底水油藏分段射孔优化设计
水力深穿透射孔技术开发底水油藏效果及分析
气顶 油 气 藏 （ 低 或 消 除 气 水 锥 进 ） 低 渗 透 油 气 降 、
藏 ｊ增 大泄 油 面积 ， 强 流 通 能 力 ） 裂 缝 性 油 气 ２（ 增 、
所 以可 以将水 力 深穿 透射 孔近 似 看为 一组多 分 支的
水平 井 ， 每一个 水 平孔 相 当于 － 个 分 支 水平 井 。多 二 支水 平 井产量 （ 善井 ） 完 的通用 计算 公式 ＿ ： ３ ］
关 键 词 ：水 力 深 穿 透 射 孑 ；底 水 油 藏 ； 支 水 平 井 ；数值 模 拟 ；流 体 流 线 Ｌ 分
中图 分 类 号 ：ＴＥ ３９ ４ 文献 标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ ０ ６—７ ８ ２ ０ ）２—０ ３ ６ Ｘ（０ ６ ０ ０ ４—０ ３
水 力 深 穿 透 射 孔 … 系 统 是 一 种 能 产 生 清 洁 泄
（） ３
很 明显 ＿删 ｄ ＜０ 也就 是 说 ， 着 的 增大 ， ＿ Ｒ 随 分支
，
水平 井 的阻 力总 是减 小 的 。 对 于每一 井简 长 为 Ｌ 的 分 支水 平 井 ， 阻力 其
大 的压 力降落 ， 易形成 底 水锥进 ； 容 而水 力深穿 透射
收 稿 日期 ：２０ ０ ５—０ ７—２ ５；惨 回 日期 ：２ ０ ０ ６—０ ３—０ ２
孔 技 术孔 眼半 径 大 、 深 长 、 孔 无 污 染 、 通 能 力 孔 射 流 强 ， 有 效地 降低 井筒 附近 的压 力 降 落 ， 易形 成底 能 不 水锥 进 ， 因此采 用 该 技 术 能够 增 加 无水 锥 进 的产 油
量。
油通 道 的井 下工 具 系 统 ， 用 高压 水 射 流 钻 孔 的 方 利 式 实现 深穿 透射 孔 。水力 射 孔 不 需 要爆 炸 ， 套 管 对 与井身 结 构不会 造成 伤 害 ， 对地 层 无压 实作 用 ， 孔 射 对孔 壁 的 冲刷 还 起 到 清 洁孔 壁 、 进流 通 能 力 的效 增
提高厚层气顶底水油藏水平井产能的井位优化设计
提高厚层气顶底水油藏水平井产能的井位优化设计【摘要】欧31-h7井是部署在欧31块沙三中低渗透厚层块状底水油藏的一口水平井，针对该块厚层块状底水油藏的特点，选取水平井开发方式可以控制底水上升速度，减缓底水锥进。
同时，进行水平井开发可以使该断块低渗透油藏充分动用，提高断块的采油速度和采出程度。
在水平井部署过程中，采用地层对比，三维地震精细解释等技术与手段对断块地质体进行了准确的刻画，掌握油气水分布和夹层分布特征。
工程设计上，在实施水平段之前，优先设计实施导眼井，卡准了目的层顶面位置，为后续施工奠定基础。
钻井过程中，实时进行跟踪和及时调整，保证了油层钻遇率。
通过采取以上工作方法和手段，欧31-h7井得以顺利投产，并取得的良好的效果。
这为其它同类型油藏的水平井实施提供了宝贵经验。
【关键词】欧利坨子气顶底水油藏低渗水平井1 部署设计背景欧利坨子油田欧31块地理上位于台安县高力房乡境内，构造上位于东部凹陷中段欧利坨子断裂背斜构造带中部。
本区钻井揭露地层自下而上依次为下第三系沙河街组沙三段、沙一段、东营组、上第三系馆陶组、明化镇组及第四系平原组。
其中下第三系的沙三段为主要含油层系。
此次井位部署目的层段选取欧50井区、欧31-22-28井区沙三中油层。
欧31-22-28井区和欧50井区内至2006年4月有油井11口，开井11口，日产油101t，日产气2.2×104m3，日产水39.2m3，综合含水28.0%，累计产油39386t，累计产气885.8×104m3，累计产水14343m3，采油速度1.8%，采出程度1.9%，可采储量采出程度7.8%。
2 部署设计目的欧31-22-28井区和欧50井区为厚层块状底水油藏，水平井开发可以控制底水上升速度，减缓底水锥进；该断块沙三中储层平均渗透率为83.2md，属低渗油藏，进行水平井开发可以使断块油藏充分动用，提高断块的采油速度和采出程度。
