气藏水平井水平段产气剖面的影响因素分析.docx

1、复杂油气藏ComplexHydrocarbonReservoirs气藏水平井水平段产气剖面的影响因素分析刘宁I王英敏2杨蕾I朱江海3刘辉'(1.於江大学石油工程学院，湖北荆州.4340232；2.中国石油化匚股份有限公司河南油用分公司勘探开发研究院，河南南阳，473132；3.河南油田分公司第一采油厂，河南桐柏473132)摘要：用水平井开采气藏，影响水平井水平段产气剖面的因素很多，可分为地层岩石物性和流体物性、钻井污染、射孔单元完井参数和井段宏观打开参数。由于水平井修井、增产增注、分层开采的要求.水平段气井常常采用分段打开设计，其打开程度、打升位直、打开段射孔参数都将对长井段井筒流入

2、制面产生影响。根据气藏内气体的流动模型和水平井芥简内流体的流动模型，建立了井筒流动与气藏渗流制合模型，以该翘合模型为理论基础，通过长井段射孔产能优化模拟研究，分析了影响水平气井水平段产气剧面的因素，为水平气井地质设计、开发气藏、提高采收率提供较为科学的依据。关键词：气藏开发；水平井；模型；栖合；制面；渗流中图分类号:TE332文献标识码:AFactoranalysisofgasproductionprofileforhorizontalsectionofhorizontalwellingasreservoirLiuNing',WangYingmin2,YangLei1,ZhuJiang

3、hai3,LiuHui1(1.PetroleumEngineeringInstiliUeofYangtzeUnitersily,Jinzhou,Hultei434023;2.ExplorationandDet'eloprnenlResearchInslituleofHenanOilfieldCompany,SINOPEC,Hanyang,Henan473132;3.No.IOilProductionPlantofHenanOilfieldCompany,SINOPEC,Tongbo,Henan434023)Abstract:Whenhorizontalwellisusedtoexplo

4、itgasresen-oir,therearemanyfactorsinfluencingtheproductionprofileofhorizontalsections,whichincludetherockpropertiesandfluidpropertiesoffonnation,drillingpollution,perforatingunitcompletionparametersandwellsegmentmacroopenparameters.Astherequirementsofworkover,stimulationsandseparatinglayerproduction

5、,thewellsinhorizontalsectionisoftendesignedtobeopenedbysection,anditsopendegree,openposition,andtheperforationparametersofopenedsegmentwillinfluencetheinflowprofileoflongIxjrehole.Basedontheflowmodelsofgasinthegasreservoirandwellborefluidofhorizontalwell,aboreholeflowmodelcouplingwiththegasreservoir

6、wasestablished,andaccordingtothismodel,combinedwithsimulationresearchofperforationproductivityoptimizationoflongborehole,factorsofgasproductionprofileofhorizontalsegmentwereanalyzed.Thiscanprovideascientificbasisforthegeologicdesignofhorizontalgaswellstoenhancetherecoveryofgasreservoirs.Keywords:gas

7、reservoirdevelopment；horizontalwell；nuxlel；coupling;profile;percolation利用水平井开发气藏的主要优势是井筒与储层的接触面积增加,进而增加了泄流面积，在较低的压力下增加产气能力，提高单井产能和气藏开发速度,节约气藏总体开发成本,并提高气藏的采收率，而水平井水平段产气剖面的因素决定了水平井的开发效益。本文基于井筒流动与气藏渗流耦合模型，通过长井段射孔产能优化模拟研究，分析了影响水平井水平段的产气剖面的因素，为水平气井开发气藏工程的研究提供了较为科学的依据，从而进一步提高水平井的开采效益。1井筒流动与气藏渗流耦合模型推导假设在一个

8、无限箱型气藏中，裸眼水平井井筒顶部的气藏压力响应，然后考虑射孔情况下的收稿日期：2010-05-13；改回日期：2010-09-17作者简介:刘宁（1982）.在读研究生，从事油气出开发方向研究。电话E-mail：liuninR_lovcr<§>0压力响应。即最后建立了反映水平井筒里流动特性的裸眼气井和射孔气井的压力响应模型为:2M&(孔)=4+£%+4=1OhDJ&HJ+。允【)，(1)其中A=0.475(In+0.80907)式中：OhD为无因次井筒流量；，D为无因次时间;Mr,为无因次压力;S为表皮因子。在气井中，

