水平井变密度射孔优化设计模型

水平井变密度射孔方法初探
邵立民
【期刊名称】《国外测井技术》
【年(卷),期】2016(037)003
【摘要】射孔完井是目前国内外砂岩水平井使用最广泛的完井方法.目前,水平井射孔还存在许多问题,射孔井段的分配不合理,使射孔井段贡献不均,既影响了油井的产能,也增加了成本.针对以上问题,以质量守恒、能量守恒为基础,利用流入动态及多相管流的计算方法,通过对水平井段孔眼的流量及流入井筒的压力分布进行分析研究,总结出水平段每个射孔孔眼对整个水平井产能的贡献大小,为探索水平井变密度射孔的参数优化提供一种研究方法.
【总页数】5页(P25-29)
【作者】邵立民
【作者单位】中石化东北油气分公司工程技术管理部
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于分段、变密度技术的水平井射孔完井方案优化 [J], 魏晓霞;孙刚;李爱萍;党杨斌;庞兴梅;
2.水平井变密度射孔技术研究 [J], 赵旭
3.水平井变密度射孔优化方法研究 [J], 闫文文;王海静;薛世峰
4.水平井变密度射孔技术研究 [J], 杜小龙
5.水平井变密度射孔控水技术在渤海C油田的应用 [J], 刘鹏;张启龙;乔中山;胡晋阳;秦天宝
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砂岩油藏水平井射孔参数优化研究与应用编写：唐海军徐贵春参加：李汉周段志刚唐礼骅石油工程技术研究院2010年3月目录1 水平井射孔参数优化研究 (1)1.1水平井射孔完井产能评价研究 (1)1.1.1油藏三维渗流与压力响应模型 (1)1.1.2水平井筒多相流压力梯度模型 (2)1.1.3水平井油藏与井筒耦合模型 (3)1.2 水平井射孔参数优化设计方法 (4)2 现场应用及效果 (5)2.1水平井的射孔参数优化设计过程 (5)2.2效果分析 (9)3 结论与认识 (11)砂岩油藏水平井射孔参数优化研究与应用摘要：水平井水平段流入剖面均一是水平井射孔参数优化设计的最终目的。

本文针对砂岩油藏套管完井的水平井，引入半解析法，建立了油藏渗流和井筒流动耦合求解的水平井产能评价模型，为射孔参数优化设计提供科学的理论依据。

在此基础之上提出了系统的水平井射孔参数优化技术，使油井水平段均匀流入，达到提高低渗透段的动用程度，延缓底水脊进的作用，最终提高单井采收率的目的。

关键词：射孔 水平井 参数优化 产能评价 耦合水平井可以增大油气井与储层的接触面积，有效提高单井产能。

但是，水平井的流动有其特殊性：一方面实际油藏为不稳定渗流过程，流体向水平井筒的渗流呈三维形式，而非平面径向流；另一方面水平井筒中的流体流动是一种变质量流，受重力、加速度、摩擦阻力等因素的影响，存在不可忽视的井筒压降，井筒流入剖面不均匀。

尤其是对于套管射孔完井的水平井，不同的射孔参数对水平井的三维渗流场是显著不同的，因此本文引入半解析法，通过建立井筒单元段上的油藏渗流模型和井筒流动压力损失模型，将油藏渗流与井筒流动进行耦合，计算水平井射孔完井的产能。

并在此基础之上进行了系统的水平井射孔参数的优化，使油井水平段流入剖面相对均一，达到提高低渗透段的动用程度，延缓底水脊进的作用，最终提高单井采收率的目的。

1 水平井射孔参数优化研究1.1水平井射孔完井产能评价研究目前，水平井产能研究方法主要有解析法和模拟法。

水平井变孔密射孔在胜利油田的应用【摘要】采用分段等分方法建立水平井段流态模型，以水平井段线性稳态管流为基础，通过分析计算形成了利用孔密控制水平段流出剖面形态的方法。

