分支水平井各種完井方式下的產(chǎn)能研究【稿件】

1、分支水平井各種完井方式下的產(chǎn)能分析劉曉輝1 孟維龍2，黑龍江 大慶 021000；2. 冀東油田高尚堡采油作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063200） 摘 要：本文集成了當前各種分支水平井擬三維產(chǎn)能公式的優(yōu)點，組合出了更為先進的公式?？紤]到各種完井方式下的附加阻力，推導出了適用于各種完井方式的產(chǎn)能公式。關(guān)鍵詞：環(huán)形裂縫群；分支水平井；擬三維產(chǎn)能；割縫襯管完井；礫石充填完井一、分支水平井產(chǎn)能公式 自20世紀60 年代開始，前蘇聯(lián)的率先應(yīng)用鏡像反映原理、擬三維思想和等值滲流阻力方法推導出了同一平面內(nèi)輻射狀分支水平理想井的產(chǎn)量公式。他的成果后來為眾多學者所引用。90 年代開始,國內(nèi)一些學者也進行了這方面的研究

2、，并得出了更為嚴密、合理的結(jié)果:程林松公式【1】（1995年） （1）齊成偉公式【2】（2009年） （2）公式（1）和公式（2）的主要區(qū)別為滲流外部阻力部分和內(nèi)部阻力部分。首先考察外部滲流阻力部分。公式（1）沿用了模型，齊成偉稱此為分支裂縫群模型?？紤]到分支水平井各分支的生產(chǎn)段并不銜接（見圖1，左），齊成偉將分支裂縫群模型推廣為環(huán)形裂縫群模型（見圖1，右），并推導出了環(huán)形裂縫群復勢通式 （3）式（3）中，代表每條裂縫的產(chǎn)能；代表裂縫條數(shù)；代表環(huán)形裂縫群的內(nèi)接圓半徑；代表環(huán)形裂縫群的外接圓半徑。特別地，當時，環(huán)形裂縫群模型退化為分支裂縫群模型。 根據(jù)以上分析，環(huán)形裂縫群模型較分支裂縫群模型優(yōu)越

3、，因為更加準確地描述了分支水平井的井身結(jié)構(gòu)。其次考察內(nèi)部滲流阻力部分。公式（2）的內(nèi)部滲流阻力部分引自油氣地下滲流力學【3】。對比發(fā)現(xiàn)，公式（60年代）、王衛(wèi)紅公式（1997年）、李璗公式（1998年）、蔣廷學公式（2000年）的內(nèi)部滲流阻力部分中對數(shù)的分母（即，）同公式（1）一致。經(jīng)過重新推導驗證，證實公式（1）的內(nèi)部滲流阻力部分比公式（2）優(yōu)越。最后，集成兩公式的優(yōu)點，得到新型公式 （4）由于鉆完井產(chǎn)生的附加滲流阻力應(yīng)當加到內(nèi)阻上，所以對于理想井，從式（4）可知其總的滲流阻力為 （5）而對于實際的非理想井,其總的滲流阻力應(yīng)為: （6）這時分支井產(chǎn)量就可以寫成: （7）由于理想井和非理想井的

4、差別在于:后者在滲流內(nèi)阻中考慮了附加滲流阻力 ,而它們的滲流外阻是完全相同的。所以只需推導非理想井滲流內(nèi)阻的部分并結(jié)合滲流外阻就可以得到裸眼完井方式下的產(chǎn)能公式。在YZ平面（見圖2） ,考慮到鉆完井產(chǎn)生的附加壓力損失, 其過程產(chǎn)生的附加滲流阻力為: （8）圖2 輻射狀n分支水平井YZ平面圖并定義 式中: qL 為其中一個分支的產(chǎn)量, ; Sv 為由于鉆完井產(chǎn)生的機械表皮系數(shù); Kh 為油層水平方向滲透率, ; Kv 為油層垂直方向滲透率, ;ps 為由于鉆完井的機械表皮系數(shù)所產(chǎn)生的附加壓力損失,MPa 。將式(5) 、(8) 代入式(7) 并整理得到輻射狀分支水平井裸眼完井方式下的產(chǎn)能公式:

5、（9）式中: 為輻射狀分支水平井地下產(chǎn)能, ；為各向異性油層平均滲透率, ;為油層厚度,;為原油黏度,; 為分支水平井長度, ；rw為油井半徑,m; 為泄油半徑,m;m 為分支井數(shù); 為分支井到油層底部的距離,m。對于尾管完井,如果不考慮油流經(jīng)過預鉆井眼所產(chǎn)生的壓力損失,其產(chǎn)能預測公式與實際裸眼完井一樣。運用上面所推導非理想井滲流內(nèi)阻的方法,同樣可以推導出裸眼防砂完井方式下的產(chǎn)能公式。二、割縫襯管完井方式下的產(chǎn)能公式分支水平井段采用割縫襯管完井方式是當前分支水平井完井方式中最主要的完井方式之一。它起到了裸眼完井的作用又防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒,同時在一定程度上還能起到防砂的作用。雖然它的防砂

