魚骨狀分支水平井

魚骨狀分支水平井井型設(shè)計(jì)及注采配置優(yōu)化研究張世明，2010年5月，江蘇南京匯報(bào)提綱前言單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化注采井網(wǎng)配置優(yōu)化結(jié)束語前言勝利油田水平井井型發(fā)展歷程分支井（魚骨狀）優(yōu)勢(shì)（1）增大泄油面積，增加油井產(chǎn)量，提高采油速度。（2）提高儲(chǔ)量控制程度，增加可采儲(chǔ)量，提高采收率。（3）充分利用上部主井眼,節(jié)約鉆井費(fèi)用。前言勝利油田魚骨狀水平井發(fā)展歷程油層少，厚度薄，主力層突出儲(chǔ)量豐度低產(chǎn)能低離主體遠(yuǎn)，開發(fā)投資大89.4魚骨井與定向井產(chǎn)量對(duì)比圖中石化第一口自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的魚骨狀分支水平井CB26-ZP1由邊際油田向主力油田拓展由新區(qū)向老區(qū)拓展由油藏向氣藏拓展由稀油油藏向稠油油藏拓展應(yīng)用領(lǐng)域拓展：已完鉆6口，單井增加可采儲(chǔ)量為普通水平井的2~5倍，魚骨狀分支水平井的優(yōu)勢(shì)日益突出。前言

實(shí)踐表明，魚骨狀分支水平井完鉆井技術(shù)的突破促進(jìn)了分支井的廣泛應(yīng)用，而與之相適應(yīng)的油藏工程研究尚未成熟。因此，從油藏工程角度出發(fā)，開展魚骨狀分支水平井開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究，對(duì)于完善配套技術(shù)，提高推廣應(yīng)用成功率意義重大?！艟驮O(shè)計(jì)◆注采配置匯報(bào)提綱前言單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化注采井網(wǎng)配置優(yōu)化結(jié)束語單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（一）魚骨狀水平井特點(diǎn)特點(diǎn)一：空間結(jié)構(gòu)（拓?fù)潢P(guān)系）復(fù)雜魚骨井生產(chǎn)段三維數(shù)字描述示意需要精確描述魚骨狀水平井的井身結(jié)構(gòu)。單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（一）魚骨狀水平井特點(diǎn)特點(diǎn)二：流入動(dòng)態(tài)特征復(fù)雜A、井筒變質(zhì)量流B、加速度壓降不為零C、主流剖面變形D、支間匯流和干擾需要合理反映魚骨狀水平井井筒流動(dòng)特征。井筒壁井筒壁油藏滲流與井筒多相流耦合單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（二）井型優(yōu)化模型分支井產(chǎn)能計(jì)算方法不適合魚骨狀分支水平井——（半）解析方法均有一定的適用條件

A、模型只適合于單相；

B、多數(shù)模型未綜合考慮井筒壓降的影響;C、模型大都只適合無限大地層穩(wěn)定滲流條件；D、多數(shù)模型無法考慮非均質(zhì)儲(chǔ)層的影響；方法局限性：?jiǎn)尉驮O(shè)計(jì)優(yōu)化——數(shù)值計(jì)算方法數(shù)學(xué)模型（多段井模型）：油藏滲流方程耦合井筒質(zhì)量守恒方程：耦合流動(dòng)產(chǎn)能方程：井筒壓降方程：每段存在4個(gè)變量:流動(dòng)壓力P、總流量GT、水和氣的分流量Fg、Fw。壓降方程中考慮重力、加速度及摩擦阻力壓降三方面的影響。壓降計(jì)算，三種計(jì)算模型:

均質(zhì)流模型（各相流速相等）漂流模型（存在相間滑脫）

VFP模型（插值）（二）井型優(yōu)化模型單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——數(shù)值計(jì)算方法1）井筒被離散成多個(gè)段，實(shí)現(xiàn)井軌跡的精確描述；多段井模型井結(jié)構(gòu)描述示意圖2）井筒變質(zhì)量流，實(shí)現(xiàn)井筒與油藏間的耦合；3）計(jì)算多種井筒壓降，精確表征井筒流體流動(dòng)特征。（二）井型優(yōu)化模型單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——數(shù)值計(jì)算方法A、精確描述分支井的井身結(jié)構(gòu)、井軌跡（離散井筒模型）B、準(zhǔn)確描述井筒流體流動(dòng)特征

