魚(yú)骨井井型參數(shù)對(duì)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)影響研究

孫 明，楊銀山，朱紅宇，王 莉

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，北京 100083;2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202;3.中石化河南油田分公司，河南 南陽(yáng) 473132;4.中油遼河油田公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

魚(yú)骨井井型參數(shù)對(duì)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)影響研究

孫 明1，楊銀山2，朱紅宇3，王 莉4

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，北京 100083;2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202;3.中石化河南油田分公司，河南 南陽(yáng) 473132;4.中油遼河油田公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

采用魚(yú)骨井技術(shù)采油能夠有效增加生產(chǎn)井與油層接觸面積，改善油藏開(kāi)發(fā)效果，但受魚(yú)骨井井型參數(shù)及注采井網(wǎng)等因素的影響，油井見(jiàn)水時(shí)間、含水變化與含水上升速度等開(kāi)發(fā)指標(biāo)難以預(yù)測(cè)?；谟筒?cái)?shù)值模擬技術(shù)，研究了采用直井注水魚(yú)骨井采油的注采井網(wǎng)模式對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的影響，描述了采用該種注采井網(wǎng)組合的水驅(qū)流線分布、壓力場(chǎng)分布以及含水上升規(guī)律，對(duì)油田開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

魚(yú)骨井;注水開(kāi)發(fā);井型參數(shù);油藏?cái)?shù)值模擬;流線模擬

引 言

魚(yú)骨井采油技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于各類油藏的開(kāi)發(fā)實(shí)踐之中，隨著魚(yú)骨井采油技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的逐步深入，一些問(wèn)題也隨之暴露，如魚(yú)骨井見(jiàn)水時(shí)間難以預(yù)測(cè)、見(jiàn)水部位難以確定等問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)魚(yú)骨井采油技術(shù)的研究主要集中在產(chǎn)能研究上［1－6］，對(duì)油井中后期生產(chǎn)狀況及其開(kāi)發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律的研究較少［7－10］，但在油田實(shí)際開(kāi)發(fā)中，不僅要考慮魚(yú)骨井投產(chǎn)初期的產(chǎn)能，而且應(yīng)考慮油井中后期生產(chǎn)指標(biāo)變化情況。本文著重研究了直井注水魚(yú)骨井采油的井網(wǎng)組合方式下魚(yú)骨井井型參數(shù)與開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化規(guī)律之間的關(guān)系。

1 模型建立及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.1 數(shù)值計(jì)算模型

采用Eclipse軟件中井筒計(jì)算模型，網(wǎng)格塊與其相連的分段節(jié)點(diǎn)之間的液體流入動(dòng)態(tài)關(guān)系式為：

式中：qpj為網(wǎng)格塊j處p相的體積流速，m3/d;Twj為w井在網(wǎng)格塊j處的連接傳導(dǎo)率，m3/(Pa·s);Mpj為網(wǎng)格塊j處p相的流動(dòng)性，mPa·s;pj為網(wǎng)格塊j處壓力，MPa;Hcj為連接點(diǎn)c和網(wǎng)格塊j之間的靜水柱壓力，MPa;pn為分段節(jié)點(diǎn)n處的壓力，MPa;Hn為分段節(jié)點(diǎn)n和連接點(diǎn) c之間的靜水柱壓力MPa。

1.2 油藏模擬參數(shù)

結(jié)合某實(shí)際油藏的情況(表1、2)，建立地質(zhì)模型，模型尺寸為70 m×70 m×70 m，網(wǎng)格尺寸為2 m×20 m×20 m。根據(jù)油藏流體性質(zhì)，選取黑油模型進(jìn)行計(jì)算。

表1 油藏基礎(chǔ)參數(shù)

表2 流體高壓物性參數(shù)

模擬井網(wǎng)選取注水開(kāi)發(fā)中較為成熟的五點(diǎn)法直井注水+魚(yú)骨井采油注采井網(wǎng)(圖1)。

圖1 直井+魚(yú)骨井注采井網(wǎng)模式

2 井型參數(shù)對(duì)含水變化影響

與傳統(tǒng)直井采油井相比，魚(yú)骨井井型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井筒附近地層中滲流規(guī)律復(fù)雜。其中，主井筒長(zhǎng)度、分支井筒長(zhǎng)度、分支井筒數(shù)量、分支井筒與主井筒的夾角及其組合是影響開(kāi)發(fā)指標(biāo)的重要因素。