9、由于速度改变引起的动量损失不能忽略，考虑动觉的改变和流虽与压力的连续性来推导出井筒流动方程式|2'41:Mg-S借看每'X(Z&屈，+*4*21+j*(2'Mm-J+百AlOhD&-l+心OhD.'j)(2)其中,li=)(Re.«/Hr.z)由(1)式代入(2)式，得到气藏水平井的耦合方程式：2V吒7(7，)-£0h%n,)=旦，I>1j=12M(3)M(Td)=MkD(Ti)-A(4)华丈壶fA-')h,=lt(i<j<1)仇=9/8,(i=；-lNi*,ttt2r,8ChM次+Shkj+QhDj

10、以'(，=j)0>j8ChM次+Shkj+QhDj以'(，=j)0>j(5)(j=1,2,2M)上式中，(j=1,2,2M)上式中，(6)b,=(3.史'=J9.时=广】'1,1<；-1即有(8)公式(D(8)中某些参数均为无量纲参数，其-1G.2KG,2MG.2M+Ip11wD1。2,2A2.2WG2.2M+IOhD,l位MM0MM=M1。2虬2K2W,2WG竹.2M+I-01A11-YhD.2.V-L2财定义分别如下:无因次压力D="gQS)-Mp),无因次时间7'd=：£%，无因次距离Z。=舄，无因次井筒流量。

11、叫=贤；式中：2Af为井筒离散的段数；为粘度,mPas；/VR,；为井筒管流雷诺数，无因次;为井筒传导系数/为范宁摩擦系数，无因次;如为水平井的氏度，m；r,为水平井井筒的半径，m；S,为第_/个井筒机械表皮因子;但为第，个井筒高速流系数;打为气体密度,kg/m3；C.为综合压缩系数;仇为在给定点处每单位长度上流入井内的流fit,(n/d)m：m(p)为拟压力函数,(MPa)7(mPas)。由于最后得到的气藏水平井耦合方程式为非线性方程组，只有采用合适的数值算法来求解，并通过编制计算机程序来实现。在给定的储层参数F,计算不同条件下的Oh”和M，同时不断改变输入的射孔参数、钻井污染程度、射孔损害

12、程度等参数，计算出相应的产能指数和产能比，从而得到射孔参数钻井污染程度、射孔损害程度等参数对产能指数和产能比的影响规律。2影响产气剖面的因素分析基于前面研究的井筒流动与气藏渗流橘合模型，通过长井段射孔产能优化模拟研究，分析研究水平井K井段产气剖面的影响因素。下面根据某水平气井来进行研究分析，其基础数据资料为气藏中部深度5403m，储层平均有效厚度80.3m,平均水平渗透率66.110-3|im2,平均垂向渗透率7.25x10-32,油层平均孔隙度11.7%,油层非均质程度0.5,油藏压力57.5MPa,油层温度112T,井筒半径0.12m,泄油半径1000m,天然气相对密度0.73g/cm实际

13、解释气层有效厚度共计442.4ino2.1打开位置的影响通常情况下，很明显不同的打开程度和打开位置对气井的流入剖面的影响是明显的。图1和图2是井筒K度为400m、均匀布孔（定压差5MPa）时,分三段时打开位置的影响结果图。两种打开程度均为70%,第一种打开方式为10101,即分5段（1表示打开,0表示不打开,3个打开段+2个盲段），打开段位于根部和耻部;第二种方式为0101010.即分为7段（3个打开段+4个盲段），打开段都不位于根部和趾部。3,6这3种情况，分析出了井筒不同位徂的流量关系。0.5050100150200250300350井筒坐标/m(7P一备您罢0.70.60.50.40.3