◆井筒與油藏耦合（變質(zhì)量流模型）；

◆綜合考慮井筒壓降（摩阻壓降、加速度壓降、水靜力學(xué)壓降）；

◆多相流體流動(dòng)特征（匯流、滑脫、井筒儲(chǔ)層）；C、可以計(jì)算非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能D、可以考慮各種復(fù)雜地質(zhì)因素的影響E、可以模擬“智能井”方法優(yōu)越性：（二）井型優(yōu)化模型單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——方法對(duì)比評(píng)價(jià)CB26-ZP1井基本參數(shù)不同計(jì)算方法產(chǎn)能計(jì)算結(jié)果對(duì)比對(duì)比可見，半解析法誤差較小，數(shù)值法結(jié)果準(zhǔn)確。（二）井型優(yōu)化模型單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化魚骨狀分支井電模擬實(shí)驗(yàn)裝置敏感性參數(shù)滲流場(chǎng)中的產(chǎn)量、壓力和等壓線30度魚骨水平井45度魚骨水平井分支角度、分支長(zhǎng)度、分支數(shù)（間距）分支點(diǎn)位置、同異側(cè)、對(duì)稱性利用水電相似理論，電場(chǎng)模擬滲流場(chǎng)。電場(chǎng)中的電流、電壓和等位線單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——分支展布參數(shù)分支點(diǎn)位置、同/異側(cè)、對(duì)稱性單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——分支展布參數(shù)分支點(diǎn)位置、同/異側(cè)、對(duì)稱性分支展布在布井時(shí)受到油藏的限制較大，因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮油藏情況，首先確定相應(yīng)參數(shù)，然后再進(jìn)行形態(tài)參數(shù)優(yōu)化。單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——分支形態(tài)參數(shù)分支角度、長(zhǎng)度、數(shù)目/間距分支長(zhǎng)度與產(chǎn)能大?。ɑ蛟龇﹫D版受分支數(shù)目對(duì)干擾影響（角度影響?。?，不同分支數(shù)條件下分支長(zhǎng)度對(duì)產(chǎn)能增長(zhǎng)的影響不同。較小分支數(shù)條件下具有增大分支長(zhǎng)度的優(yōu)勢(shì)。單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——分支形態(tài)參數(shù)分支角度、長(zhǎng)度、數(shù)目/間距分支數(shù)目與產(chǎn)能大?。ɑ蛟龇﹫D版分支長(zhǎng)度太小時(shí)，增加分支數(shù)目意義不大。分支長(zhǎng)度越大，分支角度越大，選擇越多的分支數(shù)目能夠帶來更為可觀的產(chǎn)能效果。最少分支數(shù)不應(yīng)小于2支。單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——分支形態(tài)參數(shù)分支角度、長(zhǎng)度、數(shù)目/間距分支角度與產(chǎn)能大?。ɑ蛟龇﹫D版受分支數(shù)目、長(zhǎng)度對(duì)干擾的影響，分支數(shù)目、分支長(zhǎng)度較小時(shí)，可以選擇較小的分支角度（但不應(yīng)小于30度），分支數(shù)目、分支長(zhǎng)度較大時(shí)，分支角度越大越好。單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——參數(shù)敏感性評(píng)價(jià)

