射孔完井水平氣井產能影響因素評價

張超　李磊　梁繼文　楊仲涵　鄭浩鵬　葛俊瑞

摘 要：射孔完井是水平氣井重要的完井方式，該文研究了射孔密度、射孔深度、孔眼半徑和布孔方式4個關鍵參數，揭示了射孔參數對表皮系數、水平氣井產能的影響規律。通過實例計算結果表明，射孔密度、射孔深度的增大有利于降低水平井表皮系數，增加氣井產能，特別當射孔深度大于鉆井損害帶半徑時，增產效果明顯。孔眼半徑對表皮系數和氣井產能影響不大。

關鍵詞：水平井 射孔完井 產能 影響因素

中圖分類號：TE328 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0081-04

水平井在油氣田開發中應用日益廣泛，可增加儲層泄油面積，提高油氣產量，國內外成功的水平井產量是直井的4～6倍[1]，取得了良好的應用效果。射孔完井方式在水平井開發中應用較為廣泛，通過射穿套管、水泥環直到地層，在井筒與儲層之間建立流體通道。儲層流體通過射孔孔眼進入井筒，水平井的產能主要受油藏參數、射孔參數和污染參數的影響，多因素共同作用導致水平井的產能計算較為復雜[2]。該文根據水平氣井射孔完井表皮系數和產能計算模型，分析了射孔參數的影響規律。

1 射孔完井水平氣井產能計算模型

水平井采用射孔完井時，將給儲層帶來不可避免的射孔損害，引起產能低于儲層自然產能。射孔損害主要表現為儲層打開程度不完善，流體在井眼附近處流動出現彎曲、聚集等現象引起的附加壓降，同時孔眼形成過程中，孔眼周圍的巖石被壓實造成滲透率降低，引起井底附加壓降。

目前針對射孔完井水平氣井產能方面的研究，一般不考慮水平段的附加壓降損失，部分研究中雖考慮了壓降，但只有水平段的摩擦壓降。而射孔孔眼處流體的加速引起的損失、孔眼處流體進入水平段產生的混合壓力損失，這兩種壓降損失將影響射孔完井的表皮系數，進而影響水平氣井產能。

2 表皮系數計算模型

水平氣井的產能與表皮系數關系緊密，其中包括鉆井污染表皮系數、裸眼水平井的鉆井損害表皮系數和水平井射孔損害表皮系數。其中采用孔眼幾何表皮系數、射孔壓實損害表皮系數來表達射孔孔眼處流體的加速引起的壓降、孔眼處流體進入水平段產生的壓降。

2.1 鉆井污染表皮系數

鉆井時通過DST測試獲得地層資料，地層資料的解釋和分析獲得鉆井污染表皮系數的值。

2.2 裸眼水平井的鉆井損害表皮系數

3 產能影響因素分析

井位確定后氣藏參數和鉆井污染參數均已確定，影響水平井射孔完井產能的因素主要為射孔參數，包括射孔密度、射孔深度、孔眼半徑、相位角等，分別分析不同參數的影響規律，為優選射孔參數提供科學依據。

取一口實際水平氣井數據，對射孔完井的產能進行預測和分析。氣藏參數為：油層有效厚度m，油層水平方向um2，垂向的滲透率um2，天然氣粘度MPa·s，水平段長度 m，井眼半徑m，鉆井損害帶滲透率um2，鉆井損害帶半徑 m，溫度，偏差系數。計算中未考慮鉆井污染表皮系數。

3.1 射孔密度

射孔密度對表皮系數、產量的影響如圖1、圖2所示。隨著射孔密度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數減小，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量增加。這是因為射孔密度的增加擴大了井筒和儲層的接觸面積。

3.2 射孔深度

射孔深度對表皮系數、產量的影響如圖3、圖4所示。隨著射孔深度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增加，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量逐漸增加。當射孔深度小于鉆井損害帶半徑0.3 m時，產量較低；當射孔深度超過0.3 m后，產量得到了明顯提高。

3.3 孔眼半徑

孔眼半徑對表皮系數、產量的影響如圖5、圖6所示。隨著孔眼半徑的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數減小，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量稍有增加。孔眼半徑從0.01 m增加到0.02 m，產量僅增加10.8%，其影響作用較小。

