水平井完井方式參數(shù)設(shè)計方法研究

何昕睿 張帆 王華 李想

摘要：目前水平井已得到大范圍推廣，水平井完井工程銜接鉆井工程和采油工程，其在油田生產(chǎn)中占有非常重要的地位。而完井方式優(yōu)選及完井參數(shù)設(shè)計是在完井工程中非常重要的兩個部分。在完井設(shè)計中，需要考慮多個參數(shù)及多個指標(biāo)，所以建立水平井多參數(shù)多指標(biāo)的完井方式優(yōu)選及完井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法具有現(xiàn)實意義。本文將分別建立水平井完井方式優(yōu)選及完井參數(shù)設(shè)計方法。在水平井完井方式優(yōu)選中，通過對目前水平井完井方式的優(yōu)缺點分析，建立考慮地質(zhì)因素的流程圖法進行初選，在此基礎(chǔ)上通過改進的Vague集方法實現(xiàn)在經(jīng)濟和技術(shù)等多指標(biāo)下的完井方式優(yōu)選，應(yīng)用軟件進行了完井參數(shù)設(shè)計實例運算分析，得到很好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：水平井;完井方式;參數(shù)設(shè)計;正交試驗;耦合模型

在選定合適的完井方式后，還需要對完井方式中的參數(shù)進行設(shè)計，例如射孔中的孔深、孔密等參數(shù)。不合理的參數(shù)可能會導(dǎo)致在生產(chǎn)中出現(xiàn)產(chǎn)能比較低、見水比較快、套管短時間內(nèi)損壞和地層出砂等問題。目前針對這些在水平井中可能出現(xiàn)的問題，國內(nèi)外專家學(xué)者已經(jīng)有過一定的研究。但是目前的研究都是針對其中的一個方面，比如控水或者防砂進行設(shè)計，而在現(xiàn)場實際生產(chǎn)過程中，這些問題是同時存在的，如果僅僅只是考慮其中的一個方面，并不能夠達到很好的應(yīng)用效果，所以需要綜合可能出現(xiàn)的問題進行綜合設(shè)計。

一.水平井完井參數(shù)設(shè)計國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

楊剛，汪志明等（2013年）將完井方式優(yōu)選的方法應(yīng)用于鄂爾多斯盆地的煤層氣井，在對產(chǎn)能及經(jīng)濟進行評價時考慮了五個目標(biāo)。該方法在煤層氣井的完井方式優(yōu)選中取得很好的效果。MartijnDekker，DavidReid（2014年）在深水油藏的完井中提出，需要在深水中綜合考慮完井的可實施性、風(fēng)險、經(jīng)濟和產(chǎn)能等因素，建立了不同因素下對不同指標(biāo)的評價體系。唐國強等（2015年）對深水完井進行研究，考慮了不同指標(biāo)的影響，并建立評價體系，應(yīng)用包括灰色關(guān)聯(lián)分析、Vague集方法和信息熵三種數(shù)學(xué)方法實現(xiàn)完井方式的優(yōu)選。每種完井方式都有優(yōu)缺點，所以在不同的生產(chǎn)情況對應(yīng)的最優(yōu)方式也不同，采用數(shù)學(xué)方法可以優(yōu)選出一個最為合適的方式。楊建雷（2010年）考慮了在水平井井筒中的管流壓降，建立了從油藏到井筒的一體化耦合產(chǎn)能模型。最后應(yīng)用正交試驗設(shè)計多組試驗方案，通過極差分析得到最優(yōu)方案。張林（2012年）對底水油藏進行研究，由于在底水油藏中存在底水脊進的問題，所以為了有效的控制底水的脊進，提出了應(yīng)用分段控水的方法，通過對底水流入較快的部分的滲流阻力的增大，從而大大的延遲了井筒見水的時間。在文中將控水部分考慮在數(shù)值模型中，通過數(shù)值模擬研究控水效果。李彥超（2013年）對礫石充填的施工過程進行了研究，并做了相關(guān)的試驗，分析出了不同的充填參數(shù)對最終的充填效果的影響。在此基礎(chǔ)上，考慮了不同的礫石尺寸對于防砂效果的影響，為優(yōu)選礫石尺寸提供依據(jù)。最后建立套管礫石充填完井產(chǎn)能預(yù)測模型。

