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非常规油气水平井多级分段压裂完井技术胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月非常规油气水平井多级分段压裂完井技术编写：张全胜张峰左家强李玉宝王磊吕玮张燎源张建初审：李爱山郝金克审核：张全胜胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月一、国内外技术现状及油田发展形势1、国外非常规油气技术迅猛发展近年来，国外以美国页岩油气为代表的非常规油气勘探开发飞速发展，并逐步形成了非常规油气水平井勘探、钻井、完井、压裂、裂缝监测等系列配套技术，建立了较为完善的勘探开发理念。
在技术不断配套完善的同时，也形成了甜点勘探、优快钻井、压裂完井一体化、体积压裂、“井工厂”管理模式等成熟的勘探开发理念。
美国已钻页岩油气水平井数量达50000多口，水平井多级分段压裂完井技术已日趋成熟，2011年美国共完钻非常规油气水平井8500多口，水平井占非常规油气产量的90%以上，80%以上为“井工厂”模式。
页岩气产量为1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%。
国外非常规油气水平井多级分段压裂完井技术主要形成了水平井裸眼封隔器分段压裂完井和泵送桥塞射孔分段压裂联作两大主导技术，以两大主导技术的突破为核心，配套形成了优化设计、裂缝监测、设备配套等技术系列，提供了有力支撑。
创下分段最多90级，水平段段长最长4900m，单段最大加砂量450m3，单段最大液2550m3，80%以上的井为“井工厂”模式。
2、国内非常规油气勘探开发迈出实质性步伐近年来，国内中石油、中石化、中海油等石油公司在非常规油气勘探开发领域都已经迈出实质性步伐，技术以引进为主，同时开展了自主研究，正迅速追赶国际先进水平。
截至2011年底，中国石油共在低渗透油气藏完成水平井分段压裂1133口井4722段，相当于少打直井3000口，减少占地超万亩。
当年完钻1000口水平井，500口井实现了2200段有效压裂，提高原油产量37×104t，天然气35×108m3。
水平井产能预测方法及动态分析中石化胜利油田分公司地质科学研究院2006年12月水平井产能预测方法及动态分析编写人：***参加人：郭迎春牛祥玉审核人：***复审人：李振泉中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司2006年12月目录第一章水平井产能预测方法研究 (1)第一节水平井产能预测概况 (1)一、国外水平井产能预测概况 (2)二、国内水平井产能预测概况 (4)第二节不同油藏类型水平井产能预测 (5)一、封闭外边界油藏水平井产能分析理论 (6)二、其它边界油藏水平井产能 (12)三、应用实例 (12)第三节不同完井方式情况下水平井产能预测方法 (15)一、理想裸眼水平井天然产能计算模型的选择 (15)二、射孔完井方式的产能预测模型 (16)三、管内下绕丝筛管完井方式的水平井产能预测 (19)四、管内井下砾石充填完井方式的水平井产能预测 (19)五、套管内金属纤维筛管完井方式的水平井产能预测 (21)六、实例计算 (22)第四节考虑摩阻的水平井产能预测研究 (23)一、水平井筒流动特点 (23)二、考虑地层和井筒耦合的水平井段内的压力产量分析 (23)第五节多分支水平井产能预测 (31)一、多分支水平井研究现状 (31)二、N分支水平井（理想裸眼完井）的产能预测 (34)三、N分支水平井（任意完井方式）的产能预测 (34)第二章水平井动态分析 (36)一、压力分布及渗流特征 (36)二、水平井流入动态分析 (40)三、水平井产量递减分析方法 (41)第一章 水平井产能预测方法研究第一节 水平井产能预测概况通常情况下，井底流压定义为目的层中部位置井处于关井或开井时的压力，在整个区域认为是一个定值，如图3－1－1所示。
对于直井来说，这种假设是有效的，因为在直井中射孔段的长度和油藏尺寸相比比较小。
换句话说，由于重力、摩擦力或其它因素造成的流体通过射孔的压力降与地层压力降相比很小，可以忽略，因此，在直井中可以认为井底流压是一个常数的假设是可以接受的。
水平井分段射孔完井方案优化孟红霞1,陈德春1,海会荣2,赵淑霞3,刘业文1(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061;2.中国石化股份胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015;3.中国石化股份胜利油田分公司纯梁采油厂,山东博兴256504)摘要:针对水平井应用中水气脊进、完井和生产作业成本高、油井产量并非随射孔段长度线性增加等问题,综合考虑影响低渗透油气藏水平井开发效果的各项因素,基于大芦湖油田的地质资料,利用ECL IPSE 油藏数值模拟软件,研究了水平井方位、水平生产井段长度和射孔位置、射孔段的长度与射孔段数的组合方案对油田开发指标的影响,进行了水平井分段射孔完井方案优化。
研究结果表明,在大芦湖油田沙三段中亚段42小层部署1口水平井,将水平井的水平生产井段平均分成5段时,在完井初期采用同时射开趾部和跟部2段、中间3段避射的完井方式,累积采油量及采收率较高,可获得很好的开发效果,同时节约射孔完井和生产作业成本。
关键词:分段射孔;水平井;完井方案;优化;大芦湖油田中图分类号:TE319文献标识码:A 文章编号:1009-9603(2007)05-0084-04 水平井采用分段射孔完井具有降低射孔完井和生产作业成本、延迟水气脊进等优点。