3.4 布孔方式

布孔方式（射孔相位角）對表皮系數、產量的影響如圖7、圖8所示。通過對0 °、45 °、60 °、90 °、120 °、180 °六種射孔相位角的計算可知，60 °相位角時水平井裸眼鉆井產生的表皮系數最小，水平井射孔損害表皮系數最小，總表皮系數也最小，氣井的產量達到最高。

4 結語

（1）水平氣井采用射孔完井方式時，射孔密度、射孔深度、射孔孔眼半徑和射孔相位角都是重要的影響因素，其中射孔孔眼半徑的影響相對較小。

（2）射孔密度、射孔深度的增加會提高井筒與儲層流體的接觸面積，有利于降低表皮系數，增加水平氣井的產量。

（3）射孔孔眼半徑的增加可以降低表皮系數，增加水平氣井的產量，但其影響程度較小，當孔眼半徑增大到一定程度后，作用效果已不明顯。

（4）射孔相位角對表皮系數和產量的影響規律不明顯，文中實例采用60°射孔相位角時能夠獲得最好的產能。

參考文獻

[1] 祝金利，李德海，姜漢橋，等.影響水平井射孔完井產能的多因素分析[J].西南石油大學學報，2008，30（2）：97-100.

[2] 李賓元，稅其達，廖潤康.水平井完井與防砂[M].四川成都：成都科技大學出版社，1994.

[3] 竇宏恩.預測水平井產能的一種新方法[J].石油鉆采工藝，1996，18（1）：76-78.

[4] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井不同完井方式下產能預測方法研究[J].特種油氣藏，2006，13（1）：60-63.

[5] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井完井總表皮系數計算新方法[J].鉆采工藝，2006，29（2）：10-13.

[6] 董長銀，武龍，王愛萍，等.不同完井方式水平井表皮系數及產能評價新方法[J].特種油氣藏，2009，16（6）：77-81.

[7] 曾文廣，米強波.水平井射孔完井表皮系數分解計算方法[J].鉆井液與完井液，2005，22（S1）：105-106.endprint

摘 要：射孔完井是水平氣井重要的完井方式，該文研究了射孔密度、射孔深度、孔眼半徑和布孔方式4個關鍵參數，揭示了射孔參數對表皮系數、水平氣井產能的影響規律。通過實例計算結果表明，射孔密度、射孔深度的增大有利于降低水平井表皮系數，增加氣井產能，特別當射孔深度大于鉆井損害帶半徑時，增產效果明顯。孔眼半徑對表皮系數和氣井產能影響不大。

關鍵詞：水平井 射孔完井 產能 影響因素

中圖分類號：TE328 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0081-04

水平井在油氣田開發中應用日益廣泛，可增加儲層泄油面積，提高油氣產量，國內外成功的水平井產量是直井的4～6倍[1]，取得了良好的應用效果。射孔完井方式在水平井開發中應用較為廣泛，通過射穿套管、水泥環直到地層，在井筒與儲層之間建立流體通道。儲層流體通過射孔孔眼進入井筒，水平井的產能主要受油藏參數、射孔參數和污染參數的影響，多因素共同作用導致水平井的產能計算較為復雜[2]。該文根據水平氣井射孔完井表皮系數和產能計算模型，分析了射孔參數的影響規律。

1 射孔完井水平氣井產能計算模型

水平井采用射孔完井時，將給儲層帶來不可避免的射孔損害，引起產能低于儲層自然產能。射孔損害主要表現為儲層打開程度不完善，流體在井眼附近處流動出現彎曲、聚集等現象引起的附加壓降，同時孔眼形成過程中，孔眼周圍的巖石被壓實造成滲透率降低，引起井底附加壓降。

目前針對射孔完井水平氣井產能方面的研究，一般不考慮水平段的附加壓降損失，部分研究中雖考慮了壓降，但只有水平段的摩擦壓降。而射孔孔眼處流體的加速引起的損失、孔眼處流體進入水平段產生的混合壓力損失，這兩種壓降損失將影響射孔完井的表皮系數，進而影響水平氣井產能。

2 表皮系數計算模型

水平氣井的產能與表皮系數關系緊密，其中包括鉆井污染表皮系數、裸眼水平井的鉆井損害表皮系數和水平井射孔損害表皮系數。其中采用孔眼幾何表皮系數、射孔壓實損害表皮系數來表達射孔孔眼處流體的加速引起的壓降、孔眼處流體進入水平段產生的壓降。