在水平井生产压差不同的井段通过不同孔密调整生产剖面。

通过在胜利油田东辛采油厂辛172-平1，辛133平1等水平井的应用，有效控制底水推进，延迟见水时间，延长油井生产周期。

【关键词】水平井射孔；变孔密；生产剖面0.前言水平井作为一种高效的油气藏开发方式已得到广泛的应用。

目前射孔完井仍然是水平井完井的主要方式。

常规的全水平段固定孔密均匀射孔的完井方式不利于控制井筒内管流的均匀流入和获取油气的最大产量。

另外在水平井的开发过程中，底水油藏水推进是造成产油量明显下降的主要因素。

所以延缓油井见水时间、控制或延缓底水推进是十分重要的。

我们以渗流理论和流体力学相关知识为基础，结合现场的实际需要，通过调节射孔密度,可以有效地调整水平井生产剖面,尤其对于高渗油藏,水平井变密度射孔技术可有效地控制地层内流体流入井内的速度，通过调节产出剖面，减缓出现的底水推进,从而延长油井生产周期。

将该技术充分运用到生产实践中，在胜利油田东辛采油厂辛172-平1井、辛133平1井应用后，有效延缓出现水淹，达到提高生产周期，提高最大产能的目的。

1.水平井变孔密射孔技术理论依据下面我们建立一个理想状态下水平井模型来讨论孔密分布对水平井产能的影响：在理想状态下，我们假设地层是岩性一致，匀质分布并且地层压力正常，将水平井射孔井段l进行m等，为保证水平井均匀供液，假设井筒中流体均匀流入水平井段，任意段流量q 相同，则q=q*i（1）（1）式中q为水平段第i段处总流量，我们知道流量与流速的关系公式ｖ＝（2）（2）式中 v为流体流速，s为井筒横截面积我们可以推导出在越靠近水平井跟端方向处流量q越大，流速v 越大。

根据伯努利方程：ｐ＋gh+()*v2=c（3）（3）式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；h为垂直高度；g为重力加速度。

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%。

5．埕岛油田射孔参数优化设计自1932年美国加利福尼亚州洛杉矶MO油田首次采用射孔完井以来，至今已有65年的历史，目前它已成为国内外各油田所采用一种最主要的完井方法。

从整个钻井、开采、采油过程来看，射孔完井是这个大系统中的一个子系统，而就射孔完井本身而言，所要考虑的因素也是很多很复杂的；因此必须把射孔作为一个系统工程，针对不同储层和油气井特性，优化射孔设计和射孔工艺。

