射孔完井参数对水平井产量的影响.pdf

2011年7月断块油气田断块油气田 随着钻完井技术的不断提高 水平井已在国内外 油田得到了广泛应用 并取得了显著的经济效益 作为 水平井的主要完井方式之一 射孔完井通过射孔孔眼 沟通地层与井筒 油气通过这些孔眼流入井筒并被采 出 由于射孔孔眼几何形态及分布特点复杂 国内外学 者对水平井射孔完井的产能已进行了大量的研究 1 10 但对于不同射孔参数对水平井产能的影响尚缺少系统 的分析 在前人研究的基础上 笔者结合射孔完井表皮因 子模型和水平井产能预测半解析模型 对污染带半径 孔深 孔密 孔径及射开程度对水平井产能的影响进行 射孔完井参数对水平井产量的影响 安永生 1 2 柳文莉1 祁香文3 1 中国石油大学 北京 石油工程教育部重点实验室 北京102249 2 中国石化胜利油田分公司地质科学研究院 山东 东营257000 3 中国石油管道一公司 河北 廊坊065000 基金项目 国家科技重大专项 复杂结构井优化设计与控制关键技术 2009ZX05009 005 部分研究成果 摘要为了系统研究不同射孔参数 污染带半径 孔深 孔密 孔径及射开程度 对水平井产量的影响规律 文中将射孔完 井表皮因子模型和水平井产能预测半解析模型结合起来计算不同射孔参数下的表皮因子及水平井产量 分别对不同污染 带半径 孔深 孔密 孔径及射开程度的射孔表皮因子及水平井产量进行计算 并绘制各射孔参数与表皮因子和水平井产量 的关系图 分析各射孔参数对表皮因子和水平井产量的影响 研究结果表明 为了获得较好的生产效果 射孔深度必须大于 污染带半径 应在选择合理的孔深 孔密 孔径后 选择最优的相位角大小 射孔方案对于部分射开完井至关重要 射孔方案 选择得好 即使射开程度较小 也可以达到理想的生产效果 关键词完井方式 表皮因子 射孔 产量 影响因素 水平井 中图分类号 TE355文献标志码 A 引用格式 安永生 柳文莉 祁香文 射孔完井参数对水平井产量的影响 J 断块油气田 2011 18 4 520 523 An Yongsheng Liu Wenli Qi Xiangwen Influence of perforation parameter on productivity of horizontal well J Fault Block Oil 2 Geological Research Institute Shengli Oilfield Company SINOPEC Dongying 257000 China 3 No 1 Company of Pipeline Bureau PetroChina Langfang 065000 China Abstract In order to study the influence of perforation parameters damage radius perforation length perforation density perforation diameter and perforation extent on the productivity of horizontal wells this paper combines the skin factor model of perforating completion with the semi analytical productivity prediction model of horizontal wells to calculate the skin factor and productivity of horizontal wells to different perforation parameters Through calculating the perforation skin factor and productivity of horizontal wells to the different perforation parameters respectively and drawing the relationship charts between different perforation parameters and skin factor and productivity of horizontal wells the influence of perforation parameters on skin factor and the productivity of horizontal wells are analyzed The study results show that the perforation length should be greater than the halflength of damage zone in order to get more productivity The phase angle should be optimized after the perforation length perforation density and perforation diameter is ascertained Perforation project is very important for partial perforating completion If perforation project is selected very well ideal productivity can be achieved even the perforation extent is small Key words completion method skin factor perforation productivity impact factor horizontal well 文章编号 1005 