2.1 鉆井污染表皮系數

鉆井時通過DST測試獲得地層資料，地層資料的解釋和分析獲得鉆井污染表皮系數的值。

2.2 裸眼水平井的鉆井損害表皮系數

3 產能影響因素分析

井位確定后氣藏參數和鉆井污染參數均已確定，影響水平井射孔完井產能的因素主要為射孔參數，包括射孔密度、射孔深度、孔眼半徑、相位角等，分別分析不同參數的影響規律，為優選射孔參數提供科學依據。

取一口實際水平氣井數據，對射孔完井的產能進行預測和分析。氣藏參數為：油層有效厚度m，油層水平方向um2，垂向的滲透率um2，天然氣粘度MPa·s，水平段長度 m，井眼半徑m，鉆井損害帶滲透率um2，鉆井損害帶半徑 m，溫度，偏差系數。計算中未考慮鉆井污染表皮系數。

3.1 射孔密度

射孔密度對表皮系數、產量的影響如圖1、圖2所示。隨著射孔密度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數減小，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量增加。這是因為射孔密度的增加擴大了井筒和儲層的接觸面積。

3.2 射孔深度

射孔深度對表皮系數、產量的影響如圖3、圖4所示。隨著射孔深度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增加，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量逐漸增加。當射孔深度小于鉆井損害帶半徑0.3 m時，產量較低；當射孔深度超過0.3 m后，產量得到了明顯提高。

3.3 孔眼半徑

孔眼半徑對表皮系數、產量的影響如圖5、圖6所示。隨著孔眼半徑的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數減小，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量稍有增加。孔眼半徑從0.01 m增加到0.02 m，產量僅增加10.8%，其影響作用較小。

3.4 布孔方式

布孔方式（射孔相位角）對表皮系數、產量的影響如圖7、圖8所示。通過對0 °、45 °、60 °、90 °、120 °、180 °六種射孔相位角的計算可知，60 °相位角時水平井裸眼鉆井產生的表皮系數最小，水平井射孔損害表皮系數最小，總表皮系數也最小，氣井的產量達到最高。

4 結語

（1）水平氣井采用射孔完井方式時，射孔密度、射孔深度、射孔孔眼半徑和射孔相位角都是重要的影響因素，其中射孔孔眼半徑的影響相對較小。

（2）射孔密度、射孔深度的增加會提高井筒與儲層流體的接觸面積，有利于降低表皮系數，增加水平氣井的產量。

（3）射孔孔眼半徑的增加可以降低表皮系數，增加水平氣井的產量，但其影響程度較小，當孔眼半徑增大到一定程度后，作用效果已不明顯。

（4）射孔相位角對表皮系數和產量的影響規律不明顯，文中實例采用60°射孔相位角時能夠獲得最好的產能。

參考文獻

[1] 祝金利，李德海，姜漢橋，等.影響水平井射孔完井產能的多因素分析[J].西南石油大學學報，2008，30（2）：97-100.

[2] 李賓元，稅其達，廖潤康.水平井完井與防砂[M].四川成都：成都科技大學出版社，1994.

[3] 竇宏恩.預測水平井產能的一種新方法[J].石油鉆采工藝，1996，18（1）：76-78.

[4] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井不同完井方式下產能預測方法研究[J].特種油氣藏，2006，13（1）：60-63.

[5] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井完井總表皮系數計算新方法[J].鉆采工藝，2006，29（2）：10-13.

[6] 董長銀，武龍，王愛萍，等.不同完井方式水平井表皮系數及產能評價新方法[J].特種油氣藏，2009，16（6）：77-81.

[7] 曾文廣，米強波.水平井射孔完井表皮系數分解計算方法[J].鉆井液與完井液，2005，22（S1）：105-106.endprint

摘 要：射孔完井是水平氣井重要的完井方式，該文研究了射孔密度、射孔深度、孔眼半徑和布孔方式4個關鍵參數，揭示了射孔參數對表皮系數、水平氣井產能的影響規律。通過實例計算結果表明，射孔密度、射孔深度的增大有利于降低水平井表皮系數，增加氣井產能，特別當射孔深度大于鉆井損害帶半徑時，增產效果明顯。孔眼半徑對表皮系數和氣井產能影響不大。

