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1、水平井产能预测及动态分析研究,姓 名：吕广忠电 话：8715985E-mail:单 位：地科院断低室,前 言,水平井技术作为老油田调整挖潜提高采收率、新油田产能建设实现少井高效开发的一项重要技术，于90年在我局开始应用，经过“八五”科技攻关和“九五”、“十五”期间的不断发展完善，已形成了一套比较成熟的配套技术系列并得到了广泛的推广应用。为准确地预测水平井的产能和进行水平井动态分析，本专题就这两个方面进行了详细的研究。,二、水平井动态分析,一、胜利油区水平井发展概况及现状,一、水平井产能预测研究,提纲,三、下一步发展趋势,通过渗流力学理论推导得到，适应不同类型油藏水平井产能计算，是一种半定量方法
2、。,水平井产能预测发展历程,借鉴同类型油藏开发经验对水平井产能进行预测，准确度低。,一、水平井产能预测研究,特点：考虑全面、预测准确！,预测准确,可较准确的计算水平井产能。,（一）类比法,如在复杂断块油田中新设计辛151-平7井，其水平段长度200m、原油地下粘度66mPas、孔隙度30%、有效厚度15m、原油地下密度0.84g/cm3、水平与垂直渗透率比值1.5，通过聚类计算将其归到第二类中，由此可以预测出其可采储量4万吨左右、初始日产30-40t/d左右；2002年3月投产,实际初期日产37t，,不同完井方式,不同油藏类型,不同泄油体,考虑摩擦阻力,多分支水平井,（二）公式法,Giger,
3、Borisov,Joshi,Renard&Dupuy,应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动.,应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动,应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动,应用条件:裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动,不同完井方式下水平井产能预测,1、理性裸眼水平井产能预测,不同完井方式下水平井产能预测,1、理性裸眼水平井产能预测,为考虑实际水平井眼的偏心距以及储层的各向异性的影响，对Joshi公式进行了改进，得到如下产能预测公式。,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。,不同完井方式下水平井产能预测,1、理性裸眼
4、水平井产能预测,-储层各向异性系数，,-水平井眼偏心距，m,1、自然产能的预测；2、研究偏心距对产能的影响，也就是水平井在地层中不同位置对产能的影响；3、研究水平井段长度对产能的影响。,应用条件:射孔完井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动,不同完井方式下水平井产能预测,2、射孔完井方式的产能预测,Shd：为裸眼水平井的钻井损害表皮系数,Shp-射孔水平井的射孔损害表皮系数,应用条件 绕丝管完井，等厚、均质、无限大油藏、单相流动,不同完井方式下水平井产能预测,3、绕丝筛管完井方式的产能预测,SS为套管内自然充填砂层的表皮系数,Shd为水平井的钻井损害表皮系数；,应用 条 件:套管预充填砾石筛管完
5、井，等厚、均质、无限大油藏、单相流动,不同完井方式下水平井产能预测,4、砾石充填完井方式的产能预测,应用 条 件 金属纤维筛管完井，等厚、均质、无限大油藏、单相流动,不同完井方式下水平井产能预测,5、金属纤维筛管完井方式的产能预测,应 用 实 例,不同完井方式下水平井产能预测,由于存在地层损害和射孔损害，使得射孔完井的产能比天然产能低21.66；井下砾石充填后其产能又比射孔完井低7.9；管内绕丝筛管完井比射孔完井低9.06；管内预充填砾石筛管完井中，由于双层筛管的影响，使其产能比射孔完井低17.86。,不同完井方式,不同油藏类型,不同泄油体,考虑摩擦阻力,多分支水平井,考虑了6种典型情况：1、
6、封闭外边界油藏水平井产能预测 2、定压外边界油藏水平井产能预测 3、底水油藏水平井产能预测 4、气顶油藏水平井产能预测 5、边水油藏水平井产能预测 6、溶解气驱油藏水平井预测,不同油藏类型水平井产能预测,不同油藏类型水平井产能预测,底水油藏,应用 条 件:排式水平井，顶部为封闭边界，底部为底水;,不同油藏类型水平井产能预测,边水油藏,应用 条 件:1)水平井位于油藏中央位置，距纵切面上左右两个边部距离b相等，且b;h;油藏上下都是封闭边界，只在边部有水驱动;2)或用于水平生产井和注水井交替排列的无穷井列情况，注采井相互对应。,溶解气驱油藏,气顶油藏,不同油藏类型水平井产能预测,2、附加阻力因子