欧31-h7井设计水平段长度550m，单控储量30×104t。
红河油田长8油藏水平井分段压裂参数优化研究
后产量 也逐 渐升 高 ； 但增 加 到一定程 度 时 ， 压后 产量 的增 幅越来 越小 。研究 选取 一个基 本 的单 段水 平井 模型 （ 水平 段长 １ ２ ０ １ Ｔ １ ， 裂缝 半长 １ ５ ０ ｍ） ， 进行 了单
段裂 缝导 流能力优 化 （ 图 １ ） 。 从 图 １中可 看 出 ， 裂缝 导 流 能力 对 日产 油量 的 影 响期为 １年 内 ， 结合 红河 油 田长 ８储层 物性 特征 ，
由细 砂和少 量 中砂 组成 ， 储 集 层 砂 岩 的 岩石 类 型 以 长石 岩 屑 、 岩屑长石砂岩 为主， 孔 隙度为 ４ ． ４ ９ ／ ６ ～
裂 缝导 流能 力 主要 影 响压 后 的稳 产期 ｌ ７ ］ ， 对 特 低渗透 油藏 而言 ， 随着 裂缝导 流能力 的逐 渐升 高 ， 压
缝 发育层 段裂缝 导 流能力 为 ４ ０ ￣５ ０ １ Ｔ Ｉ ｃ ｍ。
２ ． ３ 裂 缝 半 长 优 化
２ 水 平 井 分 段 压 裂设 计 参 数 优 化
水平 井分 段压裂 设计 优化 技术是 水平 井分段 压
选取 水平 段模 型 （ 水平段长 １ ２ ０ ｍ） ， 在 不 同 渗 透 率条件 下 ， 开展 了裂 缝 长 度对 压 裂 产 能影 响 模 拟 研究 ， 模 拟结 果见 图 ２ 。
裂 配套技 术之 一 ， 也 是 决 定 压 裂增 产 效 果 的关 键 技 术 。该优 化技 术在 水平井 分段 压裂 产能 预测模 型 的 基 础
从 图 ２中可看 出 ， 优 化 的 裂缝 半 长 与储 层 渗 透 率 成反 比， 即储层 渗 透 率越 低 ， 所 需 裂缝 半 长 越 长 ， 且 裂 缝长度 对单井 产 量 的影 响越 明显 ， 根 据 红河 油 田长 ８油藏 储层 物性 特征 ， 推 荐 基质 层 段 压 裂 裂缝
底水油藏水平井分段射孔产能预测及影响因素
～
｛ ｇ ［ （ ， ， ｚ ）一
）
（ １ ）
其Ｏ ０： ￣ ｏ ｉ （ ， ）
，
［ ～ （ ， ）＋
，
４
＋２ ＾一
（ ， Ｙ ， ）一 ， ４ Ⅳ ＾ 一 （ ， Ｙ ， ）一
４
一２ ＾＋
（ ，Ｙ ，ｚ） ＋ Ｃ ］ ， ， （ ，Ｙ ，。） ＝ Ｉ ｎ
式中： 为底 水 边 界 处 的势 ； 为第 ｉ 段 射 孔 微 元段 线汇 在底 水 边 界处 产 生 的势 ； Ｂ 为 原 油 体 积 系数 ； ｑ 为第 ｉ 微 元段 的径 向流 量 ， ｍ ／ ｄ ； Ａ Ｌ为 微
藏， 油层厚度处处相等 ， 水平井筒 内为一维单相不 可压 缩 液体 等温 流动 ， 油藏 渗流 符合 达西 定律 。为
量不规则 管流等 因素 ， 建立 了产能预 测耦合 模 型 ， 并 进行 了实例计算 和影 响因素 分析 。
ｒ ｉ ｌ ， ￣ Ｏ Ｎ ＋ ，
／ （ ｎ
，
＋ ，
，
一
Ａ Ｌ ） １＋Ｃ 。
１ 产能预测耦合模 型的建立
假设 油藏 为 上 层 封 闭 、 下 层 恒 压 的底 水 驱 油
第 ２１ ●第１ 期 鉴 亳 油 氟 ２ ０ １ ４ 年２ 月
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ６ ５ ３ ５ ． ２ ０ １ ４ ． Ｏ １ ． ０ ３ ４
底 水 油藏 水 平 井 分 段射 孑 Ｌ 产 能预 测及 影 响 因素
ｎ ｐ ， ｏ Ｂｏ ｐ
：
４
］ ｝ － ｐ ｇ
穿污 染 带 时 脯
椭
底水油藏射孔优化设计
作 者 简 介 ： 平 （ ２ ） 男 ， 东 东 营人 ， ０ ４年 毕 业 于 石 蒋 １８ 一 ， 山 ９ ２０
１ 底 水 锥 进 模 型
笔 者 借鉴 前 人 建 立 了底 水 锥进 模 型 ， 为射 孔 认
段 上部 的渗 流是 平 面径 向流 ， 射孔 段 下 部 是 径 向流
油 大 学 （ 东） 油 工 程 专 业 ， ０ ６年 获 得 油 气 田 开 发 工 程 专 业 华 石 ２０