8907 2011 04 520 04 断块油气田 FAULT BLOCK OIL GAS FIELD第18卷第4期520 第18卷第4期 了分析 系统研究了不同射孔参数对水平井产能的影 响规律 1水平井射孔完井产能预测模型 1 1射孔完井表皮因子模型 根据Karakas和Tariq的模型 11 可以将射孔完井 表皮因子s分为3部分 即二维平面流动表皮因子s2D 井筒障碍表皮因子swb和三维聚流表皮因子s3D s s2D swb s3D 1 式中 s2D为二维平面内流体流入孔眼所造成的表皮 因子 swb为二维平面内由于螺旋射孔造成的流体绕过 井筒流入孔眼产生的表皮因子 s3D为三维平面内聚流 效应产生的表皮因子 1 2水平井产能预测半解析模型 假设水平井目标井段分为n段 每个井段的无因 次势差和流入量为未知变量 同时构建2n个方程 12 14 质量守恒方程 1个 n i 1 qID i qD 2 式中 qID为每个井段的无因次流入量 qD为无因次总 流入量 压力响应方程 n个 wD i n i 1 qID j D i M j qID i s i 3 式中 wD i 为第i段无因次势差 qID j 为该井第j段 的无因次流入量 D i M j 为该井第j段作为单位 强度源 汇在第i段中点处产生的无因次势差 s i 为 第i段井筒的表皮因子 井筒流动方程 n 1个 wD i 1 wD i 1 i pf i 1 pa i 1 pg i 1 4 式中 i为第i段井段势 pf pa pg分别为摩擦压 降 加速度压降和重力压降 MPa 通过联立求解式 2 4 组成的方程组 可以得 到水平井每一井段的流量和压力 利用水平井表皮因子模型计算得到表皮因子 以 分段的形式代入水平井产能预测半解析模型 就能够 对不同射孔参数下水平井的产量进行计算和分析 2不同射孔参数对水平井产量的影响 以我国东部某油田为研究对象 油藏 流体和完井 参数如表1所示 分别计算不同污染带半径 孔深 孔密 孔径及射开程度下水平井在生产30 d时的初期产量 表1水平井表皮因子及产量计算参数 2 1污染带半径 在水平井钻井 完井的过程中 钻井液和完井液不 可避免地会对水平井近井地带产生污染 这是影响油 井产量的主要因素 尤其对于水平井而言 钻井过程 中 井眼轨迹更多地是在储层中穿行 钻井液 完井液 对储层的浸泡时间更长 污染程度和污染深度更为严 重 为了研究钻完井污染对射孔完井水平井产量的影 响 分别计算相位角180 90 45 不同污染带半径下 水平井的表皮因子及产量 结果如图1所示 图1污染带半径对水平井表皮因子及产量的影响 从图1可以看出 随着污染带半径的增加 水平井 表皮因子增加 但当污染带半径大于0 3 m后 表皮因 子增幅显著减缓 水平井产量在污染带半径较小时体 现出高值 污染带半径大于0 3 m后 产量维持在较低 的水平 分析其原因 射孔深度是否完全穿透污染带是 影响水平井产量的重要因素 当污染带半径大于射孔 深度时 孔深 井筒半径 表皮因子增大 导致水平井 产量急剧下降 同时 从图1还可以看出 当污染带半径小于射孔 深度时 相位角45 的效果要优于相位角90 和180 当污染带半径大于射孔深度时 相位角90 效果最佳 2 2孔深 为了研究孔深对射孔完井水平井产量的影响 分 别计算相位角180 90 45 不同孔深下水平井的表皮 因子及产量 结果如图2所示 油藏厚度 m10污染带半径 m0 2 地层压力 MPa10井筒半径 m0 05 井底流压 MPa9孔深 m0 2 原油黏度 mPa s 1 7孔密 孔 m 1 7 水平段长度 m500孔径 m0 012 7 地层渗透率 10 3 m210污染带渗透率 10 3 m21 参数数值参数数值 安永生 等 射孔完井参数对水平井产量的影响521 2011年7月断块油气田断块油气田 从图2可以看出 随着孔深的增加 水平井表皮因 子下降 当孔深超过0 15 m后 表皮因子迅速降低到 低值 产量也体现出相应的趋势 但当孔深较小时 不 同相位角情况下的产量差别不大 图2孔深对水平井表皮因子及产量的影响 2 3孔密 为了研究孔密对射孔完井水平井产量的影响 分 别计算相位角180 90 45 不同孔密下水平井的表皮 因子及产量 结果如图3所示 图3孔密对水平井表皮因子及产量的影响 从图3可以看出 随着孔密的增大 水平井表皮因 子逐步下降 且下降幅度减小 同时水平井产量逐渐增 加 且增加幅度越来越大 分析其原因 当孔密较小时 孔眼与孔眼之间距离较远 相互之间干扰较小 因此 孔密增加带来的增产效果非常明显 当孔密较大时 孔 眼与孔眼之间的干扰增大 一定程度上抵消了增加孔 眼密度带来的增产效果 同时 从图3还可以看出 当孔密较小时 小于15 孔 m 相位角180 的表皮因子最低 相应的产量最 高 当孔密较大时 大于15孔 m 相位角45 和90 明 显优于相位角180 2 4孔径 为了研究孔径对射孔完井水平井产量的影响 分 别计算相位角180 90 45 不同孔径下水平井的表皮 因子及产量 结果如图4所示 从图4可以看出 随着孔径的增大 水平井表皮因 子呈对数下降趋势 同时水平井产量相应呈上升趋势 当孔径较大时 不同相位角对水平井产量的影响很大 但对于目前常用的127弹和102弹而言 相位角为 90 和45 的情况下 水平井产量相差不大 图4孔径对水平井表皮因子及产量的影响 2 5射开程度 由于水平井具有很长的生产井段 为了节约成本 有时采用不全部射开的完井方式进行投产 为了研究 不同射开程度对水平井产量的影响 选择分散射孔 一 侧射孔和中心射孔3种射孔方案 分别研究射开程度 为20 40 60 80 100 条件下水平井的产量情 况 假设相位角为45 计算结果如图5所示 图5射开程度对水平井产量的影响 从图5可以看出 分散射孔方案优于中心射孔方 案和一侧射孔方案 对于分散射孔方案 射开程度越 高 水平井产量越高 但产量的增加幅度减缓 当射开 程度大于60 后 增加射开程度带来的增产效果并不 