油田油井总表皮分解方法研究

油田油井总表皮分解方法研究

为了准确科学地分析不同因素对油气井产量的影响，并获得钻头附近实际表面系统的数量，必须分解整个表面系统，并详细分析不同表面。一、不同完井方式下油气井产能公式根据达西定律,油气井裸眼完善条件下的产能公式为:q=2πkh(pe-pwf)μBlnre/rw(1)其它完井方式下的油气井产能公式皆由式(2)表示:q=2πkh(pe-pwf)μB(lnre/rw+s)对于不同的完井方式,表皮系数s不同。二、表皮系数对井产能的影响在油气井完成之后,利用试井等方法确定的表皮系数是评价油气层损害程度、产能预测和评价的重要参数。但这个表皮系数是各个作业环节对地层的综合表现,并不能体现出各作业环节对井产能的影响。因此研究表皮系数是由那几部分组成以及各部分对产能的影响是非常重要的。在进行定量分析和评价近井区流动阻力和附加压降时,总表皮系数可以被分解为:s=st+spseudo(3)其中:st=sD+sp+sθ+sbf+sLin+sLg+sLga+ss+sAspseudo=stin+stg+stga=D·q1.射孔表皮系数计算射孔表皮系数的方法并不唯一,以前有的采用图表的形式给出各种情况下的射孔表皮系数,在这里将射孔表皮系数分解为水平、垂直、井筒和压实造成的表皮系数之和,来表达整个射孔过程中造成的表皮系数。sp=sh+sv+swb+spd(4)(1)水平表面系数θ=0时:sh=ln(rw/0.25Lp)θ≠0时:sh=ln[rw/αθ(Lp+rw)](2)log10rpd+bkh/kvrpd的计算sv=10ahb-1DrbpDa=a1log10rpD+a2b=b1rpD+b2hD=(hk/Lp)√kh/kvrpD=(rp/2hk)(1+√kv/kh)(3)影响井的表皮系数swb=c1exp(c2rwLp+rw)(4)分辨率表皮系数spd=hkLp(kkpd-1)ln(rpdrp)2.u3000筒周围钻井伤害区域由于射孔表皮和污染表皮互相影响,所以必须在上述计算出的射孔表皮的基础上修改,以便能够说明井筒周围钻井伤害区域的影响。射孔未穿透污染带时:s´p=(kkdd-1)ln(rddrw)+kkdd(sp+sx)(5)射孔穿透污染带时:用L′p和r′w代替Lp和rw来确定sh、swb和spd即可。L´p=Lp-(1-kddk)Lddr´p=rp-(1-kddk)Ldd3.地层内倾斜地层和定向井透过水平地层理想的条件下应该是水平地层的垂直井,但实际上大多数井都不是垂直穿过产层,而是与地层的法平面有一个倾角,比如一口直井穿过倾斜地层,或一口定向井穿过水平地层。这些都将对井的产能有一定影响,近似计算公式为:sθ=-(θ´41)2.06-(θ´56)1.865lg(hD100)(6)hD=hrw√khkv(7)θ´=tan-1(√kvkhtanθ)0°≤θ≤75°(8)4.v+7.1lnhkkmv局部打开产生的表皮系数由Odeh给出:sbf=1.35{(hhp-1)0.825[ln(h√khkv+7)-[0.49+0.1ln(h√khkv)]lnrwc-1.95]}(9)y=0时rwc=rwy>0且0<zm/ht<0.5时rwc=rwexp[0.2126(zmh+2.753)]y>0且zm/ht>0.5时rwc=rwexp[0.2126(1-zmh+2.753)]zm=y+hp/25.油藏形状表面系数sA=0.51ln(31.62/CA)6.充填半径的确定对于管外砾石充填或化学剂挤注区域,其中的流动为径向流动,其达西和非达西流表皮系数分别为sLin=(kfkin-1)lnrinrwstin=qkfμβinρ2πh(1rw-1rin)(kfkin-1)对于管外砾石、涂敷砂或干灰砂挤压充填的情况,充填半径为rin=√Vg/πh+r2w树脂涂敷砾石和干灰砂充填后的渗透率一般可以保持砾石原始渗透率的80%～90%。对于化学剂固砂,挤注当量半径仍按圆柱体挤注区域计算rin=√Vg/πhϕ+r2w通常化学剂固结后的地层渗透率可保持原始值的75%～80%以上。