关 键 词 ： 水 进 ； 利 油 田 底 射 优 油 底 胜
中 图分 类 号 ： Ｅ ｌ Ｔ ３ ９
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ 卜０ ９ （ ０ ７ ０ — ０ ０ ０ １０ ８ ０ ２ ０ ）４ ０ ７～ ３
在 开采底 水 油藏 时 ， 垂 向势 梯度 的作 用 下 ， 在
油水接 触 面会发 生 变形 ， 沿 井轴 方 向势 梯 度达 到 在
和半 球 面流 的结合 ， 即远 处 地 层 向近 井地 带 的渗 流 为径 向流 ， 而近 井地 带 向井底 的渗 流是 半球 面流 （ 如 图 １所示 ） 。按 照 这一模 型 ， 在理论 推 导 中作 如下假
设 ：） 层为均 质地 层并 且具 有各 向同性 ； ） 略毛 １地 ２忽 管 力和表 皮效应 的影 响 ； ） 设 油 层底 部 的原 始 油 ３假
硕 士 学位 ， 读博 士研 究 生 ， 要 从 事 油 田 化 学 与 提 高 采 收 率 方 在 主
量 为依 据得 到 的最优射 孔 长度 并不 能保证 油井 具有 最大 的无水 采油 量 ， 且 一般 油井 的产 量 很 少会 小 而
于临界 产量 ， 以选 择 更 为合 理 的标 准 对 射孔 长 度 所
射孔优化设计
二、射孔压差对产能的影响
所谓射孔压差一指射孔时液柱回压和地层孔隙压力之差。 当井筒压力大于储层压力时，称之为正压射孔，反之则 称为负压射孔。正压射孔可使井筒内的流体在正压差的 作用下侵入储层，一旦流体是损害型的，将对储层造成 严重的伤害。同时射开的孔眼得不到清洗，一些固相物 质（岩屑、爆炸残余物等）堵塞在孔道内，使孔眼导流 能力下降。而过大压差的负压射孔可能后造成物性较差 地层微粒运移、堵塞喉道，并使疏松地层出砂和坍塌， 从而产生极大的地层伤害。只有选择合适的负压射孔才 可以避免有害流体的侵入，还可使地层流体在射孔三瞬 间有负压差作用形成较强的冲洗回流，冲洗射孔孔道， 减轻压实影响，从而提高射孔井产能。
钻井污染程度估算
Kd/Ko也可根据产层敏感度指标确定：
1. Vsh＜7%； 2.粘土中蒙脱石或伊/蒙混层的相对含量＜10%； 3.钻井液的PH＜9%， 4.地层水的Ca2+Mg2+含量占地层水总矿化度的白分含 量＜8%。
若产层的条件有两个或两个以上满足上述条件，取高 值（低伤害），否则取低值。
钻井污染深度的确定
产率比、产量的基本计算公式
1、完善井产量
Qi=
2CK0Ht Pe Pw
B0nrerw
K0为地层渗透率（mD）；
Ht 为油层有效厚度 （m）；
B0为液体压缩系数； C为计算系数；
μ为流体粘度（厘泊）；
KHP P 2C
re为泄油半径（cm）；
B S 2、射孔井产量 QW=
0 t e w rw为井眼半径（cm）；
射孔优化设计技术
➢ 优点：
能形成负压或平衡压力射孔，对油气层损害小；
射孔作业安全，适用于高压油气井；
射孔后能马上进行生产。
➢ 缺点：
射孔枪和射孔弹尺寸受油管内径限制，穿深度浅，对油气井产量有一定 影响；
射孔枪与套管之间间隙大，影响射孔孔径和穿深；
每次下井射孔枪长度受防喷管长度限制；
无枪身射孔弹夹射孔后容易变形，对起出电缆有一定影响。
9
二、射孔工艺及其优选 射孔工艺
油管输送射孔的优缺点： 优点： 可与 DST 进行联作；
输送能力强，一次下井可射孔数百米； 能根据油气层岩性特点，设计负压值； 射孔后可释放射孔枪； 能在大斜度井和水平井中进行作业。 缺点： 返工时间长，对火工器材要求耐温高。
精选ppt课件
10
二、射孔工艺及其优选
《射孔优化设计原理》
天津 塘沽 2015年1月18日
精选ppt课件
1
汇报提纲 一、射孔优化设计问题 二、射孔工艺及其优选 三、射孔液及其优选
四、射孔参数优化方法
五、射孔优化设计软件实现
精选ppt课件
2
一、射孔设计优化问题
射孔历史和现状
最早的采油方式是裸眼采油或者是筛管采油，随着固井工艺的 产生，发展了射孔采油工艺。从1932 年开始在油气田的勘探 开发中应用射孔工艺以来，射孔弹由最初的子弹式发展成为目 前广泛使用的聚能射孔弹。
