薄层与厚层油藏水平井产能计算方法

普遍观点认为,水平井生产时会形成一个长椭球体的泄油区域,但对于上、下封闭的薄层油藏而言,实际的泄油区域只是椭球体的一部分。根据薄层油藏流体渗流规律,将三维渗流问题划分为远井地带的水平平面椭圆流和近井地带的垂直平面径向流,基于水电相似原则,引入椭圆坐标系下的拉梅系数,求解得到薄层油藏水平井产能公式。而在厚层油藏中,水平井生产时会形成一个完整的椭球体泄油空间,将其泄油区域划分为1个拟圆柱体和2个半球体,基于等值渗流阻力法,引入平均短半轴思想和平均质量守恒原理,求得厚层油藏水平井产能公式。通过对新建产能公式与5个经典产能公式的对比分析,发现新建公式对不同厚度油藏水平井产能计算结果的平均偏差小于2%,说明计算结果准确可靠。     

一种综合形式的水平井产能预测新公式

未考虑水平井渗流中典型的线性流与椭圆流特征的水平井产能预测公式,常导致产能预测结果偏于乐观。在分析水平井典型渗流特征的基础上,将油藏内流动区域划分为外部平面径向流、中间平面线性流与椭圆流以及内部垂向径向流3个区域,利用水电相似原理和等值渗流阻力方法,推导出综合形式水平井产能计算新公式,并对新公式进行适应性分析。结果表明,常用公式是新公式在特殊情况下的简化或近似,新公式适应性更强。根据新公式计算结果,随水平井长度或穿透比增加,平面线性流与椭圆流的影响逐渐增大,水平井产能表现为先近似线性增加再平缓增加的特点;当水平井很长或穿透比接近1时,水平井的渗流表现出与垂直裂缝井相似的特征。综合形式的新公式既可计算短水平井也可计算长水平井产能,同时也可预测不同泄油形状、注采井网等情况下的水平井产能。     

考虑井筒摩阻损失后的Joshi公式

目前在设计水平井段长度时,采用的各种水平井产能计算公式均很难找出最优水平段长度。在目前的研究与应用中,普遍使用的Joshi公式忽略了井筒内摩阻损失,从而出现了在无限大的地层中,水平井段的长度与其产能关系曲线基本上呈线性,也就是说水平段长度越长越好,这一点与实际情况不符。通过对目前大多数水平井段中原油的流动状态,即层流的研究,考虑了层流情况下水平井井筒内摩阻的影响,修正了水平井产能计算公式,从而使其能够更加全面及准确地用于计算水平井的产能。     

不同泄油体模式下水平井产能方程分析

水平井产量计算公式众多,不同泄油体模式下的水平井产量计算公式和适用条件不同。根据油藏大小、水平井段长度及油藏边界形状等因素,将水平井泄油体分为圆柱形、椭球形和箱形三种主要模式。以单相稳态流动为基础,选择国外有代表性的水平井产能方程,对其特点和应用条件进行分析,同时阐述国内相关学者的水平井产能方程。所介绍的产能公式均是将三维流动转换为二维流动,采用复势叠加原理和镜像反映原理进行数学推导,在形式上具有明显的相似性,都是基于几种理想化的假设条件和一定的简化处理,因此预测结果与真实值存在一定误差。     

各向异性底水油藏长水平井产能公式

底水油藏水平井产能是油藏工程分析的重要研究内容。现有的底水油藏水平井产能公式均是基于短水平井渗流模型提出的,但对长水平井产能并不适用,为了更准确地评价底水油藏长水平井产能,综合考虑各向异性和油井避水高度对长水平井产能的影响,并运用等值渗流阻力、势的叠加原理以及镜像反映等方法推导出底水油藏长水平井产能公式。通过实例分析发现,各向异性对长水平井产能影响十分显著,其产量较不考虑各向异性的公式所计算的产量同比下降了53.52%,在用短水平井产能模型预测底水油藏长水平井产能时油井的产油量较大,最大可达实际产油量的5.01倍,而底水油藏长水平井产能模型的计算结果则较为准确。     

水驱砂岩油藏水平井开发技术研究

根据渗流阻力原理，采用保角变换和镜面反映方法，得到水驱砂岩油藏中水平井的产能公式，据此公式计算出在水平段长度为５０～６００ｍ之间时，水平井与直井的产量倍数关系在１．４～９．８之间，对不同断块的两口水平井开发指标进行了计算，计算结果与实际数据相符，可以应用于水平井的动态分析，研究表明在水平段长度相同的情况下，低渗油藏的增产倍数高渗油藏，还讨论了储层物性，注采方式，注采压差对水平井生产效果的影响，指出     

