底水油藏水平井分段开采研究与设计——以大港油田庄海8馆陶组为例

目前国内绝大多数底水油藏采出程度较低,开发效果不理想,如何进一步提高该类油藏的采收率,是油藏工程技术人员不断的追求与奋斗的目标。以大港埕海油田庄海8馆陶组底水油藏为例,通过对经验与教训的分析,开展了非均质底水油藏中不规则井身轨迹的水平段压降、流量等沿程分布规律的研究,定量描述底水油藏水平井水平段内部流量及压力的分布,明确底水锥进规律。以此为基础进行水平井优化设计,结合储层分布、水平井完钻轨迹、油藏波及动用范围,提出水平井防砂完井分段采油技术方式,实现长水平段内生产压差有效控制,实现了水平段内均衡的采油。理论与实际生产证明,水平井分段开采是不分段开采产量的2倍以上。底水油藏水平井分段开采技术的研究与试验,起到了控水增油的效果,为国内外此类油藏水平井改善开发效果探索了新的途径。     

水平井分段注汽技术在曙光油田的应用

目前曙光油田投产稠油水平井均采用蒸汽吞吐开采方式,受油藏非均质性影响,水平井笼统注汽普遍存在水平段油藏动用不均,蒸汽局部突进严重的矛盾,严重制约了水平井产能的发挥。为此,曙光采油厂自主研发应用了水平井分段注汽技术,该技术利用水平井分段注汽管柱,将水平段油藏分成两个或多个相对独立的注汽腔,实现不同井段按需定量注汽,有效调整了水平段油藏的吸汽剖面,改善了油藏动用不均的状况。     

非均质油藏双水平井SAGD三维物理模拟

为了改善双水平井SAGD开发过程受储层非均质性影响的问题,利用自主研发的双水平井双管柱结构三维比例物理模型和已有的注蒸汽三维模拟实验系统,研究了油藏非均质性对SAGD蒸汽腔展布的影响规律。研究结果表明：当储层存在平面非均质性时,双水平井SAGD在开发过程中存在蒸汽腔发育不均匀、水平段油藏动用程度较差等现象,影响了SAGD的开采效果;水平井采用双管柱结构可提高水平段油藏动用程度;合理的注采参数、有效的操作压力、较高的蒸汽干度以及稳定的生产井井底饱和温度与实际温度的差值控制均可有效改善开发效果。根据物理模拟实验的结果总结了双水平井SAGD生产各阶段的注采调控方法,将其应用于油田现场取得了较好的开发效果。     

非均质底水油藏水平井三维物理模拟实验

采用先进的三维可视化物理模拟实验设备,全程跟踪了水平井开采非均质底水油藏时底水的脊进过程,研究了平面非均质底水油藏中水脊的形成与发展机理。研究结果表明,当水平井相邻井段的渗透率级差大于4时,处于低渗透区的水平井段对产能无贡献,渗透率级差对水平井的影响只是相邻井段间的影响,不存在非相邻井段之间的交叉影响,确定了非均质性严重的底水油藏中水平井产能低的真正原因。针对平面非均质油藏,提出了“先高后低、封高补低”的开发策略,并为挖潜剩余油指明方向。非均质底水油藏中底水脊进的过程为倾斜推进-高渗突破-油井见水-沿井扩展-次高突破-分段水淹。平面非均质性沿水平井三段式分布时,水平井的含水率为台阶式上升模式,且台阶数与连续分布的高渗透层段的个数一致。     

组合式井网在非均质稠油油藏开发中的应用

曙光油田稠油油藏主力区块已进入蒸汽吞吐开采后期,后备资源接替不足成为制约油田发展的瓶颈.加大对稠油块状非均质油藏储量动用状况的研究力度,完成了目标区的油藏地质特行精细描述、直井生产特点详细分析、水平井与直井组合式井网开发可行性综合研究以及水平井优化设计.现场应用表明,曙1-38-32块为块状非均质油藏,实施水平井与直井组合式井网整体开发取得了较好的效果.     