7、,1、局部穿透因子,不同油藏类型水平井产能预测,为说明油藏类型对产能预测的影响，以桩斜136P1井为例，该水平井为一底水油藏的水平井。右图为不考虑井筒压降条件下，不同公式计算水平井产量初产情况。说明公式是合理的、正确的。,不同油藏类型水平井产能预测,不同类型油藏产能计算与实际对比,不同油藏类型水平井产能预测,不同完井方式,不同油藏类型,不同泄油体,考虑摩擦阻力,多分支水平井,应用条件：箱形油藏，封闭边界，裸眼完井,箱形泄油体示意图,不同泄油体下水平井产能预测,1、箱形泄油体条件下的产能预测,应用条件：油层厚度远远小于水平井长度，且泄油体为一回转椭圆体的薄油层，油层各向同性，油井处于油层中部。,
8、而对于各向异性的地层，假设水平方向的渗透率是相同的，可采用以下公式计算:,不同泄油体下水平井产能预测,2、回转椭圆体薄油层的产能公式,不同泄油体下水平井产能预测,3、无限大平板泄油体的产能公式,4、圆柱泄油体的产能公式,不同完井方式,不同油藏类型,不同泄油体,考虑摩擦阻力,多分支水平井,假设条件：（1）沿井长单位长度采油指数相等；（2）仅考虑摩擦引起的压力损失；,水平井示意图,考虑井筒摩阻条件下水平井产能预测,1、水平井井筒模型,（1）油藏内流动的数学模型。沿水平井任意位置的井产量,（2）井筒内压降,（3）井筒体积流量平衡,考虑井筒摩阻条件下水平井产能预测,2、耦合模型,（1）水平井井筒内为层
9、流,水平井产量,（2）水平井井筒内为紊流,水平井产量,基本方程,基本方程,考虑井筒摩阻条件下水平井产能预测,3、不同流动条件下计算方法,井筒内产量变化:井筒流量从井筒指端到根端呈不断增加的趋势。,井筒内压力变化:井筒指端压力变化较小，根端压力变化大。主要是越靠近根端，主流质量流量越大，摩擦引起的压力损失和从油藏流入井筒引起的压力损失越大。,水平井段不同位置处的产量变化关系,考虑井筒摩阻条件下水平井产能预测,不同完井方式,不同油藏类型,不同泄油体,考虑摩擦阻力,多分支水平井,水平井布在油层中部,水平井布在油层中任意位置,Sht任意完井方式下N分支水平井的总表皮系数，小数,考虑井筒摩阻条件下水平井
10、产能预测,1、N分支水平井（理想裸眼完井）的产能预测,2、N分支水平井任意完井方式的产能 预测,（三）数值模拟法,目前处理方法是将井筒的压降方程和油藏渗流方程耦合在一起，联立求解，得到井筒不同水平段的井底流压。,（三）数值模拟法,水平井产能预测数值模拟方法,1、产能预测对比,从对比表可以看出，对于高产水平井，自研软件预测的产量要远高于解析法预测的产量，其与实际的符合程度较高。,水平井产能预测数值模拟方法,2、应用情况,下表列出了不同油藏条件下，利用自研软件在产能预测方面的应用情况（45口井），从相对误差看，自研软件预测的结果和实际的符合程度高。从另一个方面也说明了产量公式的改进、压力损失的计算
11、和耦合方法是正确的。,水平井产能预测数值模拟方法,3、单井对比情况,桩136-P1产油对比曲线,桩136-P1含水率对比曲线,从桩136P1的产油和含水率对比曲线可以看出：该水平井利用自研软件预测的结果与实际基本一致。,提纲,一、胜利油区水平井发展概况及现状,一、水平井产能预测研究,三、下一步发展趋势,二、水平井动态分析,二、水平井动态分析,压力分布及渗流特征,水平井流入动态分析,水平井产量递减分析,含水上升规律研究,开发过程参数动态管理,水平井水淹模式,1）无限油藏 2）封闭油藏 3）恒压边界油藏,水平井压力分布及渗流特征,（1）纯井筒储存效应 这一段的特征和直井相同，在压力及导数与时间的双
12、对数图上，表现为斜率为45的直线。,无因次压降及压力导数表达式：,CDe2S=104LD=10ZwD=0.5,hD=50,100,200,pD,pD,tD/CD,油藏厚度对水平井压力动态的影响,纯井筒斜率为1,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征,（2）早期垂向径向流 在压力导数曲线上表现为水平直线段，值为1/4LD。,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征,早期垂向径向流的流线分布特征,（3）早期线性流 在压力导数曲线上，表现为1/2斜率的直线。,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征,早期线性流的流线分布特征,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征