边水推进对水平井产量的影响

边水油藏开发过程中,即使水平井井底未见水,但边水推进仍会影响水平井产量。 基于水平井三维 渗流场模型,将三维渗流场分为内部和外部 2 个径向渗流场,考虑外部渗流场边水推进的影响,分别运用 坐标变换与保角变换方法求得内部与外部渗流场的产能公式,根据等效渗流阻力原理最终获得了考虑边 水推进的水平井产能计算新公式。 实例计算发现,新公式计算结果与实际产量绝对误差及相对误差均较 小,表明新公式准确性较高,实用性较好。 敏感性分析结果表明,考虑边水推进条件的水平井产量小于未 考虑边水推进条件的水平井产量,且随着边水推进距离增大,水平段长度越小,产量减小的幅度越大;水 平段长度越大,产量减小的幅度越小。 该研究成果为边水推进过程中水平井产能预测提供了新思路。     

水平井水平段最优长度设计方法的改进

为解决水平井水平段最优长度设计问题,利用渗流力学理论,对油藏中流体在水平井内的流动进行合理的假设和简化;基于范子菲等人提出的模型,充分考虑了各种钻井费用以及石油价格对水平井水平段长度设计的影响,得到计算水平井水平段最优长度的新模型.同时,在范氏模型中引入产能计算误差的概念,通过实例计算,分析了水平段长度、井内流量、井筒粗裢程度、流体黏度、油藏渗透率、井筒直径对水平井产量及产能计算误差的影响.研究表明,对于确定的油藏,影响水平井产量及产能计算误差的主要因素是水平段长度、井筒粗糙度、井筒直径;对于特定的水平井,影响水平井产量及产能计算误差的主要因素是流体黏度、油藏渗透率和井内流量.图6参14     

两种水平井产能公式对比研究

对比分析了水平井稳态产能计算公式陈氏公式和Joshi公式的异同。通过水平井产能影响因素：排驱面积、水平段长度、油层厚度、渗透率各项异性参数的对比计算,表明陈氏公式和Joshi公式计算的水平井产能随各种影响因素的变化趋势基本上是一致的。同时指出,由于陈氏公式中水平井椭圆排驱面积长轴半长的求解方法更合理且简便,因此陈氏公式现场实用性更强。     

水平气井产量公式对比及影响因素分析

在油气田开发过程中,水平井以其泄油面积大、生产井段长、井底压降小等优势,得到了广泛应用.到目前为止,国内外对水平井产量公式推导比较多,但多数都是基于油藏推导出来的,因此在气藏的应用中需要根据气相渗流与液相渗流的相似原理,对水平油井产量公式进行改进.文章整理了目前国内外常用的几种水平井产量公式,并对其进行改进,给出了各自对应的水平气井产量公式.而且通过对各公式计算结果及其影响因素进行对比研究发现,Renard-Dupuy公式的计算结果最大,窦宏恩公式计算结果最小,其它几种公式的计算结果比较相近且受参数影响较小,这对以后气藏水平井的产能研究有一定的借鉴意义.     

提高直井与水平井组合SAGD泄油速率技术研究

针对辽河油田直井与水平井组合SAGD井组在开发过程中存在泄油速率低、蒸汽腔扩展不均匀等问题,以R.M.Bulter建立的双水平井泄油模型为理论基础,将直井与水平井简化为双水平井,在考虑端点效应有限长度水平井日产量方程的基础上,建立了水平井的泄油速率模型,并得到直井与注汽水平井组合SAGD上产和稳产阶段的泄油速率方程。分析泄油速率方程发现,直井与水平井组合SAGD井组泄油速率的主控因素为泄油井点数和蒸汽腔纵向扩展高度,结合辽河油田稠油开发实践,给出了直井与水平井组合SAGD井组提高泄油速率的技术措施,即水平段跟部注汽井增加2口,并将注汽井注汽排量提高20%,同时将最佳射孔位置设在靠近低物性段处,补孔长度确定为8 m。该技术在辽河油田6井组进行了现场应用,日产油量均呈现不同程度的上升,取得阶段性成功,为进一步提高SAGD井组泄油速率奠定了良好的基础。      