深层低渗透油藏水平井优化设计研究

由于深层低渗透油藏储层渗透能力低且储层发育复杂,开发难度大,为使该类低渗油藏达到经济有效开发,水平井目的层进行了精细预测研究和各项地质参数设计的优化研究。主要通过储层精细对比与划分、精细刻画砂体分布,落实岩性油藏的非均质特征,确定各目的层含油砂体的分布特征。在地质研究成果基础上,利用数模和压裂软件优化设计了低渗油藏水平井分段压裂的各项地质参数:水平井段方位、井段长以及水平井分段压裂条数、裂缝长、裂缝间隔距离和缝网优化等,最终准确设计了水平井轨迹剖面。实际水平井的成功实施证实了研究成果的适用性。     

浅层稠油油藏水平井动用程度分析及措施效果评价

以新疆油田浅层稠油油藏水平井规模开发区为主要研究对象,综合运用储集层特征、生产测试、生产动态等资料,结合数值模拟研究成果,对水平井动用程度进行研究。结果表明,稠油水平井水平段动用不均衡的主要影响因素有:油层非均质性、油层钻遇率、注汽方式、水平井轨迹位置、汽窜等,利用分段注汽、均匀布汽、高温封堵、组合注汽、直井+水平井组合吞吐以及转换开发方式等可以改善水平井动用程度,进而提高稠油油藏水平井采收率。     

稠油油藏热采水平井均衡采油新方法

热采水平井技术在稠油油藏开发中已得到广泛应用,但由于储层的非均质性,导致水平段流量剖面不均匀,影响了稠油油藏热采水平井的开发效果。为此,提出了采用中心管变密度打孔以实现稠油油藏热采水平井均衡采油的新方法。通过对实际储层渗流压降、泄油孔节流压降、中心管管流压降进行耦合,建立了稠油油藏热采水平井均衡采油数学模型,确定了模型的求解方法,并结合实例进行了优化设计。结果表明,通过优化热采水平井中心管泄油孔密度分布,可有效调节水平段流量剖面,从而实现热采水平井的均衡采油,改善稠油油藏储量动用程度。     

神泉油田白垩系油藏水平井的产能论证

针对白垩系油藏低效动用储量，开展了水平井动用砂泥薄层油藏的探索研究。针对影响水平井产能的7个因素(油层污染、非均质性、供液半径、水平段的有效长度、油层厚度、夹层数和多支水平井等)进行了分析论证，最后在白垩系油藏南块设计了一口单支水平井S210，投产后该井获得了较好的开发效果。     

稠油油藏边水推进规律物理模拟实验

在边水活跃的稠油油藏开发过程中,因边水侵入而导致油井含水率上升快、采收率低,开发效果较差。为认清稠油油藏边水推进规律,在明确其地质及开发特征的基础上,建立储层均质及非均质二维可视化物理模型,对单直井、双直井和单水平井3种不同井型开采条件下边水推进规律及其对剩余油分布的影响进行实验研究。结果表明:不同井型开采条件下,均质油藏边水均沿压力梯度最大处向油井推进,非均质油藏边水主要沿压力梯度最大处和高渗透区推进;相同井型开采条件下,均质油藏边水推进前缘较为明显,采出程度高于非均质油藏。双直井开采条件下,储层采出程度远高于单直井,即增加油井数有利于采出程度的提高;对比单直井和单水平井条件下储层采出程度,水平井具有更好的开采效果。     

复杂断块油田跨断层水平井产能预测及分段长度优化方法——以西非A深水油田为例

布署跨封堵断层水平井是一种有效提高复杂断块油田单井动用储量、减少钻完井投资的开发手段。与常规水平井相比,跨断层水平井的产能预测和分段长度优化需考虑各断块内储层渗透率及厚度差异、封闭断层边界和井筒摩阻等多因素的影响。为综合考虑上述因素,基于势的叠加原理和镜像原理,建立了2种模式下的跨封堵断层水平井沿井筒径向流量分布计算模型,得到了适用于复杂断块油田的跨断层水平井产能预测方法,在此基础上形成了一种快速优化跨封堵断层水平井在各断块分段长度的油藏工程方法,并通过西非复杂断块深水油田的实例验证了模型和方法的可靠性及有效性。研究结果表明：在断块物性和各断块内水平井长度相同的条件下,跨1条封堵断层水平井径向流量分布整体上近似"U"形,而对于跨2条封堵断层水平井,由于两侧封闭断层边界的影响中部断块水平井段的径向流量显著低于两侧断块,以线性流为主要特征;对于复杂断块油田,水平井与断层边界的距离显著影响其产能,跨断层水平井长度相同时,水平井跟端和趾端距离断层边界越近,水平井产能越低,而常规水平井产能预测方法难以考虑封闭断层边界的影响导致其预测结果偏高。     

