氣藏水平井水平段產(chǎn)氣剖面的影響因素分析.docx

1、復(fù)雜油氣藏ComplexHydrocarbonReservoirs氣藏水平井水平段產(chǎn)氣剖面的影響因素分析劉寧I王英敏2楊蕾I朱江海3劉輝'(1.於江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州.4340232；2.中國石油化匚股份有限公司河南油用分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽，473132；3.河南油田分公司第一采油廠，河南桐柏473132)摘要：用水平井開采氣藏，影響水平井水平段產(chǎn)氣剖面的因素很多，可分為地層巖石物性和流體物性、鉆井污染、射孔單元完井參數(shù)和井段宏觀打開參數(shù)。由于水平井修井、增產(chǎn)增注、分層開采的要求.水平段氣井常常采用分段打開設(shè)計(jì)，其打開程度、打升位直、打開段射孔參數(shù)都將對(duì)長井段井筒流入

2、制面產(chǎn)生影響。根據(jù)氣藏內(nèi)氣體的流動(dòng)模型和水平井芥簡內(nèi)流體的流動(dòng)模型，建立了井筒流動(dòng)與氣藏滲流制合模型，以該翹合模型為理論基礎(chǔ)，通過長井段射孔產(chǎn)能優(yōu)化模擬研究，分析了影響水平氣井水平段產(chǎn)氣劇面的因素，為水平氣井地質(zhì)設(shè)計(jì)、開發(fā)氣藏、提高采收率提供較為科學(xué)的依據(jù)。關(guān)鍵詞：氣藏開發(fā)；水平井；模型；棲合；制面；滲流中圖分類號(hào):TE332文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: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利用水平井開發(fā)氣藏的主要優(yōu)勢是井筒與儲(chǔ)層的接觸面積增加,進(jìn)而增加了泄流面積，在較低的壓力下增加產(chǎn)氣能力，提高單井產(chǎn)能和氣藏開發(fā)速度,節(jié)約氣藏總體開發(fā)成本,并提高氣藏的采收率，而水平井水平段產(chǎn)氣剖面的因素決定了水平井的開發(fā)效益。本文基于井筒流動(dòng)與氣藏滲流耦合模型，通過長井段射孔產(chǎn)能優(yōu)化模擬研究，分析了影響水平井水平段的產(chǎn)氣剖面的因素，為水平氣井開發(fā)氣藏工程的研究提供了較為科學(xué)的依據(jù)，從而進(jìn)一步提高水平井的開采效益。1井筒流動(dòng)與氣藏滲流耦合模型推導(dǎo)假設(shè)在一個(gè)

8、無限箱型氣藏中，裸眼水平井井筒頂部的氣藏壓力響應(yīng)，然后考慮射孔情況下的收稿日期：2010-05-13；改回日期：2010-09-17作者簡介:劉寧（1982）.在讀研究生，從事油氣出開發(fā)方向研究。電話E-mail：liuninR_lovcr<§>0壓力響應(yīng)。即最后建立了反映水平井筒里流動(dòng)特性的裸眼氣井和射孔氣井的壓力響應(yīng)模型為:2M&(孔)=4+£%+4=1OhDJ&HJ+。允【)，(1)其中A=0.475(In+0.80907)式中：OhD為無因次井筒流量；，D為無因次時(shí)間;Mr,為無因次壓力;S為表皮因子。在氣井中，

9、由于速度改變引起的動(dòng)量損失不能忽略，考慮動(dòng)覺的改變和流雖與壓力的連續(xù)性來推導(dǎo)出井筒流動(dòng)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，得到氣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)華丈壺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.時(shí)=廣】'1,1<；-1即有(8)公式(D(8)中某些參數(shù)均為無量綱參數(shù)，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財(cái)定義分別如下:無因次壓力D="gQS)-Mp),無因次時(shí)間7'd=：£%，無因次距離Z。=舄，無因次井筒流量。