14、0.20.100501001502CX)250300350400芥段长度如(-P)S展左#图3钻井污染表皮对气井产气割面的影响从图3中可以看出，在相同生产压差下，不同污染表皮下气井的产气剖面差异是明显的。随着污染表皮系数S的增大，井筒的流量是减小的。2.3渗透率对产气剖面的影响渗透率对产气剖面的影响极为明显，直接影响地层向井筒的流动，如图4所示（打开程度100%）o501001502002503003504(X)第一种打开方式对产气剖而的影响芥段长度/m1.4o050100150200250300350400450井筒坐标/m-O-均,5-0-掉均成孔层图2第二种打开方式对产气剖面的影响图4渗

15、透率分布对气井产气剖面的影响图1和图2表明，第-种打开方式产量比第二种产量大，但流率分布的均方差却比第二种小，说明在相同打开程度和段数的情况下，靠近根部和趾部打开既有利提高产最。2.2钻井污染对产气剖面的影响水平井水平段钻井污染的深度和程度与常规直井最大的区别在于:污染深度是随井段变化的，主要原因是由于井段长，钻井时各点的泥浆浸泡时间不同。因此，钻井污染表皮随井段是变化的。为了便于分析研究,假设井筒各点的污染表皮相同,分析钻井污染表皮对产出剖而的影响。如图3所示（打开程度100%），根据某气井钻井泥浆参数钻杆直径127mm,泥浆浸泡时间27d,泥浆粘度62mPas,泥浆pH值为9,含油玷9%,

16、染表皮系数S分别为0,从图4中可以看出，气层均质，相同生产压差下不同气藏渗透率对产气剖面的影响与图3中污染表皮的影响情况类似，基本特征相同。但在相同的平均渗透率前提下，均质气层和非均质严重的气层产气剖面的基本特征是不同，差异极大。2.4生产压差对产气剖面的影响生产压差对产气剖面的影响是绝对明显的，生产压差越大,产量越高，但由于非达西效应与井筒压力损失的影响，使得长井段气井产能不能随生产压差的增加而线性成倍增长。如图5所示（打开程度100%），压差分别为0.82MPa和1.3MPa对产气剖面的影响。从图5中可以看出，压差增加，产量增加，由于井筒压力损失增加，产气剖面更向左边倾斜。井简坐标/m图5

17、生产压差对气井产气剖面的影响井简坐标/m图5生产压差对气井产气剖面的影响(MX臣二担M3结论基于井筒流动与气藏渗流耦合模型，通过K井段射孔产能优化模拟研究，分析研究了影响水平井水平段产气剖面的主要因素°结果表明：一般情况下，不同的打开位置对气井的流入剖面的影响很显著;随着污染表皮系数s的增大，井筒的流量是减小的;在相同的平均渗透率前提下，均质气层和非均质严更的气层产气剖面的基本特征差异极大;一般随着压差的增加，产量是增加的。参考文献：1 刘想平，张兆顺,刘翔郭，等.水平井井筒与渗流耦合的流动压降计算模型.西南石油学院学报.200222(2)：36-39物凯，郭肖，廖敬，等.低渗透气截

18、流固翘合综合数学模型.特种油气IR.2008,15(3)：76-792 周生田，郭希秀.水平井变质质流与油藏渗流榔合研究.石油钻探技术,2009.31(2)85-88文成杨.双难介质气藏流固耦合数值模拟研究D.成都:西南石油学院,20055J李海涛，王永清.裂缝性油藏射孔参数对油井产能的影响研究.西南石油学报,200628(3):70-73(编辑王建年)欢迎订阅2011年石油钻探技术石油钻探技术创刊于1973年，现为双月刊，大十六开本，彩色印刷。本刊是全国中文核心期刊和历年中国科技论文统计源刊，被美国石油文摘、中国石油文描和中国地质文摘等大量摘录”石油钻探技术主要报道国内石油工程(包括钻井、钻井液、固井、完井、开采等专业)以及钻采机械设备与自动化方面的科技进展和现场经验，适当介绍国外石油工程技术发展的水平和动向。2011年，本刊栏目调整为：学术探讨、钻井完井、油气开采、钻采机械、现场交流、科技信息。适合于广大石油工程技术人员、石油