油藏非均质性对水平井蒸汽吞吐效果的影响

应用洛伦兹曲线计算油藏渗透率变异系数、储层厚度变异系数及孔隙度变异系数,将三者加权得到评价油藏非均质程度的综合指标。结合锦612稠油油藏地质开发特征,建立相同非均质程度不同物性分布规律的油藏模型;通过反解洛伦兹曲线的方法建立不同非均质程度的油藏模型。采用油藏数值模拟方法研究油藏非均质程度对水平井蒸汽吞吐效果的影响。研究结果表明,油藏非均质程度越强,水平井蒸汽吞吐效果越差;相同油藏非均质程度下,油藏物性的分布规律对水平井蒸汽吞吐效果有显著影响。当在水平井沿程方向油藏物性呈单调变化时,水平井的蒸汽吞吐效果最差;当水平井跟端落在前缘薄层砂相带,并依次穿过水下分流河道相带及水下分流间相带时,其蒸汽吞吐效果最好。     

Factors Affecting the Productivity of a Multifractured Horizontal Well

Horizontal well technology has been widely used in developing oil fields. Very commonly, these wells are hydraulically fractured to improve productivity in low permeability reservoirs. The productivity of a multifractured horizontal well is mainly affected by reservoir properties and fracture parameters. A simple and accurate method for evaluating and optimizing productivity of this type of wells is not available and is highly desirable to reservoir engineers. The authors analyzed the equipressure contour, velocity vector distributions, and the influence of factors such as ratio of vertical permeability to horizontal permeability, anisotropy of plane permeability, hydraulic fracturing angle, fracture distribution, and morphology on horizontal well's productivity by finite element numerical simulation method. The results show that optimizing the well trajectory and direction can reduce the degree of reservoir permeability anisotropy influencing on the productivity of well. Hydraulic fracture tilt or angles among multifractures due to natural fractures or ground stress can lower the productivity. Asymmetric distribution of fractures about wellbore can improve production and distribution with staggered interval can generate greater production. When the space between hydraulic fractures is small, fractures bend at a small angle and display a separated trend due to interference among fractures. In this case production has a little increase. Finite element numerical simulation method is accurate and intuitive when simulating percolation field of fractured horizontal wells. The results have certain reference significance for in situ fracturing operations.     

水驱砂岩油藏水平井多段流描述及数值模拟研究

合理设计水平井及正确计算其产能,已经成为水平井开发油田能否达到预期效果的重要问题。在水平井渗流规律、产能预测、多段流描述技术、多相流理论以及变质量流理论的基础上,综合采用渗流力学、油藏工程、现代数学和现代计算技术等多学科交叉的方法进行研究,建立水平井井筒-油藏耦合数值模拟的数学模型。采用数值模拟的方法对水平井渗流机理进行了研究,同时,进行水平井油藏数值模拟软件的编制。研究成果的检验与应用表明,提出的基于水平井多段流描述方法的油藏数值模拟模型,可以准确预测水平井的产能,优化水平井参数,指导水平井开发方案制定。     

超短半径水力水平井产能计算方法及影响因素分析

水力水平钻井是一项全新的技术和方法 ,它属于超短半径水平井范畴 ,可以利用水平井理论进行研究。本文以产能为出发点 ,分析了地层厚度、储层各向异性、水平井段的长度、水力水平井半径以及表皮系数等与水平井和直井的产能比的影响 ,得出了水力水平钻井技术适用的地质条件。     