影響魚骨狀分支井產(chǎn)能的因素眾多，且彼此之間相互干擾、影響，歸納起來主要體現(xiàn)在以下三方面：

◆導(dǎo)致魚骨狀分支井泄油面積增大(增產(chǎn)動(dòng)力)。

◆導(dǎo)致主井筒受到干擾，產(chǎn)能降低(增產(chǎn)阻力)。

◆導(dǎo)致分支井筒與油藏接觸長(zhǎng)度、接觸面積增加(增產(chǎn)動(dòng)力)。不同形態(tài)參數(shù)影響的程度？單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化——參數(shù)敏感性評(píng)價(jià)因素敏感性大小為：分支長(zhǎng)度、分支數(shù)目、分支角度、分支間距。魚骨狀分支水平井產(chǎn)能影響因素正交試驗(yàn)表極差分析正交實(shí)驗(yàn)分析法單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化分支長(zhǎng)度增加100m分支數(shù)目增加1分支角度增加30度分支間距增加100m原始二分支井分支長(zhǎng)度分支數(shù)目分支角度分支間距增加泄油面積++++++++定性敏感性分析結(jié)果分段耦合模型分析法——參數(shù)敏感性評(píng)價(jià)單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化二分支井中主井筒的產(chǎn)出剖面二分支井中分支井筒的產(chǎn)出剖面定性敏感性分析結(jié)果——參數(shù)敏感性評(píng)價(jià)分段耦合模型分析法單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化（三）井型設(shè)計(jì)優(yōu)化增加泄油面積干擾主井筒增加油藏接觸面積合力分支長(zhǎng)度+++--++++++++分支數(shù)目++-+++++++分支角度+++0+++分支間距++0++定性敏感性綜合分析結(jié)果綜合分析影響魚骨狀分支井的主要因素依次為分支長(zhǎng)度、分支數(shù)目、分支角度，分支間距影響較小?！獏?shù)敏感性評(píng)價(jià)分段耦合模型分析法匯報(bào)提綱前言單井井型設(shè)計(jì)優(yōu)化注采井網(wǎng)配置優(yōu)化結(jié)束語注采井網(wǎng)配置優(yōu)化研究思路：復(fù)雜井型注采井網(wǎng)特征研究復(fù)雜井型井網(wǎng)配置研究復(fù)雜井型井網(wǎng)整體開發(fā)界限研究井網(wǎng)微單元注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（一）注采特征研究直井注采直井注水平井采直井注分支井采（1）直井注分支井采（2）四種注采對(duì)應(yīng)關(guān)系注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（一）注采特征研究直井注\水平井采直井注采注采特征：流線在對(duì)角線兩側(cè)邊對(duì)稱分布；注入水主要從中部向注水井突破；中部流線明顯比兩側(cè)密集。注采特征：流線明顯密集，趾部比跟部密集，中部最為稀疏；兩端流量差別隨時(shí)間增大，流入剖面變更陡；注入水并非首先從井趾處突破，而是從靠近井趾的地方首先見水。趾部跟部注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（一）注采特征研究反斜分支井斜分支井分支井的存在使得流場(chǎng)復(fù)雜化，流線更加密集，流線的形態(tài)、密度及分布不均衡，與井型關(guān)系密切，且動(dòng)態(tài)變化。注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（1）魚骨井型優(yōu)勢(shì)注采關(guān)系任意井網(wǎng)下的典型微單元不同微單元油井90%含水時(shí)水淹圖整體開發(fā)效果：反斜＞斜＞反斜上＞斜上＞頂＞反頂＞（反）邊注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（1）魚骨井型優(yōu)勢(shì)注采關(guān)系注水井位于背向遠(yuǎn)離分支點(diǎn)位置，可以充分發(fā)揮分支井優(yōu)勢(shì)。見水時(shí)間無水采出程度采出程度（90%含水）注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（2）魚骨井型優(yōu)勢(shì)井網(wǎng)有利微單元中等微單元不利微單元以水平井為基準(zhǔn)，將12種微單元?jiǎng)澐譃槿愖⒉删W(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究直線排狀正對(duì)井網(wǎng)矩形注采單元微單元分析有利：中等：不利=1：2：1直線排狀交錯(cuò)井網(wǎng)直線排狀正對(duì)井網(wǎng)（反）九點(diǎn)注采井網(wǎng)七點(diǎn)注采井網(wǎng)四點(diǎn)注采井網(wǎng)>>>>1：2：11：2：11：1：2.51：2：30：1：2五點(diǎn)井網(wǎng)為適宜的魚骨狀分支水平井基礎(chǔ)井網(wǎng)（2）魚骨井型優(yōu)勢(shì)井網(wǎng)注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究原則：發(fā)揮有利微單元，調(diào)整不利微單元，實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替。策略一：調(diào)整分支井偏角。優(yōu)化結(jié)論：分支端正對(duì)注水井效果最差，正偏比反偏效果改善大，應(yīng)避免注水井與分支正對(duì)。正偏15度效果對(duì)比-----魚骨井型調(diào)整對(duì)策注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究策略二：縮短斜上正對(duì)注水井分支長(zhǎng)度。優(yōu)化結(jié)論：分支長(zhǎng)度越長(zhǎng)，注水效果越差。