射孔对油井产能的大小有很大的影响。

如果射孔作业得当，可以在很大程度上减少钻井对储层的损害，使油井产能达到理想；反之会对储层造成极大的伤害，从而降低油井产能。

射孔参数优化设计的目的就是针对不同的储层和不同的射孔目的，对射孔器、射孔条件、射孔方法进行优选。

对于埕岛油田SH201井区来说，必须考虑砾石充填防砂完井的特殊性，把防砂的因素考虑到整个射孔系统中来，把油井出砂与否作为射孔优化设计的约束条件。

5.1射孔系统对油气井的影响5.1.1射孔过程对油气井产能的影响分析射孔时聚能弹产生的高速高压金属射流穿透套管和水泥环进入地层，形成一个孔道。

套管、水泥环、岩石受到高温、高压射流冲击后变形、破碎和压实，在射孔孔道的周围就会产生一个压实损害带。

一般情况下这一压实损害带厚度约为0.64~1.27cm，渗透率下降为原始渗透率的7%~20%，如图5-1所示。

图5-1 射孔损害示意图由于射孔过程中通常可形成压实带及固相堵塞，因此增大了地层流体流向孔眼的流动阻力，从而降低了油井的生产能力。

5.1.2射孔几何参数对油井产能的影响分析射孔几何参数包括孔密、孔深、孔径、射孔相位、布孔格式等参数。

若射孔几何参数选择不当，将会引起流动效率的降低。

对于防砂射孔完井来说，孔密和孔径相对更重要一些，它们对油井的产能的影响比较大。

射孔几何参数越不合理（如孔密很低、射孔相位少、孔深很小等），附加压降将很大，油井的产能将越低。

5.1.3射孔压差对产能的影响分析正压射孔可使井筒内的流体在正压差的作用下侵入储层，若流体是损害型的，将对储层造成严重的伤害。

XX工程测井、射孔优化方案设计一、装备选型：选用中国石油测井自主研发的EILog05成套测井装备。

EILog 快速-成像测井成套装备由综合化地面仪器、高速数据传输仪器、集成化常规测井仪器、系列化成像测井仪器及套管井测井仪器、特种仪器和工具组成。

能完成裸眼井测井、套管井测井、工程测井，以及射孔和取心等作业。

集成化快速组合测井仪具有稳定性好、纵向分辨率高、探测深度大等特点。

组合测井能力强，测井效率高，一次下井取得全部常规测井资料，测井作业时效平均提高50% 以上。

二、测井效劳系列优化方案：〔一〕裸眼测井系列1、常规测井：包括四岩性、多电阻率、三孔隙度测井、工程测井和三参数测井。

2、优化工程介绍：1〕岩性密度PE：通过岩性密度测井得到的PE曲线，可精细划分岩性。

不同岩石的PE值不同，存在明显差异，而且PE受孔隙度的影响小，所以根据PE值可更加准确的划分岩性。

2〕阵列感应测井(MIT)：提供3 种纵向分辨率〔30cm、60cm、120cm〕、5 种径向探测深度〔25cm、50cm、75cm、150cm、225cm〕共计15条的地层电阻率曲线。

可有效地描述地层剖面的电阻率特征，提供地层视电阻率、地层含水/含油饱和度的二维剖面成像图，能够分析薄层和层内非均质性，直观清晰地描述泥浆侵入特征，判断油水层性质。

他甚至可以在录井和全烃无显示，井眼垮塌，孔隙度曲线失真的情况下，准确识别油层，防止油层漏失。

与常规双感应八侧向测井相比，它的优势在于：纵向分辨率高，分辨率统一，能精细描述侵入剖面，直接识别流体性质，准确确定地层真电阻率。

该项测井技术成熟，目前在大庆、吉林、长庆、华北、青海、吐哈等油田已投产120多支，累计测井6000多口，已成为发现、识别油气层的利器。

3〕三孔隙度测井：测井取全、取准三孔隙度测井资料对贵公司油田勘探开发是十分必要的。

由于三孔隙度测井采用了不同的工作原理，在不同的岩性地层有着不同的响应，但在确定地层孔隙方面有着密切的相关性，在计算岩性地层孔隙度及渗透率方面有着比其它测井资料更直接更准确的优势，能更直观的判定储集层的含油性、可动油气和可动水。

水平井射孔完井优化研究郭希明【摘要】近年来,大庆油田水平井的数量逐年递增.为了经济高效完成水平井射孔工作,通过研究射孔参数对水平井产能的影响,给出了水平并射扎井段的选取及射孔孔密选择的规律性认识.通过该方法的应用,见到了很好的效果.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2011(037)007【总页数】3页(P214-216)【关键词】水平井;射孔;优化;效果分析【作者】郭希明【作者单位】大庆油田有限责任公司试油试采分公司【正文语种】中文【中图分类】TE248以往水平井射孔一般都采用均匀布孔、水平段全部打开的完井方式。

其施工成本相对较高、施工难度较大。

如杏8-平125井,该井砂岩层总长度为724m,射孔弹数7000多发,施工费用非常高。

因而有必要探讨在对水平井产能影响不大的情况下,研究通过减少射孔井段、变化射孔孔密等方法来降低射孔施工成本的可行性。

为此,研究了不同油藏类型、不同边界条件下的水平井裸眼完井产能预测模型、水平井射孔完井的产能预测模型[1,2];以室内热模拟[3]方法为手段,深入研究了水平井射孔完井的布孔方式、孔深、孔密等参数对产能的影响[4];采用理论研究的方法,建立了水平井射孔完井与井筒流动耦合计算的产能预测数学模型,并研究了该数学模型的求解方法;在此基础之上开发了水平井射孔完井优化参数的计算机软件。

