PERF_OPT软件案例分析手册PGI
PETRO-GEOTECH INC.
PERF_OPT
射孔优化及评价软件
(2.0版)
案例分析手册
PERF_OPT 软件案例分析手册
目录
目录 (1)
软件介绍 (2)
软件总体介绍 (2)
软件模块介绍 (2)
案例分析一：射孔方案设计与优化 (4)
Part 1 Scenario（场景） (4)
Part 2 Objective（目的） (4)
Part 3 Data（数据） (4)
Part 4 Procedure(步骤) (5)
案例分析二：射孔参数优化与评价 (10)
Part 1 Scenario（场景） (10)
Part 2 Objective（目的） (10)
Part 3 Data（数据） (10)
Part 4 Procedure(步骤) (12)
案例分析三：坍塌压力的计算结果与文献上的对比结果 (17)
Part 1 Objective（目的） (17)
Part 2 Data（数据） (17)
Part 3 Procedure（步骤） (17)
案例分析四：变密度射孔对水平井底水锥进的影响 (24)
Part 1 Scenario（场景） (24)
Part 2 Objective（目的） (24)
Part 3 Data（数据） (24)
Part 4 Procedure(步骤) (25)
公司联系方式 (30)
PERF_OPT 软件案例分析手册
软件介绍
软件总体介绍
射孔完井是一种重要的完井方式。射孔的目的就是在套管内腔与地层中打开一个连接通道，保证油气井获得产能。对于完井工程师来说，如今的挑战在于针对不同的井和地层制定不同的射孔方案，来尽可能的提高油井的产能，并且需要注意的是，这些必须在保证井壁稳定的条件下进行。PGI公司的射孔优化设计软件PERF-OPT，从射孔弹射孔枪的选型开始从而评价射深,渗流面积等指标。对于不同射孔密度,孔径,方位,PERF-OPT最显著的特点是不仅根据单井产能要求确定其他射孔指标，更注重结合稳定条件下的最佳孔密,孔深,及射孔方位。
软件模块介绍
1、射孔基础数据设置
输入或计算射孔优化设计和评价时用到的基础数据。基础数据包括油藏数据、井筒数据、地层流体数据和完井数据。
关于流体高压物性参数、相对渗透率参数、砾石充填等不容易获得的参数软件提供了常用的计算模型以供用户使用。其中流体高压物性计算包含了Standing、Vasquez Beggs、Theory、Meehan等数十种常用的计算模型。相对渗透率计算包含了honapour、Wylie Gardner、Prison等五种计算模型。砾石充填计算包含了Saucier、Schwartz、Stein三种模型。
另外，模块中包含了一个射孔枪弹数据库，该数据库包括了国际上主流射孔枪弹生产厂家的枪型、穿透能力、弹药的能量及相应的射孔指标。并且用户可以自定义增加、修改、删除该数据库里面的数据。
2、射孔参数敏感性分析
将每种射孔指标（孔深、孔径、孔密、相位角等）在不同井况下的敏感性通过不同的表皮及产能来表现，通过各指标的发展趋势来判断是否及如何改变目前射孔方案的方向，软件可以计算的参数包括射孔总表皮、分解后的表皮以及产能比等。
3、射孔完井方案设计评价
计算确定射孔完井方案的IPR曲线，评估该方案的产能，对比其在裸眼生产条件下的效果，据此判断射孔效果的好坏根据不同的协调产量要求，优化出符合该产量要求的射孔参数。表皮的计算分为直井和水平井两种模型，其中直井表皮计算的模型采用Karakas Tariq模型，水平井的计算采用Kenji Furui模型。
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4、射孔方位优化
根据地层应力和地层非均质性及各向异型，结合井的方位角及倾斜角，设计最佳射孔方位角；根据现场应力的大小与方向我们可以通过射孔模块来计算一直井,斜井.水平井内射孔的最稳定方位。同时我们可以评价正压/负压射孔的临界压差。关于坍塌压力的计算包含了2D Mohr Coulomb、Drucker-Prager、Lade、3D mohr Comlomb四种模型。
5、射孔枪弹组合优化与设计
从防砂产能套管强度的综合角度出发，对于不同的气（油）体藏，根据现有的枪弹数据库计算不同枪型弹能组合对应的射孔指标并对其进行优化设计，确定安全条件下最大的产能的枪弹组合。
6、负压射孔设计
