油田开发初期, 由于受到工艺水平的限制, 钻遇砂岩采用全部射孔的投产方式, 采用沿整个水平井筒同一射孔弹型和孔密的笼统射孔方式。以致使高渗透区域入流速度快过早见水, 低渗透区域入流速度慢动用程度差, 严重影响水平井开发效果。针对存在的问题, 我们研究水平井分段射孔优化技术, 希望通过射孔参数优化设计在一定程度上有效缓解渗透率非均质矛盾, 同时也为水平井后续措施留有余地, 提高油田采收率。
1 低渗透水平井分段射孔优化技术
1.1 水平井射孔参数分段优化标准
基于水平井段均匀入流拟稳态等效井径模型、水平井筒变质量流流动模型、表皮系数模型, 结合具体井身结构实际特点, 利用势叠加原理与连续性原理, 建立一种新的常规水平井井筒管流与非均质油藏渗流耦合模型, 得出水平井不同位置处的入流速度和压力降, 为水平井生产动态预测分析提供理论基础。
为确定水平井射孔参数分段优化标准, 根据入流模型运用数值模拟技术研究对比分析不同优化标准对水平井开发效果的影响。模拟结果为沿井筒渗透率非均质是影响水平井开发效果的主要因素, 水平井筒压降对开发效果的影响较小。不同入流情况下水平井的开发效果不同, 沿井筒渗透率均质无压力降损失情况下水平井开发效果最好, 沿井筒渗透率非均质有压力降损失情况下水平井开发效果最差, 沿水平井筒均匀入流情况下水平井开发效果介于之间。从不同入流情况下水平井开发效果对比结果可知, 沿井筒渗透率均质井筒无压力降损失条件下水平井开发效果最好, 所以在此定义射孔参数分段优化标准:为将沿水平井筒不同位置处实际入流速度尽可能调整为沿井筒渗透率均质井筒无压力降损失理想情况的入流速度, 并定义此时的流动为理想入流。通过入流剖面研究分析储层物性参数、流体特性参数等敏感性参数对常规水平井产能影响规律, 得出结果为地层渗透率是水平井产能影响的主要原因, 因此通过射孔调整水平井入流剖面, 使其接近沿井筒渗透率均质井筒无压力降损失入流剖面, 从而实现水平井控水增油、提高采收率及油田整体开发效果。
1.2 射孔参数分段优化算法
基于水平井管流与非均质油藏渗流耦合流动模型、非均质油藏水平井射孔完井表皮模型、水平井射孔参数分段优化标准、数值优化算法及水平井入流控制原理等, 结合实际工程技术要求, 给出水平井射孔参数分段优化算法和步骤如下:
(1) 根据沿井筒渗透率值, 利用函数插值技术建立沿井筒渗透率函数, 并计算沿井筒渗透率平均值。
(2) 利用水平井筒管流与非均质油藏渗流耦合模型, 计算渗透率值为均质油藏不考虑井筒压降理想条件下沿井筒入流速度分布, 即求取沿井筒不同位置处入流速度。
(3) 利用水平井筒管流与非均质油藏渗流耦合模型, 计算入流速度, 均质油藏考虑井筒压力降损失条件下沿水平井筒表皮系数, 此表皮系数便是调剖的标准表皮值。
(4) 根据水平井完井参数优化标准, 可知应尽可能使入流剖面接近理想入流情况, 从而沿水平井筒表皮系数应尽可能满足, 此模型称为射孔参数分段优化模型。
(5) 结合射孔参数分段优化模型, 利用遗传数值优化算法分段优化沿水平井射孔参数。
1.3 强化地质的基础研究工作
一是河流-三角洲相储层精细解剖技术。利用测井曲线采取闭合追踪对比方法划分成因单砂体, 确定各类砂体的边界, 发展完善单砂体识别技术。二是井震结合精细油藏描述技术。平面上依靠地震的井间解释优势, 垂向上依靠测井的高分辨解释优势, 二者相互验证、相互补充, 形成井震结合精细油藏描述技术。三是多学科剩余油综合预测描述技术。以岩心分析、水淹层解释及分层测试结果为依据, 结合油田开发动态生产数据, 以三维地质建模和精细数值模拟为手段, 形成多学科剩余油综合预测描述技术, 定性与定量描述剩余油特征。四是二类油层提高采收率技术。按照“独立井网、缩小井距、细分层系、分块开采”有序上下返的规划思路, 形成优化体系、个性设计、及时分层、跟踪调整的高效开发技术。
2 水平井优化射孔原则的确定
根据Karakas和Tariq提出的射孔完井表皮模型, 可以把射孔完井表皮分为三部分;即, 根据水平井选择性完井对产能的影响规律结合水平井综合完井表皮系数模型, 进行大量对比计算统计, 得出低渗透水平井射孔完井标准:
2.1 射开程度
水平井选择性射孔完井时, 射孔井段位置分布要尽可能均匀分布, 射孔井段数目最好大于等于3段。油层厚度在2m范围内, 射开程度45%~65%就可以获得全部射开时产能的90%以上。油层厚度在4m范围内, 射开程度50%~70%就可以获得全部射开时产能的90%以上。
2.2 射孔相位、孔密
若不能定向射孔, 相位角最好小于120度;若能定向射孔, 储层各向异性时, 孔密小于6孔/米时, 最好选用180度相位射孔, 射孔密度大于6孔/米时, 相位角最好小于90度。
3 结语
3.1 水平井分段射孔优化设计, 在保证水平井产能前提下, 有效的缩减了射孔长度和射孔数, 大大的降低了水平井开发投入, 同时也为水平井后续增产措施留有余地。
3.2 水平井完井参数分段优化降低了高渗透率区域的入流速度, 提高了低渗透率区域的入流速度, 使整个水平井筒入流剖面在一定程度上接近了均质油藏理想入流剖面, 从而一定程度上缓解了水平井过早见水含水率上升过快的现象。
3.3 水平井分段射孔完井时, 射孔井段数目最好大于等于3段, 射开全井的50%~70%, 就能获得全部射开时产能的90%。
摘要：水平井在辽河油田井数越来越多, 为油田开发和经济效益的提高提供了广阔的前景。研究水平井射孔完井优化, 就是通过油层渗流方程与水平井筒流动方程的耦合, 建立射孔完井水平井向井流动模型, 通过水平井分段射孔优化, 达到水平井段均匀出液, 延长水平井开发周期, 提高水平井开发效益, 提高采收率。
关键词：辽河油田,套管固井,水平井,射孔优化,孔密
参考文献
[1] 鲜明, 郑渊云, 李然, 苏文宸.低密度水泥浆固井技术在哈拉哈塘区块的应用[J].承德石油高等专科学校学报.2011 (03) .