分支端正對(duì)注水井時(shí)，應(yīng)縮短支長(zhǎng)。分支長(zhǎng)度縮短150m效果對(duì)比分支長(zhǎng)度（正對(duì)）與見水時(shí)間/采出程度關(guān)系曲線-----魚骨井型調(diào)整對(duì)策注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究策略三：優(yōu)化分支位置：設(shè)分支與主支根部距離為50、100、150、200優(yōu)化結(jié)論：分支位置距水井越近，注水效果越差。應(yīng)盡量避免分支距離注水井過近。分支位置平移50m效果對(duì)比不同分支點(diǎn)位置與見水時(shí)間/采出程度關(guān)系曲線-----魚骨井型調(diào)整對(duì)策注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究策略一：調(diào)整注水井比例（1:1:1:1->1:2:1.2:1.8）。1234------魚骨井注采關(guān)系調(diào)整對(duì)策注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究——井網(wǎng)研究策略二：調(diào)整注水井井別。------魚骨井注采關(guān)系調(diào)整對(duì)策注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究——井網(wǎng)研究策略二：調(diào)整注水井井別。無水采油期√不同微單元下的水平井注水效果隨水平井長(zhǎng)度的變化規(guī)律各異，與直井注水相比優(yōu)勢(shì)不同，因此整體設(shè)計(jì)中需要區(qū)別對(duì)待。采出程度注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（二）魚骨狀水平井注采關(guān)系研究（3）改善水驅(qū)效果對(duì)策研究——井網(wǎng)研究策略三：調(diào)整注水井縱向位置。底層注水水驅(qū)效果：頂層注水水驅(qū)效果:采出程度采出程度頂層注水效果優(yōu)于底層注水------魚骨井注采關(guān)系調(diào)整對(duì)策注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（1）井網(wǎng)設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則：以五點(diǎn)法井網(wǎng)單元為基礎(chǔ)以調(diào)整不利注采微單元保持有利注采微單元為原則以實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替為目標(biāo)建立整體開發(fā)不規(guī)則面積井網(wǎng)模式優(yōu)化方向：不規(guī)則分支井面積井網(wǎng)的整體靜態(tài)規(guī)則化不均衡注采參數(shù)（排距、井距、強(qiáng)度）的整體動(dòng)態(tài)均衡化注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（2）注采井網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整模式一調(diào)整方式：增大斜向微單元分支端點(diǎn)與注水井距離，形成與四口注水井距不等的非對(duì)稱井網(wǎng)，延緩水淹，擴(kuò)大波及。調(diào)整模式二調(diào)整方式：建立對(duì)稱性的分支井網(wǎng)分布，根據(jù)對(duì)稱油井排間的分支展布規(guī)律，整體平移水井，增大斜向微單元注采井距，形成交錯(cuò)排狀井網(wǎng)。調(diào)整模式三調(diào)整方式：在建立對(duì)稱性的分支井網(wǎng)分布的基礎(chǔ)上，將排狀交錯(cuò)的直井點(diǎn)狀注水改為水平井線性注水，增強(qiáng)適應(yīng)性，進(jìn)一步擴(kuò)大波及。注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（2）注采井網(wǎng)優(yōu)化基礎(chǔ)井網(wǎng)調(diào)整模式一調(diào)整模式二調(diào)整模式三三種井網(wǎng)調(diào)整效果對(duì)比注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（3）技術(shù)政策研究------采油速度優(yōu)化含水90%時(shí)采出程度不同開采年限下的采出程度采油速度高于2.5%后,采出程度增加幅度變緩注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（3）技術(shù)政策研究含水90%時(shí)采出程度不同開采年限下的采出程度地層壓力下降至0.8~0.85PI后注水開發(fā)，采出程度高，開發(fā)效果好。------注水時(shí)機(jī)優(yōu)化注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（3）技術(shù)政策研究------注采比優(yōu)化注采比保持1.0,開發(fā)效果好注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（3）技術(shù)政策研究------井網(wǎng)密度優(yōu)化含水與采出程度關(guān)系曲線15年采出程度曲線井網(wǎng)密度低,含水上升慢,但采出程度低,井網(wǎng)密度高,含水上升快,采出程度高.注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（三）魚骨狀水平井注采井網(wǎng)研究（2）注采井網(wǎng)優(yōu)化基礎(chǔ)井網(wǎng)調(diào)整模式一調(diào)整模式二調(diào)整模式三三種井網(wǎng)調(diào)整效果對(duì)比注采井網(wǎng)配置優(yōu)化（四）整體開發(fā)初步應(yīng)用201井區(qū)館上段油藏是受構(gòu)造、巖性雙重控制的油藏，