2.1 主井筒長(zhǎng)度對(duì)含水的影響

圖2 不同井筒長(zhǎng)度魚(yú)骨井含水變化曲線

模擬魚(yú)骨井有4個(gè)分支，分支長(zhǎng)度為180 m，分支角度為 15°，分別對(duì) 300、400、500、600、700、800 m主井筒長(zhǎng)度進(jìn)行研究(圖2)。模擬表明，經(jīng)過(guò)10 a的開(kāi)采，在不同的主井筒長(zhǎng)度條件下，魚(yú)骨井含水變化存在很大差異。主井筒越長(zhǎng)見(jiàn)水越早含水上升速度越快，10 a后含水率越高。因此，通過(guò)增加魚(yú)骨井的主井筒長(zhǎng)度可以增加與油層的接觸面積，從而有助于提高油井初期產(chǎn)能，但在控制含水能力方面存在不足。

2.2 分支角度對(duì)含水的影響

模擬魚(yú)骨井主井筒長(zhǎng)500 m，分支長(zhǎng)180 m，分支間距為100 m，對(duì) 15、30、45、60、75、90°不同分支角度進(jìn)行模擬研究。結(jié)果表明分支角度的大小對(duì)魚(yú)骨井含水變化沒(méi)有明顯的影響(圖3)。

圖3 不同分支角度魚(yú)骨井含水變化曲線

2.3 不同分支長(zhǎng)度的影響

模擬魚(yú)骨井主井筒長(zhǎng)500 m，分支角度為15°分支間距為100 m，對(duì) 100、150、200、250、300 m 分支長(zhǎng)度進(jìn)行模擬研究。結(jié)果表明，分支長(zhǎng)度越大魚(yú)骨井采油見(jiàn)水時(shí)間越早，含水率上升速度越快生產(chǎn)10 a后魚(yú)骨井綜合含水率較高(圖4)。

圖4 不同分支長(zhǎng)度魚(yú)骨井含水變化曲線

2.4 分支間距對(duì)含水的的影響

模擬魚(yú)骨井主井筒長(zhǎng)度為500 m，分支井筒長(zhǎng)度為180 m，分支角度為15°，設(shè)計(jì)2分支(分支間距為166.7 m)、3分支(分支間距為125.0 m)、4分支(分支間距為100.0 m)、5分支(分支間距為83.3 m)、6分支(分支間距為71.4 m)、7分支(分支間距為62.5 m)共計(jì)6種分支井?dāng)?shù)值模型。數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，分支數(shù)的增加對(duì)含水率變化產(chǎn)生了顯著的影響。隨分支數(shù)的增加，油井見(jiàn)水時(shí)間變短，含水上升速度加快，10 a末含水率也更高(圖5)。這是由于分支數(shù)的增多，魚(yú)骨井泄油面積增大，虛擬井徑也隨之增大，在提高產(chǎn)能的同時(shí)導(dǎo)致較快見(jiàn)水。

圖5 不同分支間距魚(yú)骨井含水變化曲線

2.5 井型參數(shù)敏感性分析

選取分支角度、分支長(zhǎng)度、主井筒長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)度分支數(shù)4個(gè)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，分支角度取值為60°，分支長(zhǎng)度取值為150 m，主井筒長(zhǎng)度取值為600 m，單位長(zhǎng)度分支數(shù)取值為每米0.015個(gè)。變化幅度均為25%和50%?？疾熘笜?biāo)分別是見(jiàn)水時(shí)間和10 a末含水率(圖6、7)。

圖6 魚(yú)骨井開(kāi)采見(jiàn)水時(shí)間參數(shù)敏感性分析

從圖6中可以看出，對(duì)魚(yú)骨井見(jiàn)水時(shí)間影響程度從大到小依次是主井筒長(zhǎng)度、分支數(shù)、分支長(zhǎng)度和分支角度。除主井筒長(zhǎng)度對(duì)見(jiàn)水影響較大外，分支數(shù)也是對(duì)見(jiàn)水時(shí)間影響較大的因素，而分支長(zhǎng)度與分支角度對(duì)見(jiàn)水時(shí)間的影響不明顯，是影響最小的2個(gè)參數(shù)。從圖7可以看出，除主井筒長(zhǎng)度變化對(duì)10 a末含水率影響較大外，其他參數(shù)對(duì)10 a末含水率影響并不顯著。

圖7 魚(yú)骨井開(kāi)采含水率參數(shù)敏感性分析

3 典型井網(wǎng)流場(chǎng)及開(kāi)發(fā)特征分析

采用流線數(shù)值模擬方法，模擬了直井注水+魚(yú)骨井采油的井網(wǎng)格式注采單元內(nèi)的壓力分布和流線分布(圖8、9)。

圖8 水平注采井網(wǎng)整體壓力分布

流線模擬結(jié)果表明，直井注水時(shí)流線在整個(gè)區(qū)域分布較為均勻，說(shuō)明直井注水+魚(yú)骨井采油的井網(wǎng)中注入水在平面上能夠有效地動(dòng)用整個(gè)井網(wǎng)單元的原油儲(chǔ)量，改善采用常規(guī)直井注采井網(wǎng)采油時(shí)在注采井之間由于注水波及范圍小而形成的“死油區(qū)”，從而提高油層的動(dòng)用程度。但在靠近井筒附近，流線較為雜亂，流動(dòng)不規(guī)則，說(shuō)明井筒附近由于多分支井筒影響出現(xiàn)分支干擾現(xiàn)象。