明显 中心射孔和一侧射孔2种方案有着明显的缺陷 必须选择较大的射开程度 才能获得较高的产量 因此 选择合适的射孔方案和射开程度对水平井 产量有着至关重要的影响 射孔方案选择得好 即使射 开程度较小 也可以达到理想的生产效果 522 第18卷第4期安永生 等 射孔完井参数对水平井产量的影响 3结论 1 结合射孔完井表皮因子模型和水平井产能预测 半解析模型 对不同射孔参数对水平井产量的影响进 行了分析 2 为了达到较好的生产效果 孔深必须大于污染 带半径 应在选择合理的孔深 孔密 孔径后 选择最优 的相位角大小 3 选择最优的射孔方案和射开程度对水平井产量 有着至关重要的影响 射孔方案选择得好 即使射开程 度较小 也可以达到理想的生产效果 参考文献 1 熊明友 潘迎德 各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究 J 西南石油学院学报 1996 18 2 56 62 Xiong Mingyou Pan Yingde Study on productivity prediction of the horizontal wells with completion methods of perforation series J Journal of Southwestern Petroleum Institute 1996 18 2 56 62 2 李黎 考虑完井方式和伤害影响的水平井表皮因子模型及数值模 拟 D 成都 西南石油大学 2006 Li Li Skin model of horizontal well and stimulation considering completion method and formation damage D Chengdu Southwest Petroleum University 2006 3 蒲春生 刘洋 一种计算水平井表皮因子的新方法 J 图书与石油 科技信息 1994 8 3 20 25 Pu Chunsheng Liu Yang A new method of calculating skin factor in horizontal well J Library Petroleum Science Technology Information 1994 8 3 20 25 4 黄世军 程林松 赵凤兰 等 考虑生产段表皮因子变化的水平井产 能模型 J 钻采工艺 2005 28 5 31 34 Huang Shijun Cheng Linsong Zhao Fenglan et al The productivity model of horizontal well considering the skin variation in production section J Drilling Production Technology 2005 28 5 31 34 5 王晓东 张奇斌 邹艳华 表皮因子与渗流方式 J 油气井测试 2005 14 2 1 3 Wang Xiaodong Zhang Qibin Zou Yanhua Skin factor and flow pattern J Well Testing 2005 14 2 1 3 6 何勇明 王允诚 董长银 等 稠油油藏储层伤害产能预测新模型及 表皮因子研究 J 油气地质与采收率 2006 13 1 79 81 He Yongming Wang Yuncheng Dong Changyin et al Research on new productivity prediction model and skin factor during formation damage in heavy oil reservoir J Petroleum Geology and Recovery Efficiency 2006 13 1 79 81 7 陈勇光 吴晓东 安永生 等 各向异性油藏定向井射孔完井表皮因 子模型研究 J 石油钻采工艺 2009 31 1 42 46 Chen Yongguang Wu Xiaodong An Yongsheng et al Research of skin factor model for perforated directional well in anisotropic reservoir J Oil Drilling Production Technology 2009 31 1 42 46 8 陈民锋 姜汉桥 郑伟 等 渤海BZ25 1油田开发井型及完井方式 适应性 J 断块油气田 2010 17 4 458 461 Chen Minfeng Jiang Hanqiao Zheng Wei et al Compatibility of different development well types and well completion systems with reservoirs in BZ25 1 Oilfield J Fault Block Oil Gas Field 2010 17 4 458 461 9 李晓平 利用气井压力恢复资料求产能方程和排泄半径 J 断块油 气田 2001 8 1 24 26 Li Xiaoping Determining deliverability equation and drainage radius using pressure buildup data of gas well J Fault Block Oil Gas Field 2001 8 1 24 26 10 杨志成 刘月田 陈方园 改进的聚类法在水平井产能预测中的应 用 J 石油地质与工程 2009 23 5 60 63 Yang Zhicheng Liu Yuetian Chen Fangyuan Application of an improved