水平井壓力分布對(duì)產(chǎn)能和井網(wǎng)部署的影響

彭永燦（西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都610500 新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

歐陽可悅，易任之，石 軍 邢 坤，許維娜，孔垂顯（新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

水平井壓力分布對(duì)產(chǎn)能和井網(wǎng)部署的影響

彭永燦（西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都610500 新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

歐陽可悅，易任之，石 軍 邢 坤，許維娜，孔垂顯（新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

常規(guī)的概念認(rèn)為水平井水平段的壓力分布是個(gè)橢圓，水平井產(chǎn)能與水平段呈線性增加關(guān)系。通過考慮水平段井筒壓力損失，重新認(rèn)識(shí)水平段壓力分布、產(chǎn)能計(jì)算和水平井網(wǎng)的優(yōu)化部署，可更好地把握水平井的實(shí)施應(yīng)用，達(dá)到提高油藏開發(fā)效果的目的。

水平井；壓力分布；產(chǎn)能；井網(wǎng)部署

1 水平段井筒壓力損失對(duì)水平井產(chǎn)能的影響

不考慮水平井井筒壓力損失或壓力損失較小時(shí)，在理想的條件下，常用的水平井產(chǎn)能計(jì)算方法表明水平井產(chǎn)量和水平段長(zhǎng)度呈線性正相關(guān)關(guān)系，如公式（1）［1］反映出水平井產(chǎn)量隨著水平段長(zhǎng)度增加呈線性增加。但實(shí)際上由于水平段管柱摩阻的影響，水平井水平段的滲流特征決定了水平段存在井筒壓力損失，特別是水平段越長(zhǎng)、井筒壓力損失越大。水平段井筒壓力損失將對(duì)水平井產(chǎn)能產(chǎn)生直接影響，即水平井產(chǎn)能和水平段長(zhǎng)度不是一直遵循較好的線性正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)水平段達(dá)到一定長(zhǎng)度后，水平井產(chǎn)能增加幅度將減少［2，3］。即水平井產(chǎn)量隨著長(zhǎng)度增加到一定程度會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量增加幅度減小的非線性特征（見圖1）。根據(jù)產(chǎn)液量水平、管徑及粗糙度對(duì)水平井井筒壓力損失的影響，可確定最大的水平段長(zhǎng)度，確定產(chǎn)量隨水平井長(zhǎng)度的增加出現(xiàn)增長(zhǎng)幅度減小的長(zhǎng)度為合理長(zhǎng)度。

隨著水平段管徑、粗糙度不同，流動(dòng)阻力變化，壓力損失有明顯差異，水平井長(zhǎng)度、供油體積大小也有所不同，應(yīng)成為水平井設(shè)計(jì)的重要研究?jī)?nèi)容。

根據(jù)Dikken提出的井筒壓力損失計(jì)算方法［4］，可計(jì)算出不同液量下的井筒壓力損失，再采用數(shù)值模擬方法按水平段分段定流壓生產(chǎn)來模擬不同井筒壓力損失下的水脊特征及開采效果。

1）井筒流體阻力：式中，Rw為井筒流動(dòng)阻力，MPa；d為水平段井筒直徑，cm；ρo為原油密度，kg/m3。

2）無因次水平段距離xD（在水平段跟端A點(diǎn)處距離為0）：

式中，α為水平段井筒壓力損失指數(shù)（即Dikken系數(shù)），α＝0為粗糙表面，α＝0.25為光滑表面（一般取值為：0、0.15、0.25）；Jos為水平段采油指數(shù)，m3/（d·100kPa·m）；x為水平段任意一點(diǎn)距跟端的長(zhǎng)度，m。

K為系數(shù)，按下式計(jì)算：

式中，ΔP為供油區(qū)邊界壓力與水平井跟端流動(dòng)壓力之差，100kPa。

3）水平段無因次分布產(chǎn)量：

式中，qw（x）為水平井任意截面產(chǎn)量，m3/d。

qwD（xD）為水平井無因次產(chǎn)量與無因次距離關(guān)系：

4）水平段無因次分布?jí)翰睿?/p>

式中，Pw（x）為水平井任意一點(diǎn)壓力，MPa；Pwf為井底流壓，MPa。

根據(jù)Dikken提出的水平段壓力損失計(jì)算方法，計(jì)算出不同井底流壓下水平段壓力分布與水平井長(zhǎng)度關(guān)系（見圖2）。圖2表明水平段末端（B點(diǎn)）和起始端（A點(diǎn)）的壓力值是有差異的，在A點(diǎn)生產(chǎn)壓差最大，而越靠近B點(diǎn)生產(chǎn)壓差越小，因此在相同的地質(zhì)條件下越靠近B點(diǎn)的水平段對(duì)水平井產(chǎn)量的貢獻(xiàn)也越小。