计算最优、最安全、清理及最大负压压差。负压射孔作为一种强化的完井方式可降低井底的污染，但压差过大会使造成出砂和井壁坍塌，过小达不到清洁孔眼的效果，因此需要确定一个合理的负压值。模块包含W.T Bell、USA-CORE、USA-CONOCO和Theoretical Analytical四种计算模型。
7、气顶底水避射位置设计
针对含有气顶或底水的地层，软件根据油层和气层的不同特点建立相应的计算模型，求出在不同射孔位置下底水或气顶产生锥进时的临界产量，据此优化出合理的射孔位置。软件包含四个油层的底水或气顶锥进的计算模型和三个气层的底水或气顶锥进的计算模型，优化对象为直井、斜井及水平井射孔时打开厚度和打开位置的优化设计。
8、水平井射孔设计
该模块根据水平井生产中水平段流入状态的特点，建立了水平段流入状态的动态模型，该模型考虑了水平段流体沿井筒的压降、端趾部效应以及分段完井时的表皮，优化出射孔完井时合理的变密度射孔方案、，以保证地层流体流动剖面均匀进入井筒。
PERF_OPT 软件案例分析手册案例分析一：射孔方案设计与优化
射孔完井条件下，不同射孔枪弹组合对产能的影响是不同的，本案例运用PERF-OPT软件中的Perforation Opt模块计算出不同射孔方案的IPR曲线、表皮和对套管的破环程度，对比优化出最合理的射孔方案。本案例会用到Settings模块和Perforation OPT模块。
Part 1 Scenario（场景）
本案例选取某油田一口低渗水平井为实例进行分析计算，该井基本条件如下：井型：水平井
完钻井深： 5387m
水平段斜深： 4785m-5387m
垂深： 2845.49m-2851.7m
水平井段长： 602m
Part 2 Objective（目的）
运用该软件计算出该井在不同射孔方案条件的IPR曲线、完井表皮和套管的破坏程度等指标，从安全和产能的角度出发选择出最合理的射孔方案
Part 3 Data（数据）
该井的基础数据如下列表格所示：
（1）油藏参数
（2）井筒参数
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（3）流体数据
Part 4 Procedure(步骤)
（1）数据录入
将上面表格里的数据录入到软件对应的输入框内
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（2）射孔方案选择
基础数据录入完毕后，进入软件的Perforation OPT模块，在该模块输入参数中，Reservoir and Well Parameters方面的参数已经在Settings模块里输入完毕，仅需要进行Gun(s) Selection方面的设置。点击Gun(s) Selection按钮进入选择界面。在该页面中，我们可以选择一个或几个射孔方案，也可以选择全部的射孔方案。在本案例中，我们选择全部的射孔枪。点击Select All按钮就可以选择该数据库里面的全部数据。
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（3）软件运算
上面两个步骤完成之后，点击菜单栏里的按钮进行计算。
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（4）结果说明
软件运行完后，就可以得到不同的射孔枪组合的IPR曲线、表皮系数、套管破损率及射孔效率。
a IPR曲线对比分析
曲线图中给出了完全理想、裸眼下及射孔三种条件下的IPR曲线对比分析。
b 表皮系数的分解
柱状图是射孔条件下，各种因素对总表皮的影响
c 套管破损率及射孔效率
数据列表中给出了射孔方案的套管破损率、穿孔深度、穿孔孔径、射孔效率等参数。（5）结果分析
在数据列表中，左键点击不同的射孔方案时，上面的IPR曲线和表皮柱状图就会自动显
示出该方案相应的图。分别点击数据表中的、、
三个按钮，射孔方案就可以按照表皮系数、射孔效率、套管破损率三个计算结果从小到大的顺序进行排列。从而遴选出最优的射孔枪组合。
在本案例中，33号射孔枪组合的射孔效率最高、表皮系数最小、并且套管破损率为0.0002，证明射孔对套管安全的影响很小，在这里可以忽略不计，所以可以选定为最优的射孔枪弹组合。
PERF_OPT 软件案例分析手册案例分析二：射孔参数优化与评价
射孔完井中，射孔参数对油井的产能起着重要的作用，不合理的射孔参数往往会造成油井产能下降或达不到预期产能。本案例通过计算不同射孔参数下的产能和表皮计算来评价射孔参数的好坏并提出合理的射孔参数。这里会用到该软件的Settings模块、Sensitivity Analysis模块和Perforation Paramters模块。