水平井分段压裂技术及在长北气田的适用性研究

水平井目前已成为提高油气田勘探开发综合效益的重要途径,但是有时低压低渗透油气藏水平井的单井产量也达不到经济开发的要求,这就必然面临着储层改造的问题。水平井分段压裂技术扭转了低渗透油气田多井低产的开发方式,实现了少井高产。长北项目至2011年11月共完钻29口双分支水平井,一期和二期开发的水平井产量高,可以满足经济开发的要求,三期开发的水平井砂岩钻遇难度大、投资比较高、单井产量较低;为此有必要探索改进开发方案,加强对水平井进行分段压裂的研究。为此总结了水平井分段压裂的发展概况、水平井分段压裂常用方法,结合长庆油田苏里格气田近年来水平井分段压裂的经验,分析认为水力喷砂射孔压裂方法和裸眼封隔器加投球滑套压裂方法比较适合长北气田。     

低渗致密气藏压裂水平井产能预测新方法

应用位势理论、叠加原理和流体力学的相关原理,建立了考虑裂缝干扰、污染表皮、裂缝非均匀分布、裂缝与井筒有限导流,以及裂缝-井筒汇聚流、裂缝内高速非达西流动的压裂水平井稳态流动数学模型,给出了模型的数值求解方法,并运用模型预测了实际水平井产能,分析了产能的影响因素。结果表明,该模型适用性强,能用于各种复杂情况下的水平井产能预测,预测精度较高;由于裂缝间的干扰作用,各条裂缝产量存在差异,水平井筒两端裂缝产量高,中间裂缝产量低;水平井产能随水平段长度、裂缝半长、裂缝导流能力的增大而增大;裂缝污染表皮对产能影响显著,产能随表皮系数的增加而急剧下降,因此应尽量减少压裂作业对地层的伤害;在相对合理裂缝间距范围内,裂缝分布形式对产能影响不明显;井筒半径对井筒压降有影响,应根据水平井产能的高低,设计合理的井筒半径。     

热采水平井变质量流与油藏渗流的耦合数值模拟

为真实反映水平井及近井地带的流体流动情况，需要将水平井井筒内的流动与在油藏中的渗流耦合进行油藏数值模拟。假设“微元段”，引用“交错网格”和“等效渗透率”概念，建立了热采水平井井筒变质量流的等效渗流模型；在此基础上提出耦合井筒变质量流与油藏渗流的水平井产量公式，建立了井筒变质量流与油藏渗流耦合的数学模型。利用该模型进行热采水平井开采机理研究，认为：水平井井筒内的压降影响水平井生产动态，忽略压降将使计算的产油量和油汽比偏高；水平井所产油主要来自水平井筒的始端，在一定的油藏条件、水平井参数等情况下，每口水平井都有最优水平段长度。图2表1参5     

稠油油藏水平井热采非等温流入动态模型

将常规油藏水平井三维稳态势分布模式引入到水平井蒸汽吞吐开发油藏,以Marx_Langenheim加热理论为基础,把水平井筒处理成由若干个流量、温度不等的微元段线汇组成,建立了非等温油藏内渗流与水平井筒内变质量变温度管流耦合的流入动态模型.利用该流入动态模型,可以计算水平井注蒸汽后的地层参数,也可以模拟计算水平井筒在不同温度分布剖面下的产量和压力分布,分析流入动态的诸多影响因素,从而为优选采油参数提供了依据.计算实例表明:蒸汽吞吐水平井的流入动态受水平井筒的非等温状况影响较大.水平段首、尾两端温差越大,水平井筒压降就越大,产能也越低,水平段产量分布的对称性变差,指端产量远低于跟端产量.     

超低渗透油藏水平井参数正交试验设计与分析

超低渗透油藏水平井产能影响因素之间相互关联与干扰,传统的单一因素分析难以定量描述水平井参数对其产能影响的主次顺序和显著程度。针对该问题,引入正交试验设计方法,就压裂裂缝参数及水平井参数对产量的影响进行了直观分析,包括裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力和水平井长度等影响参数。根据所得到的主次关系结果,优选了适合于超低渗透油藏水平井开发的压裂裂缝参数和水平井长度的最佳组合方案。结果对于超低渗透油藏水平井开发井网布置方案的优化设计具有一定指导意义。