1.1 水平井射孔段长度对产能的影响在射孔弹类型、射孔孔密相同、水平段全部射开的情况下,泄油面积最大。

但此时由于射孔孔眼数最多,水平段井筒内壁的粗糙度对流体的流动阻力最大,同时,混合压降也最大。

水平段部分射开时,井内液体流动阻力相对较小,混合压降相对较低。

因此,虽然射孔长度增加了,但是射孔也增加了摩阻和混合压降。

射孔段长度从50到500m,产量计算结果见表1。

水平井射孔产量随射孔长度的变化曲线如图1。

从表1和图1可以看出,当打开孔眼程度为80%时,可获得98.2%的产能,打开60%即可获得93%的产能,打开50%也可获得87.8%的产能,打开40%时可获得73.1%的产能。

基于序列二次规划算法的射孔水平井孔眼分布优化刘冰;徐兴平;李继志;石强【摘要】基于Landman稳态渗流模型和Su井筒压降模型,考虑射孔密度对水平井产能的影响,建立以水平井产能为目标函数、孔眼位置分布为优化设计变量的两类产能优化模型.采用序列二次规划算法求解优化模型,并对无限导流和有限导流水平井的射孔密度分布进行优化.结果表明:优化射孔能有效地改善沿井筒入流剖面;射孔水平井存在最佳的射孔密度分布;为得到最大产量,无限导流井的射孔密度呈"U"型分布,有限导流水平井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐降低,约在井筒长度的3/4位置处取得最小值;若要使沿井筒入流剖面尽可能均匀,则无限导流井的射孔密度呈"∩"型分布,有限导流井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐升高,约在井筒长度的3/4位置处取得最大值,但最大产量略有降低.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】6页(P79-83,88)【关键词】水平井;孔眼分布;优化模型;序列二次规划算法【作者】刘冰;徐兴平;李继志;石强【作者单位】中国石油大学,物理科学与技术学院,山东,东营,257061;中国石油大学,机电工程学院,山东,东营,257061;中国石油大学,机电工程学院,山东,东营,257061;中国石油大学,机电工程学院,山东,东营,257061;中国石油大学,物理科学与技术学院,山东,东营,257061【正文语种】中文【中图分类】TE257水平井射孔完井是开发油气田提高采收率的一项重要技术。

在水平井生产过程中,由于井筒趾部与跟部之间存在压差,导致井筒入流剖面不均匀,使得水平井段各部分对整个生产的贡献差别较大,这种现象在底水油藏中极易造成跟部的锥进,严重影响水平井开发效果。