11、叫=賢；式中：2Af為井筒離散的段數(shù)；為粘度,mPas；/VR,；為井筒管流雷諾數(shù)，無因次;為井筒傳導(dǎo)系數(shù)/為范寧摩擦系數(shù)，無因次;如為水平井的氏度，m；r,為水平井井筒的半徑，m；S,為第_/個(gè)井筒機(jī)械表皮因子;但為第，個(gè)井筒高速流系數(shù);打?yàn)闅怏w密度,kg/m3；C.為綜合壓縮系數(shù);仇為在給定點(diǎn)處每單位長度上流入井內(nèi)的流fit,(n/d)m：m(p)為擬壓力函數(shù),(MPa)7(mPas)。由于最后得到的氣藏水平井耦合方程式為非線性方程組，只有采用合適的數(shù)值算法來求解，并通過編制計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。在給定的儲(chǔ)層參數(shù)F,計(jì)算不同條件下的Oh”和M，同時(shí)不斷改變輸入的射孔參數(shù)、鉆井污染程度、射孔損害

12、程度等參數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的產(chǎn)能指數(shù)和產(chǎn)能比，從而得到射孔參數(shù)鉆井污染程度、射孔損害程度等參數(shù)對(duì)產(chǎn)能指數(shù)和產(chǎn)能比的影響規(guī)律。2影響產(chǎn)氣剖面的因素分析基于前面研究的井筒流動(dòng)與氣藏滲流橘合模型，通過長井段射孔產(chǎn)能優(yōu)化模擬研究，分析研究水平井K井段產(chǎn)氣剖面的影響因素。下面根據(jù)某水平氣井來進(jìn)行研究分析，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料為氣藏中部深度5403m，儲(chǔ)層平均有效厚度80.3m,平均水平滲透率66.110-3|im2,平均垂向滲透率7.25x10-32,油層平均孔隙度11.7%,油層非均質(zhì)程度0.5,油藏壓力57.5MPa,油層溫度112T,井筒半徑0.12m,泄油半徑1000m,天然氣相對(duì)密度0.73g/cm實(shí)際

13、解釋氣層有效厚度共計(jì)442.4ino2.1打開位置的影響通常情況下，很明顯不同的打開程度和打開位置對(duì)氣井的流入剖面的影響是明顯的。圖1和圖2是井筒K度為400m、均勻布孔（定壓差5MPa）時(shí),分三段時(shí)打開位置的影響結(jié)果圖。兩種打開程度均為70%,第一種打開方式為10101,即分5段（1表示打開,0表示不打開,3個(gè)打開段+2個(gè)盲段），打開段位于根部和恥部;第二種方式為0101010.即分為7段（3個(gè)打開段+4個(gè)盲段），打開段都不位于根部和趾部。3,6這3種情況，分析出了井筒不同位徂的流量關(guān)系。0.5050100150200250300350井筒坐標(biāo)/m(7P一備您罷0.70.60.50.40.3

14、0.20.100501001502CX)250300350400芥段長度如(-P)S展左#圖3鉆井污染表皮對(duì)氣井產(chǎn)氣割面的影響從圖3中可以看出，在相同生產(chǎn)壓差下，不同污染表皮下氣井的產(chǎn)氣剖面差異是明顯的。隨著污染表皮系數(shù)S的增大，井筒的流量是減小的。2.3滲透率對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響滲透率對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響極為明顯，直接影響地層向井筒的流動(dòng)，如圖4所示（打開程度100%）o501001502002503003504(X)第一種打開方式對(duì)產(chǎn)氣剖而的影響芥段長度/m1.4o050100150200250300350400450井筒坐標(biāo)/m-O-均,5-0-掉均成孔層圖2第二種打開方式對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響圖4滲

15、透率分布對(duì)氣井產(chǎn)氣剖面的影響圖1和圖2表明，第-種打開方式產(chǎn)量比第二種產(chǎn)量大，但流率分布的均方差卻比第二種小，說明在相同打開程度和段數(shù)的情況下，靠近根部和趾部打開既有利提高產(chǎn)最。2.2鉆井污染對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響水平井水平段鉆井污染的深度和程度與常規(guī)直井最大的區(qū)別在于:污染深度是隨井段變化的，主要原因是由于井段長，鉆井時(shí)各點(diǎn)的泥漿浸泡時(shí)間不同。因此，鉆井污染表皮隨井段是變化的。為了便于分析研究,假設(shè)井筒各點(diǎn)的污染表皮相同,分析鉆井污染表皮對(duì)產(chǎn)出剖而的影響。如圖3所示（打開程度100%），根據(jù)某氣井鉆井泥漿參數(shù)鉆桿直徑127mm,泥漿浸泡時(shí)間27d,泥漿粘度62mPas,泥漿pH值為9,含油玷9%,