水平井的表皮因子

水平井在开采低品质油气资源方面具有一定的优势,但已建立起来的水平井产量计算公式很少考 虑油井的表皮因子,因而产量预测偏差较大。 根据等值渗流阻力法,推导了水平井的产量计算公式,该 公式引入了油井的 2 个表皮因子：地层伤害表皮因子和地层改善表皮因子。 地层伤害表皮因子是由钻井 完井过程中的泥浆侵入所致,而地层改善表皮因子是由酸化压裂等增产措施所致。 二者对水平井产能的 影响有所不同,地层伤害表皮因子对水平井产能的影响较小,钻井完井过程中可以不考虑储层的保护问 题;地层改善表皮因子对水平井产能的影响较大,增产措施是提高水平井产能的有效方法。     

胜利低渗油田水平井筛管分段控流完井技术

为了延缓水平井筛管完井后期的含水上升速率、延长水平井生产寿命,胜利油田提出并推广应用了水平井筛管分段控流完井技术。水平井筛管分段控流完井的技术原理为:首先,要根据油井的油藏地质特征,利用管外封隔器将水平油层段合理分段,实现各个不同层系间的有效隔离;然后,利用数值模拟方法计算出油井合理的日产液量,根据油藏的物性参数制订产能分配方案、计算各段需要的渗流面积;最后根据计算结果在各段下入不同孔密或缝密的控流筛管,调节各段生产压差,使产层均衡供液,并控制底水均匀地向水平井筒推进。介绍了分段管外封隔器、变密度控流筛管、变密度割缝管等分段控流完井工具,及分段控流完井工艺。从推广应用至今,该完井技术已经在胜利油田及其所属外地区块的30余口水平井中进行了应用。应用结果表明,该技术稳油控水效果明显,油井含水率可比邻井同期下降10%,能实现各不同层系间的有效隔离、延长油井无水或低含水开采期。      

页岩气藏产量递减预测模型研究及应用

页岩气藏普遍采用水平井体积压裂方式开发,压裂体积是影响气井产气特征的重要因素。在实际开发中,由于储层非均质性等影响,各压裂段压裂体积各不相同。为研究压裂体非均匀展布对产能递减规律的影响,根据页岩气渗流特征,在水平井渗流模型的基础上,引入压裂体大小及分布等表征参数,建立了页岩气藏非均匀压裂水平井渗流模型,并绘制了产能递减曲线。同时根据典型产量递减曲线划分了流动阶段,分析评价了不同压裂体展布类型下产量递减曲线特征。研究表明压裂体的展布特征主要影响产气量及线性流阶段曲线特征;非均匀压裂造成水平井产气量较少、早期线性流持续时间较长。结合压裂数据,提出了气井产量预测方法并进行了实例计算。     

低渗透油藏仿水平井注采井网产能

仿水平井技术可大幅度增加单井泄油面积和控制储量,实现了低丰度、特低渗透油藏的有效动用。为比较该技术与传统水平井技术开发效果的不同,对仿水平井不同开发井网稳态产能进行精确快速预测,以仿水平井渗流特征为基础,基于流管流线积分方法建立了不同井网形式考虑启动压力梯度的仿水平井产能预测模型。与实际产量对比表明,所建立产能预测模型得到的计算结果具有较高的准确度（最大误差为8.04%）。通过应用所建立模型进行计算对比可知,仿水平水井长度相同时,交错井网稳态产能大于正对井网稳态产能,波及面积较大,开发效果较好,而且正对井网对水井长度的敏感性大于交错井网。该研究对特低渗透油藏仿水平井井网注水开发具有一定的理论指导意义。     

双水平井蒸汽辅助重力泄油注汽井筒关键参数预测模型

依据普通水平井注蒸汽井筒内参数预测模型,结合双油管质量流速耦合计算,推导出SAGD循环预热及生产过程中,不同管柱结构组合条件下注汽井筒内蒸汽流动的质量守恒、能量守恒及动量守恒方程,建立了双油管注汽井井筒沿程参数计算模型。利用该模型对某SAGD注汽井循环预热过程中井筒内沿程温度、压力等参数进行了计算,结果与现场监测结果吻合,证明了模型的准确性。利用该模型计算得出现有管柱结构下SAGD循环预热阶段最低注汽速度为60 t/d,注汽井最大水平段长度为564 m;针对现有管柱结构在SAGD生产过程中为两段式配汽,A点存在段通及点窜风险等缺点,对现有水平段内的长、短油管组合进行了优化,优化后的短油管下入水平段A点后150 m、长油管下入水平段B点,数值模拟结果表明,采用优化后管柱结构组合,在SAGD生产阶段可实现三段式配汽,有效降低了A点段通及点窜风险。     