Part 1 Scenario（场景）
该案例以某油田的一口油井为例，该井油藏顶部深度是1900m，产层厚度8m，孔隙度30%，渗透率168mD,属于中孔中渗油藏。泻油半径150m，该井采用套管完井，射孔参数为孔深0.2m,射孔相位角90 度，孔密16 孔/m，孔眼直径0.01m，并且投产后该井产量比预计产量要低。Part 2 Objective（目的）
用油井的的数据模拟该井的IPR曲线，根据对射孔参数的敏感性分析找出该井产能达不到预期产能的原因，并给出优化后合理的射孔参数。
Part 3 Data（数据）
（1）油藏参数
（2）井筒参数
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（3）流体数据
（4）完井方案
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Part 4 Procedure(步骤)
（1）数据录入
将上面表格里的数据录入到软件对应的输入框内
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（2）数据计算
上面数据输入完成后，进入Perforation Paramters模块，点击按钮进行计算。求出该井目前完井方案中的表皮系数和IPR曲线。
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（3）问题诊断
由步骤（2）求出的IPR曲线和表皮可知，该井在这个完井方案条件下总表皮系数达到了10.91。证明了该完井方案并不合理。
根据Karakas Tariq模型 (1988)，射孔深度是否穿透泥浆污染带厚度决定了总表皮大小，在该井的射孔方案中，射孔深度未穿透泥浆污染带厚度，所以导致总表皮很大。
基于这一判断，我们利用Sensitivity Analysis模块对该井的射孔深度进行敏感性分析。在其余参数不变的情况下，设定射孔深度变化范围为0-1m,求出该井完井表皮对射孔深度的敏感性分析。
由图可知，射孔深度低于0.24m时，总表皮系数比较大，当射孔深度大于0.26m时，表皮系数急剧下降，证明了该井射孔深度过浅导致了总表皮系数太大，没有达到预期的产量。
（4）优化设计
PERF_OPT 软件案例分析手册
根据上面的敏感性分析，这里将该井射孔方案中的射孔深度改为0.3m，其余参数不变，用模块Perforation Paramters求该条件下的IPR曲线和表皮系数。计算结果如下图所示。
由该图可知，当射孔深度变为0.3m后，该井总表皮系数由原先的10.91降为1.29，无阻流量由90.9789上升为193.2297，证明射孔深度的增加对该井产能有很大的影响。所以建议该井采取补孔措施，补孔方案中射孔深度增加到0.3m左右。因为根据敏感性分析，当射孔深度高于0.3m以后，该井的的表皮下降趋势并不明显，所以从经济角度考虑，射孔深度增加到0.3m左右即可。
PERF_OPT 软件案例分析手册案例分析三：坍塌压力的计算结果与文献上的对比结果
Part 1 Objective（目的）
本案例主要利用PREF_OPT软件的Perforation Orient OPT模块计算各种岩石破裂准则下坍塌压力的计算结果，并与SPE文献上的输入数据和计算结果进行对比，判断软件计算准确与否。
Part 2 Data（数据）
参考文献：SPE/ISRM 47251 《Wellbore Stability Predictions Using a Modified Lade Criterion Russel T. Ewy, SPE, Chevron Petroleum Technology Co. 247-254
输入数据：内聚力：3.724 MPa
内摩擦角：35.2°
泊松比：0.3
有效应力系数：0.8
深度：3048 m
垂直应力梯度：0.0215 MPa/m
水平应力梯度：0.0170 MPa/m
孔隙压力梯度：0.0101 MPa/m
Part 3 Procedure（步骤）
1. 输入数据并设置模型选项
打开PREF_OPT软件的Perforation Orient OPT模块将上述数据输入：
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2. 运行
（1） Lade准则
计算结果图表：