13、,（4）晚期水平径向流 在压力导数曲线，为数值等于0.5的水平直线段。,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征,晚期水平径向流的流线分布特征,1、无限油藏,水平井压力分布及渗流特征,出现五个特征段，前四个与无限油藏相同，增加了边界反映之后的拟稳定流动阶段。,2、封闭油藏,水平井压力分布及渗流特征,出现五个特征段，前四个与无限油藏相同，但增加了恒压外边界反映后压力导数下掉的特征段。,3、恒压边界油藏,水平井压力分布及渗流特征,纯56平2水平井压力与时间的关系曲线,恒压边界油藏中水平井压力及压力导数典型曲线1,利用纯56平2水平井实测压力绘制的压力与时间及压力导数与时间的关系曲线，从图中可以看出：
14、恒压外边界油藏的理论曲线和实测曲线具有较好的吻合程度，认为该油井边界为定压边界，从油田的实际观察可以知道，该油田为边底水活跃。因而该理论对油田的实际生产有指导作用。,理论曲线与现场试井曲线对比,水平井压力分布及渗流特征,压力分布及渗流特征,水平井流入动态分析,水平井产量递减分析,含水上升规律研究,开发过程参数动态管理,水平井水淹模式,水平井的生产系统由三部分组成，第一部分为油藏渗流系统，第二部分为水平井井筒中的流动系统，第三部分为直井段和倾斜段组成的流动系统。对水平井生产系统的分析应该考虑这三部分系统的共同作用，即三部分系统的耦合作用。,水平井流入动态（IPR）分析,对于直井段和倾斜段组成的流
15、动系统，其压力梯度表达式为：,水平井流入动态（IPR）分析,在14cm的管径下，水平井的合理产量为696.2m3/d，井底流压为12.5MPa。,水平井流入动态（IPR）分析,垂直管段和水平方向的夹角为65，井口压力4MPa，水平井井深1200m，垂直段油管内径分别为14、20、26cm,压力分布及渗流特征,水平井流入动态分析,水平井产量递减分析,含水上升规律研究,开发过程参数动态管理,水平井水淹模式,1）单井产量递减分析方法 2）全油藏产量递减分析方法 3）产量预测的经验统计方法,水平井产量递减分析,（1）数学模型,1、单井产量递减分析方法,水平井产量递减分析,（2）数学模型解,水平方向无限
16、大的垂向边界平板型封闭油藏,垂向边界平板型封闭，水平方向圆形封闭的油藏,1、单井产量递减分析方法,水平井产量递减分析,（3）产量递减曲线,产量递减曲线算法,1、单井产量递减分析方法,水平井产量递减分析,（4）产量递减曲线的影响因素分析,当水平井段长度较大时，在生产初期产量递减较快，随着生产时间增加水平井产量递减缓慢；水平井产量与累积产量的曲线关系与水平井产量递减曲线类似。,1、单井产量递减分析方法,水平井产量递减分析,无限油藏水平井产量递减曲线,无限油藏水平井累积产量与产量关系曲线,当油藏中的流动达到拟稳态时，水平井的产量急剧下降，而随着供油区域的增大，水平井的产量变化将趋于无限油藏情形；水平
17、井产量与累积产量的关系曲线与水平井产量递减曲线类似。,（4）产量递减曲线的影响因素分析,1、单井产量递减分析方法,水平井产量递减分析,封闭油藏水平井产量递减曲线,封闭油藏水平井累积产量与产量关系,（1）指数递减（n=0）,产量与时间的关系：,累积产量与产量的关系：,2、水平井开发的全油藏产量递减分析方法,水平井产量递减分析,（2）双曲递减（0n1）,产量与时间的关系：,累积产量与产量的关系：,2、水平井开发的全油藏产量递减分析方法,水平井产量递减分析,（3）衰竭递减（n=0.5）,产量与时间的关系：,累积产量与产量的关系：,2、水平井开发的全油藏产量递减分析方法,水平井产量递减分析,（1）水平
18、井的产量与地下原油流度的关系,1ogqo=0.7616141og（K/o）+2.851748,（2）水平井采油强度与地下原油流度的关系,1ogJs=0.5252631og（K/o）+0.351449,（3）水平井的产量与单井控制面积的关系,1ogqo=1.095133logA-3.492648,3、产量预测的经验统计方法,水平井产量递减分析,压力分布及渗流特征,水平井流入动态分析,水平井产量递减分析,含水上升规律研究,开发过程参数动态管理,水平井水淹模式,1、无水产油期长,水平井含水上升规律研究,无水产油,水平井钻穿油层长度长，增加了与油层的接触面积；同时在保持与垂直井相同的产量下，大大降低井