圖1 考慮井筒壓力損失條件下水平井產(chǎn)量與水平段長(zhǎng)度關(guān)系圖

圖2 水平段壓力與水平井長(zhǎng)度關(guān)系曲線（Pi＝13.7MPa）

2 水平井壓力分布對(duì)井網(wǎng)部署的影響

由于水平段管內(nèi)流體壓力損失，水平段附近地層壓力分布是不均衡的，使遠(yuǎn)離A點(diǎn)的水平段壓力與地層壓力差異較小，即A點(diǎn)壓力損失大，B點(diǎn)壓力損失小，A、B兩點(diǎn)的壓力損失和損失半徑都不同，影響了供油區(qū)形態(tài)，造成水平段地層壓力分布場(chǎng)不是一個(gè)橢圓（見圖3），與以前認(rèn)為的橢圓形態(tài)差異較大。相應(yīng)地水平井注采井網(wǎng)的部署就應(yīng)該考慮這種壓力分布的不均衡性。水平井布井方式除了考慮油層物性、非均質(zhì)性、分布形態(tài)、最大主應(yīng)力方向等地質(zhì)因素外，還必須考慮A點(diǎn)和B點(diǎn)位置的適應(yīng)性，以獲得較大的供油體積。因此部署水平井井網(wǎng)時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)反向?qū)?yīng)部署比A點(diǎn)和B點(diǎn)同向?qū)?yīng)部署效果好，這樣可以達(dá)到不同水平井壓力場(chǎng)涉及范圍互補(bǔ)，最大限度地減小剩余油的范圍（見圖4）。

圖3 考慮井筒壓降和不考慮井筒壓降近水平段附近壓力場(chǎng)分布圖

圖4 考慮井筒壓降損失時(shí)的水平井部署井網(wǎng)圖

對(duì)于水平井注水、水平井采油的注采井網(wǎng)，考慮水平井壓降損失造成的壓力分布不均衡性，單元均質(zhì)模型模擬研究表明水平井A、B兩點(diǎn)反向正對(duì)比同向正對(duì)開發(fā)效果好，A、B兩點(diǎn)反向交錯(cuò)又比A、B兩點(diǎn)反向正對(duì)水驅(qū)體積大，開發(fā)效果好（見圖5）［5，6］。

圖5 水平井正對(duì)部署和交錯(cuò)部署生產(chǎn)效果對(duì)比圖

對(duì)于水平井采油、直井注水的井網(wǎng)，因?yàn)锽點(diǎn)壓力與地層壓力接近，所以靠近B點(diǎn)的注水井可適當(dāng)增大注水量、提高注水壓力，達(dá)到與A點(diǎn)相同的注水壓差，可達(dá)到消除壓力場(chǎng)分布不均、提高均勻水驅(qū)的目的。

3 結(jié) 論

1）水平井井筒摩阻對(duì)水平井產(chǎn)能有影響，可作為合理優(yōu)選水平段長(zhǎng)度的依據(jù)之一。

2）水平井泄油區(qū)不是橢圓，水平井井網(wǎng)部署要考慮水平段壓力場(chǎng)分布，研究表明水平井平行交錯(cuò)反向井網(wǎng)生產(chǎn)效果最好。

［1］陳元千.對(duì)Joshi各向異性水平井產(chǎn)量公式的質(zhì)疑、推導(dǎo)與對(duì)比［J］.新疆石油地質(zhì)，2008，29（3）：331～334.

［2］Seines K，Aavatsmark L.Considering wellbore friction effects in planning horizontal wells［J］.JPT，1993，45（10）：994～1000.

［3］Ozkan E.The influence of pressure drop along the wellbore on horizontal well productivity［J］.SPE 25502，1993.

［4］Dikken B J.Pressure drop in horizontal wells and its effect on production performance［J］.JPT，1990，42（11）：1426～1433.

［5］Popa C G.Waterflooding by horizontal injectors and producers［J］.SPE 78989，2002.

［6］Popa C G.Improved waterflooding efficiency by horizontal wells［J］.SPE 50400，1998.

Effect of Pressure Distribution of Horizontal Wells on Productivity and Well Pattern Arrangement

PENG Yong－can（Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China；Exploration and Development Research Institution，Xinjiang Oilfield Company，CNPC，Karamay834000，Xinjiang，China）
OUYANG Ke－yue，YI Ren－zhi，SHI Jun，XING Kun，XU Wei－na，KONG Chui－xian（Exploration and Development Research Institution of Xinjiang Oilfield Company，CNPC，Karamay834000，Xinjiang，China）

The usual concept thought that pressure distribution of horizontal sections was ellipical，the relationship between horizontal well productivity and horizontal section was linear.The pressure drop of horizontal sections，the pressure distribution of horizontal sections，productivity and horizontal well pattern arrangement were stadied.According to the analysis of these factors，the implementation and application are better，and the development effect of reservoirs is improved.

horizontal well；pressure distribution；productivity；well pattern arrangement

TE324

A

1000－9752（2010）05－0299－03

2010－07－10

彭永燦（1968－），男，1990年西南石油學(xué)院畢業(yè)，高級(jí)工程師，博士生，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)工作。

［編輯］ 蕭 雨