ h = 2013 m , 011079m ,L = 250 m ,δ = 5 m , 1381889m\[8 ,9 \],μ o = 1878170s , 11015 ,ρ o = 1101g/ Δ 2 它的完井参数以及计算出的完井产能见表 1。表 1  各种完井方式产能预测结果 of 井参数 产能/ (d· 产能比理想裸眼完井  无污染 18171 110000裸眼完井  钻井损害区渗透率为 11848μ 钻井损害半径为 01407 9 m 16192 019043割缝衬管完井  储层砂堆积层渗透率为 50μ 割缝衬管外径为 16813 4164 017825裸眼井下预先充填砾石筛管完井储层砂堆积层渗透率为 50μ 砾石充填层的渗透率为 120μ 双层筛管内外径为 117/ 17718 3185 017405射孔完井  油层套管外径为 17718 射孔密度为 16 孔 / m ,射孔孔眼直径为 12射孔深度为 0135 m ,射孔向位角为 90° 15179 018440套管预充填砾石筛管完井油层套管内 / 外径为 16117/ 17718 射孔密度为 16 孔 / m ,射孔孔眼直径为 12 射孔深度为 0135 m ,射孔向位角为 90° ,储层砂堆积层渗透率为50μ 砾石充填层的渗透率为 120μ 双层筛管内、外径为 93198/ 1391717166由表 1 可知 ,不论是裸眼完井还是射孔完井 ,为了防止井眼垮塌和油井出砂 ,均下入套管、筛管以及砾石 ,增大了完井的表皮系数 ,相应地损失了一部分产能。井眼垮塌或完井后需要进行大型压裂作业时 ,要用套管封隔产层 ,使得完井表皮系数增加 ,产能损失 ,但在裸眼中下割缝衬管完井比套管射孔完井损失的产能比大 ,前者损失为 01121 8 ,而后者只有 01060 3。这是因为套管射孔能射穿污染带 ,从而大大减小了钻井污染带的损害 ,有时几乎能完全消除钻井污染的影响。4  结  论(1) 水平井产能预测公式除了要考虑储层各向异性和井眼偏心距的影响因素外 ,还要考虑钻井和完井过程中损害所产生的表皮系数的影响。(2) 在产能预测公式中 ,用系数项对表皮系数进行了修正 ,以综合考虑储层各项异性系数、水平段长度和储层厚度对计算结果的影响。(3) 推导出裸眼完井、割缝衬管完井、预充填砾石筛管完井、射孔完井和套管内预充填砾石筛管完井方式下的产能预测新方法。应用实例计算结果表明 ,这些计算方法和公式是可行的。参考文献 :\[1 \] P. Le et J \]1958 ,(6) :51~ 56.\[2 \]u P. [ M \]. &D 1984.\[3 \] M ,of C\]. 19841\[4 \] D. of C\]. 1986.\[5 \]熊友明 ,潘迎德 . 裸眼系列完井方式下水平井产能预测研究 \[J \]1997 ,19(2) :42~ 46.\[6 \]熊友明 ,潘迎德 . 各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究 \[J \]1996 ,18(2) :56~ 61.\[7 \] C\]1 1991.\[8 \] D. C\]. 1988.\[9\]李颖川 [M\]石油工业出版社 ,2002 :5~ 姜  岭36第 1 期             刘  健等 :水平井不同完井方式下产能预测方法研究on in 24010 , In of in of of on of A on of is to of of it of of is is a of in of of 10500 , to is of to be of O2 i , 65007 , is a is O2 O2 by of on it is is of a O2 in of 25009 , O2 in 1 in of O2 of rate
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