道。如果采用恰当的
射孔工艺和正确的射
孔设计，就可以使射
污
染
孔对产层的伤害最小，
带
完善系数高，从而获
得理想的产能。
• 射孔工艺选择合理
• 射孔液与地层和流体配伍
• 工程精安选全ppt课（件孔密/孔径）
边底水厚油藏不同部位注水方式优化
3.不同部位注水方式优化方案 15年末指标预测
90580 87212
方案二 方案一
2.单井
40.2％ 66.7％ 5.6％
10Oct06
6Jul09
1Apr12
27Dec14
22Sep17
18Jun20
15Mar23
95.0
70.0％
含水％
90.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0 14-Jan- 10-Oct- 6-Jul04 06 09 方案二 方案一
三、应用实例
（三）历史拟合
2.模拟研究
——储量核实 地质储量核实结果对比
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 S2741 S2742 S2743 合计
储量(万方)
地质计算 模拟计算
综合误差2.9%，表明地质模型静态参数分布符合油藏描述认识。
三、应用实例
（四）历史拟合 区块压力拟合结果
（三）模拟结果及分析
I 反韵律油层 反韵律油层的渗透率分布特点是
上高下低，由于存在油水密度差异和
毛管力作用，这种韵律地层的渗透率 分布有利于水的向下运动和油的向上 运动，从而提高驱油效率。
二、不同部位注水方式优化
（三）模拟结果及分析
I 反韵律油层
100
含水％
◆开采前期，油层注 水开发效果好；
◆当含水率达到70％ 以上时，水层注水效 果开始好于油层注水。
油井
水井
2.当注入水一旦沿高渗层突破生产井， 便形成水道，油井含水急剧上升，而下 部的低渗带注入水波及程度低，水洗状 况也较差。
反韵律油藏油层注水时水驱剖面
原因分析：
B 水层注水时
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摘要：射孔完井水平井产能与打开段数和程度密切相关，将油藏动态和水平井多相流联立起来得到水平井的总动态。
把油藏中流体的流动作为水平井的流入条件，用多相流模型计算井筒压力分布。
同时考虑气液比、粘度变化以及其他相关参数对流动动态的影响，借助计算机编程来模拟计算，以某油田一底水油藏水平井为例，借助数值模拟来优化设计该井射孔完井时的打开程度和射孔位置，以获得较高的产能。
关键词：底水油藏；水平井；打开程度；射孔位置
理论上水平井的打开程度越大产能越大，但要在最小打开程度下获得期望的产值，节约施工费用，还必须结合射孔孔眼的位置和分段。
目前对于孔眼分布方式的研究并不多，而油田现场一般都采用均匀射孔的方式来完井，长时间的实践使人们认识到，均匀射孔方式不是最好的方式，尤其是水平井筒存在压降的情况下，更需要对孔眼的分布方式有新的认识。
周生田[1]等人已经利用油藏流体渗流模型和水平井筒内流体流动模型用理论推导来研究孔眼的分布优化问题，但研究的油藏只是无限大均质油藏。
本文成功地运用了一个表述射孔水平井流动的综合模型[2]。
格林函数和源函数的解被成功地用于推导油气藏朝射孔孔眼的三维聚集所引起的储层压力响应。
此计算模型严格地考虑了完井参数对储层压力响应和井内流体力学的影响。
由于计算模型是一非线性矩阵方程式，将它离散后用数值方法求解。
而且半解析模型也包含了不一致的机械表皮因子和非达西流的影响。
在射孔径向流和井筒径向流中，推导出了机械表皮因子和非达西流影响引起的附加压力降的表达式，通过使用牛顿—拉弗逊迭代方法编制程序快速求解计算模型。
通过实例计算来验证模型。
1水平井产能评价原理
1.1油藏渗流动态
主要采用格林函数和叠加原理，建立水平井油藏流入的压力响应半解析模型（是射孔打开段长度和分布的函数）[3]，可以考虑钻井污染、射孔伤害以及部分完善的影响。
1.2水平段井筒流动动态