19、筒附近的生产压差和流体流动速度，从而减缓了底、边水的锥进速度。,2、低含水期水平井的产量变化受油嘴的控制，含水上升缓慢,水平井含水上升规律研究,对于不产水的自喷井来说，油井的产量与油嘴、油压、气油比有关，国内外对直井作了大量的统计工作，得到的经验公式如下,c：油嘴系数Pt：油压D：油嘴半径R：气油比,3、中、高含水期含水上升速度快（20fw80%）,水平井含水上升规律研究,水平井在中、高含水期含水上升速度加快，就整个含水上升规律而言，水平井含水期的开发效果要明显好于直井。,压力分布及渗流特征,水平井流入动态分析,水平井产量递减分析,含水上升规律研究,开发过程参数动态管理,水平井水淹模式,水平井
20、水淹模式,点状水淹模式（单点见水）,水淹模式示意图,线状水淹（多点同时见水）,1、线状水淹模式,水平井水淹模式,储层物性好、非均质程度弱、油水粘度比低、水平段较长、生产压差小的水平井，一般符合线状水淹模式（多点同时见水），水平井一旦见水就意味着水平段各部位多点同时见水，形成线状水淹,水淹模式：底水沿平行水平段方向，以边底水均匀推进为主，油水界面抬升相对均匀，当整体油水界面抵达水平段后，水侵才开始超覆到水平段上部,1、线状水淹模式,水平井水淹模式,底水均匀线状推进油水界面均匀抬升水脊现象不明显无水采油期长，无水采收率高水平段多点同时见水，见水后含水率迅速上升，产油量递减严重后期生产潜力小,2、点
21、状水淹模式,水平井水淹模式,边底水油藏、非均质程度强、物性较差、油水粘度比高、水平段较短、生产压差大的水平井，一般符合点状水淹模式（多点不同时间见水或单点见水.,水平井水淹模式,2、点状水淹模式,边底水以水脊等推进，无水采收率和无水累积产油较低；见水后含水上升慢，含水采油期较长；剩余油多，后期生产潜力大。,压力分布及渗流特征,水平井流入动态分析,水平井产量递减分析,含水上升规律研究,开发过程参数动态管理,水平井水淹模式,夹层厚度2m,中9-平9井初期生产压差1.5MPa，含水上升快，生产压差控制在0.5-0.8MPa后，含水稳定。中17-平509夹层厚度大，轨迹控制好，射孔井段距顶1.3m，投
22、产后液量过高（合理液量40m3/d），含水上升较快。,中9-平9井日度开采曲线,开发过程中的动态管理,1、初期控制液量，减缓含水上升速度,采用油藏工程理论计算、数值模拟等手段并结合实际生产经验，进行水平井合理生产参数研究，确定合理的提液时机。初期应将生产压差控制在极限压差之内，液量一般控制30-60m3/d，提液时机一般在含水达到90%时较合理。,临2块水平井不同阶段含水上升率,临2块水平井不同阶段采液强度,2、制定合理的生产参数，提高水平井开发效果,开发过程中的动态管理,临2平7井末端初期日液90m3/d，含水上升快，7个月含水上升65.7%，月含水上升速度9.4%，提液后有效期10个月，增
23、油5692t，平均日增油19t；中段初期日液30m3/d，18个月含水上升74.5%，月含水上升速度4.1%，提液后有效期18个月，已增油6469t，平均日增油12t，目前仍有效。,临2平7井采油曲线,2、制定合理的生产参数，提高水平井开发效果,开发过程中的动态管理,裂缝性油藏的基质岩块系统向裂缝系统供油速度慢，采液强度过高，可能会引起裂缝系统压力下降较快，导致裂缝闭合从而破坏储层，造成产能迅速递减；对于底水较活跃的储层，还会引起底水沿高角度缝快速锥进，造成含水上升过快。而低采液强度能够减缓递减、延长无水采油期，提高采收率。商741-平1与邻井商74-8对比，商74-8初期采液强度大，地层渗透
24、性变差，末期日液不到2m3，动液面将到1000m以下。,水平井与直井开发效果对比曲线,3、控制采液强度，减缓油井递减速度,开发过程中的动态管理,虽然优化了水平井的生产参数，但实际生产过程中，现场往往因为产量的原因不能严格遵守，措施不合理，造成一些水平井的潜力不能完全发挥。,2003.3：日油10t，含水95.4%，过早上返。,2003.13：日油8.5t，含水63.4%，提液幅度过大，含水上升快。,封隔器卡封不严，形成层间干扰，提液无效。,有效期9个月，增油4400t,4、加强生产管理，保持水平井的开发效果,开发过程中的动态管理,三、下一步发展趋势,三、下一步发展趋势,提纲,一、胜利油区水平井发展概况及现状,一、水平井产能预测研究,二、水平井动态分析,三、下一步发展趋势,随着水平井投产数目和适合水平井开发油藏类型的增多，利用神经网络对水平井产能进行预测将有利于预测精度的提高。,三、下一步发展趋势,多分支水平井应用规模的扩大，促进了多分支水平井产能预测和动态分析进一步发展和完善。,三、下一步发展趋势,随着对低渗透油藏渗流规律的进一步细化研究，低渗透油藏水平井产能预测技术会进一步完善。,三、下一步发展趋势,基于微机群的水平井数值模拟技术的发展，为水平井动态跟踪提供了良好的技术平台。,恳请批评指正！,