煤层气排采中的“灰堵”问题应对技术——以沁水盆地多分支水平井为例

煤层的性质决定了煤层气在排水采气过程中"出灰"(产出煤粉)是一种必然现象,在煤层气低能量开采及关井后再次开井条件下,煤粉的产出对产能的负面影响是不可逆转的。为此,通过分析山西沁水盆地煤层气排采特征以及该区多分支水平井实钻井眼轨迹特征,找出了多分支水平井产气量达不到预期目标,以及关井实施维护性作业后难以恢复到关井前产量的2个原因:煤粉沉积堵塞了储层的运移通道,水平井段的波谷处形成的地层水和煤粉沉积加大了气体流向井底的阻力。进而提出了应对"灰堵"问题的关键技术:①煤层气水平井的井眼轨迹应在保证一定煤层钻遇率的前提下,以井眼光滑、总体上倾为原则,避免出现"波浪状"井眼;②排采井洞穴具有"沉沙"功能,便于气、液、固三相分离,是煤层气多分支水平井不可或缺的重要组成部分;③主支在稳定的煤层顶板或底板的仿树形水平井为疏灰提供了稳定的洗井通道。该研究成果为解决煤层气排水采气过程中的排灰问题提供了有益的尝试。     

煤层气多分支水平井井身结构优化

煤层气多分支水平井能有效增加控制面积,降低表皮因数,其井身结构优化对获得最经济有效的产能至关重要。为此,分析了煤层倾角、储层保护和井身结构对煤层气水平井产能的影响。采用数值模拟的方法,以沁水盆地南部某区块3#煤层为例,对多分支水平井的井身结构参数进行优化。优化结果表明:主支走向对产能影响较大,适宜的方向为垂直主渗透率方向;产能随着主支长度和分支长度的增加而增加,结合经济性和增产效果,主支长度宜控制在900~1 300 m之间,分支长度宜控制在250~400 m之间;分支间距和主分支夹角在一定程度上影响产能,分支间距宜控制在200~300 m之间,主支和分支夹角宜控制在36°~53°之间。研究结果可为煤层气多分支水平井的井身结构设计提供参考。     

昭通太阳区块浅层页岩气水平井试气返排规律

针对川南昭通国家级页岩气示范区太阳区块浅层页岩气藏埋藏浅、地层能量低和返排率高的特点,准确掌握浅层页岩气水平井试气返排规律,制定针对性的试气制度,对提高单井采收率具有重要意义。为此,借鉴邻区中深层页岩气水平井试气返排规律,结合研究区已试气井排采规律,根据气液两相渗流理论和应力敏感分析方法将研究区水平井试气过程划分为6个阶段,总结出每个阶段的试气返排规律,并制定相应的排采制度。结果表明：以日产气量、日产水量和井口压力作为评价标准,选择最优焖井时间、油嘴直径和调整油嘴时机,可大大降低应力敏感带来的储集层伤害,充分释放单井产能,达到准确求取试气产能、提高单井采收率的目的,同时也为投产初期配产提供依据。在此基础上,建立了2套针对研究区浅层页岩气水平井试气返排标准图版,用以指导现场生产,取得了较好的应用效果。     

各向异性油藏水平井变流量压力动态响应计算方法

为了解决海上油田现场缺少高精密压力监测数据的问题,利用水平井历史生产数据和不稳定试井分析方法进行各向异性油藏水平井的评价和预测。基于水平井的三维源函数和Newman乘积原理建立变流量各向异性油藏水平井压力动态响应关系,并将该关系式离散化转换为可实际应用的卷积和矩阵形式的水平井变流量压力响应试井模型,最后应用最优化算法求解模型最优解。该模型可用于评价水平井油藏生产动态特性,同时也确定了计算过程中构成水平井点源函数中级数项数目,应用最优化方法求解确定的模型参数也可用于生产动态预测。实际现场应用结果表明,变流量水平井压力动态响应模型的计算结果符合实际生产动态,相对误差平均3.1%,对评价水平井油藏特性、预测水平井开发生产具有现实指导意义。