因此,合理地进行射孔完井水平井布孔,控制沿水平井井筒流入剖面,对射孔完井水平井控水稳油尤为重要。

胜利油田水平井射孔参数优化技术任闽燕;田玉刚;张峰;刘晓燕;杨慧;伊伟锴【摘要】To meet the needs of the cementing perforation completion,the full horizontal interval perforating technology,horizontal well multi-zone perforating technology and horizontal well irregular perforating technology have been developed in log practice,and the horizontal wells perforating and limited entry fracturing optimization technology has been worked out as well.This paper introduces the principle of horizontal well perforating parameter optimization technology,and establishes wellbore flow model for horizontal well multi-zone perforation with various shot densities.In accordance with reservoir characteristics,log data,wellbore trajectory,cementing quality and other information,we could optimize horizontal well perforating parameters,such as subsectionnumber,subsection length,perforating azimuth angle and so on,which makes the perforting work well and eventurally improves reservoir production.Perforating parameter optimization could control the fracture stretch of the limited entry fracturing,decrease fracturing pressure,which combines with fracture design could improve oil recovery and well productivity of low permeability reservoir.The practical applications of this technology in Shengli oilfield achieve good effect.%为满足固井射孔完井方式的需要,胜利油田在开发实践中形成了水平井全井段射孔技术、水平井分段射孔技术、水平井不均匀射孔技术,以及水平井射孔与限流压裂优化技术.介绍了水平井射孔参数优化技术的原理,建立了水平井变孔密分段射孔的井筒流动数学模型.根据油藏特性、测井资料、井身轨迹、固井质量等资料,优化设计水平井分段数量、段长、射孔方位角等射孔参数,可发挥各射孔段的开发潜能,提高最终采收率.水平井射孔参数优化可控制限流压裂的裂缝延伸,降低破裂压力,与裂缝设计相结合进行分段限流压裂,可提高低渗透油藏储量动用率及采收率.该射孔优化技术在胜利油田取得了良好的应用效果.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】4页(P441-444)【关键词】射孔技术;水平井;参数优化;压裂;裂缝设计;胜利油田【作者】任闽燕;田玉刚;张峰;刘晓燕;杨慧;伊伟锴【作者单位】中国石油大学,北京102249;中石化胜利油田分公司技术发展处,山东东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000【正文语种】中文【中图分类】TE257.10 引言与传统的直井开采方式相比，水平井具有延缓底水锥进、增加油气井的泄油面积、提高油气井产量和采收率、增加可采储量等优势，特别是能够实现难动用储量的高效开发［1］。

水平井参数优化设计理论与实践李留仁西安石油大学2008.07.15目录1水平井技术国内外进展 (1)2油藏剩余油分布规律方法研究 (2)3水平井产能研究 (4)4水平井产能与直井产能的比较 (11)5水平井抑制底水锥进挖潜剩余油研究 (12)6水平井的优化设计 (26)7大芦家临二块馆二段底水油藏水平井挖潜剩余油研究 (28)8底水油藏水平井整体调整挖潜的实施及效果 (60)9结论与认识 (71)1水平井技术国内外进展水平井技术，从1928年最早提出发展到今天，在水平井油藏工程、钻井、完井、测井、射孔、增产措施、井下工具、井下作业以及生产监测等方面均取得了较大的突破，已发展成为技术配套的完善技术，其应用范围不断扩大，由最初的尽可能多钻穿油层，提高油井单井产量和注入量，发展到特殊类型油藏（底水油藏、稠油油藏、低渗透油藏、薄层油藏、海上油气藏、环境恶劣地区的油气藏、垂直裂缝性油气藏、裂缝溶洞型油气藏、天然气藏）的开发技术，解决的问题越来越多，包括：水平井与蒸汽驱、蒸气吞吐以及蒸汽辅助重力泄油相结合开发稠油和油砂储层、水平井与压裂技术相结合开发低渗透油藏、水平井减缓底水油藏的锥进和气顶油藏的气锥等。

我国于1965年在四川钻了两口水平井，上世纪九十年代以来得到了迅猛发展，目前成为增产和改善开发效果的重要技术。

1.1底水油藏水平井技术影响底水油藏开发效果的根本问题是底水锥进。

与直井相比，水平井不仅能提高产能，更重要的是将水的“锥进”改成了“脊进”，临界产量高，能延缓见水时间和见水后的含水上升速度，从而提高底水油藏的开发水平。

1.2稠油油藏水平井技术影响稠油油藏开发效果的根本问题是油稠，粘度高，阻力大，致使油井产能低，泄油半径小，开发效果差。

与直井相比，水平井能增加井深与油藏的接触（作用）面积，从而增加油井产能，扩大泄油范围，提高稠油油藏的开发效果。

1.3低渗透油藏水平井技术影响低渗透油藏开发效果的根本问题是储层渗透率，致使油井产能低，泄油半径小，开发效果差。