国外的研究主要是利用油气渗流理论,建立解析或半解析流入动态模型,研究水平井分段射孔完井参数对油井流入动态的影响[1-4],中国尚未见到相关报道。
为减缓水平井的底水脊进,中国学者主要进行了水平井水平生产井段常密度和变密度射孔参数优化的研究[5-7]。
笔者以大芦湖油田的油藏地质资料为基础,利用ECLI PSE 油藏数值模拟软件,研究了水平井方位、水平生产井段长度和射孔位置、射孔段的长度与射孔段数的组合方案对油田开发指标的影响,并进行了水平井分段射孔完井方案优化,为水平井高效开发低渗透油气藏提出了一种新的射孔完井优化设计方法。
1 井位筛选大芦湖油田剩余油分布研究结果表明,剩余可采储量主要分布在沙三段中亚段42,43,52,64,73小层,占该油田剩余可采储量的61.98%。
6.3 注采井产能确定（直、斜、水平井）文23储气库注采井根据所处产能区的不同，将会采用直井、斜度井和水平井三种不同的井型来进行注采，而准确的分析三种井型的产能，对于气库井网部署有着极其重要的意义。
6.3.1注采井产能确定依据与方法1）直井产能计算模型根据天然气在多孔介质中流动的偏微分方程的解析解可得到垂直井产能计算方程为：压力平方形式为：22()/()0.472lnsc sc R wf i i sc g ewKhZ T p p Z p T q r r πμ-=式中：K ———————气层渗透率， 10-3μm 2；h ———————生产层有效厚度，m ； Z SC ———————标准状况下的气体偏差因子； T SC ———————标准状况下的温度，K ； P R ———————地层压力，MPa ； P wf ———————井底流压，MPa ；μi ———————初始条件下的气体粘度，mpa.s Z i ———————初始条件下的气体偏差因子；P SC ———————标准状况下的地面压力，MPa ； r s ———————气井泄气半径，m ； r w ———————气井井筒半径，m ；利用该公式，分别在高、中、低产井区选取了3口代表井进行产能计算，以验证公式理论推算气量与实际生产气量、不同井区各井的产量比率。
表6.3-1 模拟计算参数表通过计算，得到了3口井的理论产量（见表6.3-2），其计算值与实际值较为接近，均略小于其实值。
表6.3-2 3口气井产量计算表2）斜井产能计算模型Cinco、Miller和Ramey等人提出了在直井产能方程中加入斜井拟表皮因子的方法解决了斜井的产能计算问题，并提出了计算斜井（图6.3-1）拟表皮因子的方法：图6.3-1 斜井示意图' 2.06' 1.865'1(/41)(/56)log(/100)/tan )s D D wS h h h r αααα-⎧⎪=--⎪⎪⎪=⎨⎪⎪⎪=⎪⎩该方法适用于75α≤的斜井，可用于均质储层和非均质储层。
有关水平井产能的公式一、理想裸眼井天然产能计算公式1．Joshi 公式应用条件：Joshi 公式，裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
())]2/(ln[)/(2/2/ln )/(5428.022w o o h r h L h L L a a B P h K Q ββμ+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆⨯=其中，5.04])/2(25.05.0)[2/(L r L a e ++=。
2．当有偏心距和各向异性系数时，Joshi 修正公式应用条件：考虑偏心距和各向异性，裸眼井、等厚、无限大油藏、单相流动。
()]2/)()2/(ln[)/(2/2/ln )/(5428.02222w o o h hr h L h L L a a B P h K Q ββδββμ++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆⨯=3．Giger 公式应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
())]2/(ln[2/2/11ln )/()/(5428.02w eH eo o h r h r L r L h L B P L K Q πμ+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆⨯=4．Borisov 公式应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
)]2/(ln[)/()/4ln()/(5428.0w e o o h r h L h L r B P h K Q πμ+∆⨯=5．Renard & Dupuy 公式应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
)]2/(ln[)/()(cosh )/(5428.01wo o h r h L h x B P h K Q '+∆⨯=-πβμ式中 ；5.04])/2(25.05.0[/2L r L a x e ++==；]1ln[)(cosh 21-+±=-x x xw wr r )]2/()1[(ββ+='。
以上公式中各参数代表的物理意义及其单位如下：—Q 水平井产油速度，d m /3；—h K 水平向渗透率，2310um -； —v K 垂向渗透率，2310um -；—h 储层厚度，m ；—o B 原油体积系数；—o μ原油粘度s mP a ⋅；—L 水平井水平段长度，m ；—e r 泄油半径，m ； —w r 井眼半径，m ；—β储层各向异性系数，v h K K /=β； —δ水平井眼偏心距，m 。