16、染表皮系數(shù)S分別為0,從圖4中可以看出，氣層均質(zhì)，相同生產(chǎn)壓差下不同氣藏滲透率對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響與圖3中污染表皮的影響情況類似，基本特征相同。但在相同的平均滲透率前提下，均質(zhì)氣層和非均質(zhì)嚴(yán)重的氣層產(chǎn)氣剖面的基本特征是不同，差異極大。2.4生產(chǎn)壓差對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響生產(chǎn)壓差對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響是絕對(duì)明顯的，生產(chǎn)壓差越大,產(chǎn)量越高，但由于非達(dá)西效應(yīng)與井筒壓力損失的影響，使得長井段氣井產(chǎn)能不能隨生產(chǎn)壓差的增加而線性成倍增長。如圖5所示（打開程度100%），壓差分別為0.82MPa和1.3MPa對(duì)產(chǎn)氣剖面的影響。從圖5中可以看出，壓差增加，產(chǎn)量增加，由于井筒壓力損失增加，產(chǎn)氣剖面更向左邊傾斜。井簡坐標(biāo)/m圖5

17、生產(chǎn)壓差對(duì)氣井產(chǎn)氣剖面的影響井簡坐標(biāo)/m圖5生產(chǎn)壓差對(duì)氣井產(chǎn)氣剖面的影響(MX臣二擔(dān)M3結(jié)論基于井筒流動(dòng)與氣藏滲流耦合模型，通過K井段射孔產(chǎn)能優(yōu)化模擬研究，分析研究了影響水平井水平段產(chǎn)氣剖面的主要因素°結(jié)果表明：一般情況下，不同的打開位置對(duì)氣井的流入剖面的影響很顯著;隨著污染表皮系數(shù)s的增大，井筒的流量是減小的;在相同的平均滲透率前提下，均質(zhì)氣層和非均質(zhì)嚴(yán)更的氣層產(chǎn)氣剖面的基本特征差異極大;一般隨著壓差的增加，產(chǎn)量是增加的。參考文獻(xiàn)：1 劉想平，張兆順,劉翔郭，等.水平井井筒與滲流耦合的流動(dòng)壓降計(jì)算模型.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào).200222(2)：36-39物凱，郭肖，廖敬，等.低滲透氣截

18、流固翹合綜合數(shù)學(xué)模型.特種油氣IR.2008,15(3)：76-792 周生田，郭希秀.水平井變質(zhì)質(zhì)流與油藏滲流榔合研究.石油鉆探技術(shù),2009.31(2)85-88文成楊.雙難介質(zhì)氣藏流固耦合數(shù)值模擬研究D.成都:西南石油學(xué)院,20055J李海濤，王永清.裂縫性油藏射孔參數(shù)對(duì)油井產(chǎn)能的影響研究.西南石油學(xué)報(bào),200628(3):70-73(編輯王建年)歡迎訂閱2011年石油鉆探技術(shù)石油鉆探技術(shù)創(chuàng)刊于1973年，現(xiàn)為雙月刊，大十六開本，彩色印刷。本刊是全國中文核心期刊和歷年中國科技論文統(tǒng)計(jì)源刊，被美國石油文摘、中國石油文描和中國地質(zhì)文摘等大量摘錄”石油鉆探技術(shù)主要報(bào)道國內(nèi)石油工程(包括鉆井、鉆井液、固井、完井、開采等專業(yè))以及鉆采機(jī)械設(shè)備與自動(dòng)化方面的科技進(jìn)展和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)介紹國外石油工程技術(shù)發(fā)展的水平和動(dòng)向。2011年，本刊欄目調(diào)整為：學(xué)術(shù)探討、鉆井完井、油氣開采、鉆采機(jī)械、現(xiàn)場交流、科技信息。適合于廣大石油工程技術(shù)人員、石油