6、效果不如裸眼礫石充填完井,但是對于儲層不是特別疏松,同時又是中、粗粒徑的地層砂而言,也是一種經(jīng)濟、有效的完井方式。分支井采用割縫襯管完井,在進行生產(chǎn)的過程中,分支水平段中的襯管和井壁之間會自然分選形成砂橋堆積層,從而產(chǎn)生附加壓力損失,降低產(chǎn)能。由于水平井割縫襯管完井所產(chǎn)生的表皮系數(shù)【4】已經(jīng)給出,運用上面所述的推導方法,割縫襯管完井方式下輻射狀分支水平井的產(chǎn)能表達式可以由下式給出: （10）式中: Ss 為水平井割縫襯管堆積砂層表皮系數(shù)為原油流過儲層砂堆積層時的附加壓降,MPa , 為單位換算系數(shù);其余物理量的計算及其意義見文獻4 。在運用上式計算產(chǎn)能的時候,需要先求出包含參數(shù)的與,然后將其代

7、入產(chǎn)能式(10) 中,解一個一元二次方程組就可以得到。如果采用帶ECP 的割縫襯管完井,在運用上式計算產(chǎn)能的時候,應(yīng)當從完井長度(L) 中扣除掉封隔器的長度。三、礫石充填完井方式下的產(chǎn)能公式在出砂較為嚴重的儲層中,運用割縫襯管完井已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)防砂的需要,必須采用礫石充填防砂完井方法。但是在水平井段中進行礫石充填無論從技術(shù)上和經(jīng)濟上講都不太可行。因此,目前在現(xiàn)場上分支水平井一般是采用預充填礫石篩管完井和其他一些防砂篩管完井方法(金屬纖維防砂篩管,多層充填井下濾砂器等) 。裸眼預充填礫石篩管完井方式下的分支水平井在生產(chǎn)時,所產(chǎn)生的附加壓力損失由3部分組成: 流體經(jīng)過鉆井和完井液污染帶產(chǎn)生的壓力

8、損失; 流體經(jīng)過外層篩管和井壁之間自然形成的砂橋堆積層時產(chǎn)生的壓力損失; 流體經(jīng)過兩層篩管之間的礫石充填層時產(chǎn)生的附加壓力損失。將這3個壓力損失考慮到產(chǎn)能公式中就產(chǎn)生了預充填礫石篩管完井方式下的產(chǎn)能表達式: （11）式中: 為裸眼水平井礫石充填表皮系數(shù),上式中物理量的計算及其意義見文獻4 。其他一些防砂篩管完井下的產(chǎn)能公式與式(10) 基本一致,式(11) 的計算方法在式(10) 中已經(jīng)給出。四、結(jié)論、綜述了分支水平井典型的擬三維產(chǎn)能公式并集合各公式的優(yōu)點得出了更為先進的公式；、推導出了割縫襯管完井方式下分支水平井的擬三維產(chǎn)能公式；、推導出了礫石充填完井方式下分支水平井的擬三維產(chǎn)能公式。作者簡

9、介：劉曉輝(1982)，男，漢族，黑龍江大慶人，2009年畢業(yè)于大慶石油學院石油工程專業(yè)，現(xiàn)在大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部從事油田生產(chǎn)工作。 參考文獻【1】 程林松,李春蘭. 分支水平井產(chǎn)能的研究J . 石油學報,1995 ,16 (2) :4955.【2】 復分析J.內(nèi)蒙古石油化工,2009,21:3940【3】 郎兆新.油氣地下滲流力學.東營: 石油大學出版社, 2001.【4】 熊友明,潘迎德. 裸眼系列完井方式下水平井產(chǎn)能預測研究J. 西南石油學院學報,1997,19(2).Productivity analysis of branched horizontal well on d

10、efferent well completionsHuixiao Liu1 Weilong Meng2(1. Hyrule bay 28 operation area in Daqing Oilfield, Heilongjiang Daqing 021000; 2. Gaoshangpu production area in Jidong Oilfield, Hebei Tangshan 063200)Abstract : In this paper, a more advanced pseudo-3-dimensional productivity formula was proposed by integrating the superior of various current formulas. And productivity formulas of different completion methods were derived considering of the additional resistance produced by va