4(2)水平井变密度射孔优化设计模型.ppt

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1、陈德春石油大学（华东）石油工程学院2009年2月水平井变密度射孔优化设计模型1水平井变密度射孔优化设计模型摘要：水平井应用越来越广泛，针对水平井应用过程中容易出现底水脊进、射孔成本过高、易损害套管等问题，基于射孔完井水平井生产流体流动压降分析，研究了油藏流体渗流模型、射孔孔眼流体流动模型和井筒流体流动压力梯度模型以及流动耦合模型，建立了水平井变密度射孔优化设计模型。研究结果表明，通过优化水平井变密度射孔密度分布，可有效地调节水平井生产流体流入剖面，防止底水脊进；变密度射孔可减少射孔的密度，降低射孔成本及其对套管的

2、损害程度；初始孔密、原油粘度以及是否射穿污染带等影响变密度射孔孔密分布；初始孔密较大时，射孔密度的变化较大；原油粘度较大时，射孔密度的变化较小；已射穿污染带时射孔密度的变化大于未射穿污染带时射孔密度的变化。同时，初始孔密和原油粘度对井底流压和孔眼压降也有较大的影响。研究为水平井变密度射孔完井提供了设计理论和计算模型。21引言由于水平井筒中压降的存在，导致水平井跟端生产压降大于趾端生产压降，容易造成井筒跟端附近过早见水(气)，影响油气田采收率。国内外研究表明，调整沿井筒轴向的射孔孔眼密度能够改善水平井流入剖面，有效

3、减缓底水脊进。但均没有完整和系统地考虑油藏流体渗流、流体通过孔眼的流动和水平生产井段流体流动之间的耦合，对水平井生产设计直接指导性差。笔者基于射孔完井水平井生产流体流动压降分析，研究油藏流体渗流模型、射孔孔眼流体流动模型和井筒流体流动压力梯度模型以及流动耦合模型，建立水平井变密度射孔优化设计模型，并分析了多种因素对水平井变密度射孔密度分布和水平井生产状况的影响，为水平井变密度射孔完井提供了设计理论和计算模型。32水平井变密度射孔优化设计模型的建立假设无限大油藏中有一口水平井，供液边界压力恒定，图1和图2分别为水平

4、井生产流体流动模型示意图和流动压降示意图。图1水平井生产流体流动模型示意图图2生产流体流动压降示意图42.1生产流体流动压降分析流体由A点流到相应的水平井筒xi处的压降为：则：流体由B点流到水平井筒xi处的压降等于流体由B点流到对应的水平井筒xj处的压降与流体从xj处流到xi处的经过水平井筒流动压降之和，即：2水平井变密度射孔优化设计模型的建立52.2油藏流体渗流模型根据水平井生产中油藏流体的渗流特征，分为2种不同渗流区域流体渗流特征研究油藏流体渗流模型（如图2所示），其中区域1为水平生产井段两边的渗流区域，区域

5、2为水平生产井段两端的渗流区域。图2生产流体流动压降示意图2水平井变密度射孔优化设计模型的建立62.2油藏流体渗流模型(1)区域1中油藏流体渗流模型根据Karcher等人的研究：2水平井变密度射孔优化设计模型的建立72.2油藏流体渗流模型(2)区域2中油藏流体渗流模型在水平生产井段的趾端和跟端单元段上，流体由油藏流到井筒的压降为：2水平井变密度射孔优化设计模型的建立82.2油藏流体渗流模型则在水平井筒趾端和跟端：由式(1)、式(2)和式(3)得到：2水平井变密度射孔优化设计模型的建立(2)区域2中油藏流体渗流模型

6、92.3孔眼流体流动模型流体通过射孔孔眼的流动通常采用Forchheimer方程来表示：一个孔眼的体积流速为：所以：积分后处理为：2水平井变密度射孔优化设计模型的建立102.4油藏渗流与孔眼流体流动的耦合模型(1)网格的划分如图3所示，将水平井筒由趾端到跟端划分为n个网格。图3水平井筒网格划分示意图2水平井变密度射孔优化设计模型的建立112.4油藏渗流与孔眼流体流动的耦合模型(2)第1网格和第i网格的计算模型2水平井变密度射孔优化设计模型的建立122.4油藏渗流与孔眼流体流动的耦合模型(3)第i网格计算模型(i=

7、2，3，……，n-1)2水平井变密度射孔优化设计模型的建立132.5井筒流体流动压力梯度模型流体在水平井筒中流动的压降主要由摩擦压降、加速度压降和孔眼流入的流体与水平井筒中的流动流体混合引起的混合压降组成。流体在水平井筒中流动的总压降为：2水平井变密度射孔优化设计模型的建立14计算与分析的基础数据见表1，分析中未射穿污染带时孔深为0.3m，已射穿污染带时孔深0.5m。表1水平井变密度射孔基础数据3计算与分析153.1均匀射孔与变密度射孔对比图5均匀射孔与变密度射孔孔密对比曲线图5为均匀射孔与变密度射孔的孔密对比曲

8、线。可以看出：(2)在419m的水平井筒中，均匀射孔需要射8380个孔眼，但在变密度射孔后，在未射穿污染带的情况下，只需要射8101个孔眼，在已射穿污染带的情况下，只需要射7889个孔眼。(1)在未射穿污染带的情况下，当水平井产量为6408m3/d时，均匀射孔保持20孔/m不变进行射孔，而变密度射孔时孔密从最初的20孔/m降到了17.7孔/m；在已射穿污染带的情况下，当水