7.非达西流表皮系数充填有砾石/涂敷砂/干灰砂的射孔炮眼内为单向线性流动,其达西和非达西流表皮系数分别为sLg=hkfhpkg⋅2LpDsr2pstg=q2hkfμh2p⋅βgρBLpπD2sr4p对于出砂严重的老井,炮眼长度按水泥环厚度计算;对于新井,按实际给定值计算。8.径向流的计算结果套管完井的油井进行砾石充填防砂后,套管与筛管之间的充满砾石,形成环空砾石层。其中的流动以往通常按单向流或径向流计算,结果表明,按单向流计算得到的结果比实际的值偏高,而按径向流计算得到的结果又偏低。实际上,筛套环空砾石层中的流动是以炮眼出口为起点的发散流动,计算其流动压降和表皮系数时可简化为锥形扩散流动,其达西和非达西流表皮系数分别为sLga=2kfhkghpDs⋅rci-rsoR-rp⋅(1rp-1R)stga=q2kfh3μπh2p⋅rci-rsoR-rp⋅(1r2p-1R3)若射孔相位角不等于0°或180°,则R=√2rsoDs若射孔相位角等于0°或180°,则R=√ArπhpDsAr=2rsohparccos(rso-rp√(rso-rp)2+r2ci)9.ss的表皮系数筛管或滤砂管渗透层内的流动按径向流计算,忽略非达西流动,其相应的表皮系数为ss=kfks⋅lnrsorsi该表皮系数在一般条件下相对很小,可忽略。三、表皮系数计算以某油田套管射孔防砂完井为例,采用绕丝筛管管外+管内砾石充填防砂方法。利用本文介绍的方法计算各作业环节对油气井产能的影响,以DH4井为例,各项表皮系数的计算结果为:总表皮系数8.6447;钻井损害表皮系数3.2123;局部完井表皮系数2.1456;井斜表皮系数-1.5438;射孔几何表皮系数0.9378;射孔压实表皮系数2.7560;炮眼充填表皮系数2.1534;管外充填表皮系数-1.2314;管内砾石表皮系数0.2135;绕丝筛管表皮系数0.0013,计算结果如图1。此井正常生产时的井底压时11MPa,产量维持在每天100m3左右,从油井流入动态曲线上可以看出,与预测结果基本符合。根据各流动区域的表皮系数计算结果可知:钻井损害、射孔、砾石充填这几个作业环节对油气井的产能有较大的影响。所以钻井时要尽量保护油气藏,使储层损害尽可能降到最小。另外射孔参数对油气井产能的影响非常显著,射孔参数的优选的好坏直接影响到油气井的产能。对管内砾石充填防砂井,要注意孔眼和砾石的搭配,使总表皮系数最小。四、储藏指标ds(1)总表皮系数可以分解成两大部分,即与流量相关的表皮系数和与流量无关的表皮系数。(2)与流量无关的表皮系数是地层污染、井斜角、部分打开和射孔等参数的函数,其中射孔、钻井污染和防砂措施是影响油气井产能的主要因素。(3)通过表皮系数的定量分析,可以准确分析各作业环节对地层的损害情况,为钻井、完井及增产措施设计提供了一定的科学依据。符号说明s—总表皮;st—与流量无关的表皮;spseudo—与流量相关的表皮;sD—地层损害表皮;sp—射孔表皮;sθ—井斜表皮;sbf—部分打开表皮;ss—筛管表皮;sA—油藏形状表皮;sLin—管外充填区达西表皮;sLin—管外充填区非达西表皮;sLg—射孔孔眼砾石充填达西表皮;stg—射孔孔眼砾石充填非达西表皮;sgaL—环空砾石层达西表皮;sgat—环空砾石层非达西表皮;D—非达西流动系数,d/m3;q—流量,d/m3;sh—平面流表皮;sv—垂直表皮;swb—井筒表皮;hk—射孔间距;spd—压实带表皮;θ—相位角;h—地层厚度;y—油层顶部与射开段顶部距离;hp—射孔段长度;rw—井筒半径;Lp—孔深;rp—孔眼半径;k—地层平均渗透率;kH—水平渗透率;kv—垂直渗透率;kpd—压实带渗透率;αθ、a1、a2、b1、b2、c1、c2—与相位角相关的参数;kdd—污染带渗透率;Lpp污染带深度;cA—油藏形状系数;B—原油体积系数;Ds—射孔密度,孔/m;kf、kg—地层、砾石层原是渗透率,×10-3μm2;kin—化学剂或涂敷