井筒动态的计算是以多相管流模型为基础，将井筒划分成两类流动段，即有油藏径向流入段和非流入段，然后再将每个段分成若干小段，依次从水平井末端向水平井始端计算，前一段的末点计算压力和流量是后一段压力和流量计算的初始条件，依次向水平井始端计算，可以得到沿水平井筒的压力和流量分布曲线。
1.3耦合求解模型
综合求解油藏流入压力响应模型和水平段井筒流动动态模型，可以获得水平
井打开位置和打开程度对水平井产能的影响，从而确定所需要的打开程度和打开段位置。
2打开程度和打开段位置确定
根据某油田一水平井的地层参数和水平井几何参数，水平段实际解释油层有效厚度共计314 m，井筒半径0.108 m，水平渗透率60×10-3μm2，垂向渗透率6×10-3μm2，分析计算结果如下。
2.1打开位置的影响
图1是水平井（打开程度20%，生产压差为1MPa）打开位置不同时的产能变化情况。
可以看出，打开段位于水平井的根端（Heel）产能最高，越远离A靶点，产量越小。
但总的来讲，打开位置对产能绝对值的影响不大。
主要原因在于底水的存在使得供给能量较为充足。
打开段位于根端位置最好。
图1 水平井打开位置对产能的影响
图2 水平井打开程度对产能比的影响
2.2水平井打开程度的影响
取生产压差为 1.00MPa，只打开一段，打开位置位于水平井根部（Heel），通过模拟计算，不同打开程度下的产量和产率比如图2和表1所示。
很明显，随打开程度的增加，水平井产能逐渐增加。
打开程度对水平井产能影响十分明显。
在只打开一段的情况下，打开程度越高越好。
打开80%可获得水平井全部打开近80%的产能；打开90%，可获得水平井全部打开90%的产能。
表1 水平井打开程度对产能的影响分析
同时发现，打开程度不同，水平井部分打开的表皮是不同的，虽然表皮的绝对值相差并不大，但对产量的绝对值影响却十分巨大，这是和直井不同的地方。
2.3水平井分段打开段数的影响分析
水平井在打开程度相同的情况下，把总打开长度分为不同的段数，分析打开段数的多少对水平井产能的影响。
表2是打开段数对水平井产能的分析结果。
从表中不难看出，同一打开程度情况下，分段数目越多，水平井产能越高，井筒流动压降影响也相应较小，打开程度对水平井产能影响十分明显。
表2 KZ1-5H水平井打开段数对水平井产能的影响
当打开程度为90%时，分4段打开比打开1段产量要提高3.93%；当打开程度为80%时，分4段打开比打开1段产量要提高5.75%；打开程度为70%时，分三段打开就可提高5.58%。
这充分说明，打开程度越低，利用分段打开提高水平
井产能的幅度越大。
从图3不难发现，在同一打开程度下，随分段数的增加，水平井产能增加的幅度减小，即不必过分增加打开段数，一般打开4段即可，也更方便现场施工作业。
图3 打开段数对产能的影响
2.4水平井打开程度和打开段数确定
通过对前面的模拟结果综合分析可知，该井产能随打开程度增加明显增加，关键在于是否需要全部打开。
根据相同程度下，打开段数增加时，产能随之增加的结论，不难获得图4的结果。
图4说明通过增加同一打开程度下的打开段数，打开90%可获得全部打开94%的产能，打开85%可获得全部打开90%的产能。
最终结合经济性和现场实际施工情况，确定水平井打开程度80%~85%，分4段打开，打开方案如表3所示。
图4 打开程度对产能的影响
表3 打开方案
3结论
通过上面实例的分析，说明在水平井射孔完井设计时，要综合考虑到打开程度和射孔位置以及分段分布对油气井产能的影响，寻找两者结合的最佳点，以在满足产能建设要求的情况下，合理设计施工参数，能降低施工难度和成本，取得最佳的经济效益。
其中数值模拟技术在射孔优化设计中起到巨大的作用。
参考文献：
[1]周生田.射孔水平井孔眼分布优化研究[J].石油大学学报(自然科学版),2002,26(3):52-54.
[2]李平.射孔水平井产能分析[D].成都：西南石油大学，2005.
[3]Turhan Yrldiz.Inflow Performance Relationship forPerforated Horizontal Wells[G].SPE88987,2005.。