另外，從圖8可以看出，魚(yú)骨井趾端區(qū)域壓力梯度相對(duì)較大，這是由于該區(qū)域井筒分支較多，壓力下降較快，從而導(dǎo)致油水運(yùn)動(dòng)速度較快。從圖9可以看出，流體從注水井到采油井運(yùn)移過(guò)程中，注入水沿流線方向上的流體分布均勻，流體的滲流速度基本相同，油水前緣呈扇型，說(shuō)明注入水推進(jìn)均勻，與傳統(tǒng)直井采油相比，油水前緣突進(jìn)現(xiàn)象得到有效抑制。

圖9 水平注采井網(wǎng)流線分布

由直井注水魚(yú)骨井采油的注采井網(wǎng)組合流線場(chǎng)和壓力場(chǎng)的分布可以看出，該注采井網(wǎng)組合方式注入水波及系數(shù)較高，注入水波及范圍大，無(wú)死油區(qū)，能夠有效增加可采儲(chǔ)量，提高油藏的最終采收率。但是由于受魚(yú)骨井井型參數(shù)的影響，魚(yú)骨井近井地帶滲流特征呈現(xiàn)明顯的非對(duì)稱性，對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果存在明顯影響。因此，可以通過(guò)對(duì)魚(yú)骨井井型參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲得較好的注水開(kāi)發(fā)效果。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)主井筒長(zhǎng)度、分支長(zhǎng)度、分支角度與魚(yú)骨井見(jiàn)水時(shí)間成正相關(guān)關(guān)系，分支間距與魚(yú)骨井見(jiàn)水時(shí)間呈反相關(guān)關(guān)系。另外，魚(yú)骨井井型參數(shù)都存在某一合理值，并非魚(yú)骨井主井筒長(zhǎng)度、分支角度及分支長(zhǎng)度越大、分支間距越小，開(kāi)發(fā)效果越好。

(2)對(duì)魚(yú)骨井見(jiàn)水時(shí)間及含水上升速度影響最大的因素是主井筒長(zhǎng)度，其次為分支長(zhǎng)度和單位長(zhǎng)度分支數(shù)，而分支角度影響較小。由于分支角度影響較小，從鉆井技術(shù)角度而言，在目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)大角度鉆井的情況下，采用小分支角度魚(yú)骨井對(duì)開(kāi)發(fā)效果沒(méi)有明顯的影響。

(3)魚(yú)骨井采油可以改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果，但由于魚(yú)骨井井型導(dǎo)致滲流場(chǎng)呈現(xiàn)出一定的非對(duì)稱性分支井筒趾端滲流快，有可能造成一定程度的油水前緣快速推進(jìn)，影響注水開(kāi)發(fā)效果。因此，有必要根據(jù)魚(yú)骨井井型參數(shù)對(duì)注采井網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，弱化甚至消除由魚(yú)骨井井型自身因素對(duì)開(kāi)發(fā)指標(biāo)的不利影響，改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。

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Impact of fishbone well structure on production performance

SUN Ming1，YANG Yin－shan2，ZHU Hong－yu3，WANG Li4
(1．China University of Mining＆ Technology，Beijing，100083，China;2．Qinghai Oilfield Company，PetroChina，Dunhuang，Gansu 736202，China;3．Henan Oilfield Company，SINOPEC，Nanyang，Henan 473132，China;4．Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning 124010，China)

Fishbone well can increase contact area with reservoir and improve development effect．However，it is difficult to forecast development indices such as water breakthrough time，water cut changes and water cut increase rate as affected by parameters of fishbone well structure and flooding pattern．Based on numerical simulation，this paper studies the impact of the flooding pattern of vertical injector and fishbone producer on production performance，and introduces the flooding streamline distribution，pressure field distribution and water cut increasing trend of this flooding pattern．The study has an instructive significance to oilfield development．

fishbone well;water flooding;well structure;reservoir simulation;streamline simulation

TE355.6

A

1006－6535(2012)02－0062－04

20110409;改回日期：20110930

國(guó)家“十一五”油氣重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”(2008ZX05009－004－03)

孫明(1970－)，男，高級(jí)工程師，1994年畢業(yè)于西南石油學(xué)院油藏工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事油氣田勘探開(kāi)發(fā)研究工作。

編輯孟凡勤