二.水平井完井參數(shù)設(shè)計目前存在問題

目前對于射孔完井、割縫襯管完井和礫石充填完井的研究成果，對于不同完井方式的參數(shù)設(shè)計主要是以單一目標(biāo)為依據(jù)進行設(shè)計的，大多數(shù)的情況下會把產(chǎn)能作為完井參數(shù)設(shè)計的主要依據(jù)，但也可以看出不同的參數(shù)組合會影響套管強度、出砂情況、底水的脊進等情況，這些問題很大可能會同時出現(xiàn)。所以在參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的過程中，需要綜合考慮上述的產(chǎn)能、套管強度、出砂情況、底水的脊進等情況，將應(yīng)用正交試驗設(shè)計的方法，綜合考慮上述的可能存在的問題，依據(jù)其權(quán)重進行全面考慮。

三.改進的Vague集方法精確優(yōu)選

數(shù)學(xué)方法的優(yōu)選以流程圖法粗選為前提，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用改進的Vague集方法進行精選。因為在進行精選時，各種完井方式通過了初選過程，每種方式都具有一定的可行性，所以精選時并不能夠單單通過某一個因素就將最終的方法確定，需要將經(jīng)濟、技術(shù)等多個因素考慮在內(nèi)，才能夠有一個很好的結(jié)果。所以在精選過程中選擇應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進行選擇。

1.Vague集理論

Vague集理論的基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué)，在石油行業(yè)應(yīng)用比較少，主要用于模糊識別。該方法存在屬于和非屬于兩種隸屬度關(guān)系，相對于單一隸屬度結(jié)果更可靠。

2.基于Vague集方法的改進

在Vague集方法中，最重要的一個因素就是相似度的準(zhǔn)確性。在以往的方法優(yōu)選中，往往只從區(qū)間端點距離一個方面進行考慮，而這樣的相似度計算忽略了未知性等的影響，存在一定的誤差。

3.完井方式優(yōu)選流程

確定備選完井方式及優(yōu)選指標(biāo)并定量計算，綜合分析已經(jīng)掌握的地質(zhì)、油藏資料，確定需要優(yōu)選的指標(biāo)及完井方式。并對各個指標(biāo)進行定量化計算，熵權(quán)層次分析法進行指標(biāo)權(quán)重的定量化計算。構(gòu)建Vague集通過不同完井方式下的各個指標(biāo)定量計算結(jié)果，把計算得到的結(jié)果綜合在一個矩陣中，得到?jīng)Q策矩陣。

4.完井指標(biāo)的確定及定量化計算

對于完井方式的優(yōu)選需要考慮的因素主要包括地質(zhì)因素，完井方式的實施所產(chǎn)生的影響，完井方式對后續(xù)生產(chǎn)的影響。因為在流程圖方法中已經(jīng)考慮了地質(zhì)因素的影響，所以在數(shù)學(xué)方法中主要從完井方式的實施所產(chǎn)生的影響及對后續(xù)生產(chǎn)的影響兩個方面來考慮。熵權(quán)層次分析法是分別對指標(biāo)進行熵權(quán)法和層次分析法的權(quán)重值的計算，然后應(yīng)用最小信息熵的原理將兩種方法進行結(jié)合得到組合權(quán)重。優(yōu)選指標(biāo)主要包括：技術(shù)指標(biāo)：完井壽命，風(fēng)險指數(shù)，防砂效果，初始產(chǎn)量，累積產(chǎn)量;經(jīng)濟指標(biāo)：完井成本，財務(wù)凈現(xiàn)值，動態(tài)投資回收期。

四.結(jié)論

考慮地質(zhì)因素對完井方式選擇的影響，建立了水平井完井方式流程圖實現(xiàn)初選。綜合考慮了經(jīng)濟和技術(shù)兩大方面的指標(biāo)，應(yīng)用改進的Vauge集方法進行水平井完井方式的優(yōu)選，兩種方法的結(jié)合既考慮了現(xiàn)場經(jīng)驗的因素，又應(yīng)用了數(shù)學(xué)的理論計算，結(jié)果可信度更高。

參考文獻：

[1]熊友明，劉理明，張林，等.我國水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40（1）：1-6.

[2]吳麗烽，牛會釗，王永慧，等.水平井產(chǎn)能預(yù)測與完井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計軟件的研制[J].中國石油和化工，2010（11）：48-51.

[3]張陽，柯勇，王魯鑫，等.基于模糊數(shù)學(xué)和灰關(guān)聯(lián)分析的多因素綜合評判方法優(yōu)選完井方式[J].遼寧化工，2012，41（10）：1075-1076.