關鍵詞：水平井 射孔完井 產能 影響因素

中圖分類號：TE328 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0081-04

水平井在油氣田開發中應用日益廣泛，可增加儲層泄油面積，提高油氣產量，國內外成功的水平井產量是直井的4～6倍[1]，取得了良好的應用效果。射孔完井方式在水平井開發中應用較為廣泛，通過射穿套管、水泥環直到地層，在井筒與儲層之間建立流體通道。儲層流體通過射孔孔眼進入井筒，水平井的產能主要受油藏參數、射孔參數和污染參數的影響，多因素共同作用導致水平井的產能計算較為復雜[2]。該文根據水平氣井射孔完井表皮系數和產能計算模型，分析了射孔參數的影響規律。

1 射孔完井水平氣井產能計算模型

水平井采用射孔完井時，將給儲層帶來不可避免的射孔損害，引起產能低于儲層自然產能。射孔損害主要表現為儲層打開程度不完善，流體在井眼附近處流動出現彎曲、聚集等現象引起的附加壓降，同時孔眼形成過程中，孔眼周圍的巖石被壓實造成滲透率降低，引起井底附加壓降。

目前針對射孔完井水平氣井產能方面的研究，一般不考慮水平段的附加壓降損失，部分研究中雖考慮了壓降，但只有水平段的摩擦壓降。而射孔孔眼處流體的加速引起的損失、孔眼處流體進入水平段產生的混合壓力損失，這兩種壓降損失將影響射孔完井的表皮系數，進而影響水平氣井產能。

2 表皮系數計算模型

水平氣井的產能與表皮系數關系緊密，其中包括鉆井污染表皮系數、裸眼水平井的鉆井損害表皮系數和水平井射孔損害表皮系數。其中采用孔眼幾何表皮系數、射孔壓實損害表皮系數來表達射孔孔眼處流體的加速引起的壓降、孔眼處流體進入水平段產生的壓降。

2.1 鉆井污染表皮系數

鉆井時通過DST測試獲得地層資料，地層資料的解釋和分析獲得鉆井污染表皮系數的值。

2.2 裸眼水平井的鉆井損害表皮系數

3 產能影響因素分析

井位確定后氣藏參數和鉆井污染參數均已確定，影響水平井射孔完井產能的因素主要為射孔參數，包括射孔密度、射孔深度、孔眼半徑、相位角等，分別分析不同參數的影響規律，為優選射孔參數提供科學依據。

取一口實際水平氣井數據，對射孔完井的產能進行預測和分析。氣藏參數為：油層有效厚度m，油層水平方向um2，垂向的滲透率um2，天然氣粘度MPa·s，水平段長度 m，井眼半徑m，鉆井損害帶滲透率um2，鉆井損害帶半徑 m，溫度，偏差系數。計算中未考慮鉆井污染表皮系數。

3.1 射孔密度

射孔密度對表皮系數、產量的影響如圖1、圖2所示。隨著射孔密度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數減小，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量增加。這是因為射孔密度的增加擴大了井筒和儲層的接觸面積。

3.2 射孔深度

射孔深度對表皮系數、產量的影響如圖3、圖4所示。隨著射孔深度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增加，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量逐漸增加。當射孔深度小于鉆井損害帶半徑0.3 m時，產量較低；當射孔深度超過0.3 m后，產量得到了明顯提高。

3.3 孔眼半徑

孔眼半徑對表皮系數、產量的影響如圖5、圖6所示。隨著孔眼半徑的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數減小，水平井射孔損害表皮系數減小，總表皮系數減小，氣井的產量稍有增加。孔眼半徑從0.01 m增加到0.02 m，產量僅增加10.8%，其影響作用較小。

3.4 布孔方式

布孔方式（射孔相位角）對表皮系數、產量的影響如圖7、圖8所示。通過對0 °、45 °、60 °、90 °、120 °、180 °六種射孔相位角的計算可知，60 °相位角時水平井裸眼鉆井產生的表皮系數最小，水平井射孔損害表皮系數最小，總表皮系數也最小，氣井的產量達到最高。

4 結語

（1）水平氣井采用射孔完井方式時，射孔密度、射孔深度、射孔孔眼半徑和射孔相位角都是重要的影響因素，其中射孔孔眼半徑的影響相對較小。

（2）射孔密度、射孔深度的增加會提高井筒與儲層流體的接觸面積，有利于降低表皮系數，增加水平氣井的產量。

（3）射孔孔眼半徑的增加可以降低表皮系數，增加水平氣井的產量，但其影響程度較小，當孔眼半徑增大到一定程度后，作用效果已不明顯。

（4）射孔相位角對表皮系數和產量的影響規律不明顯，文中實例采用60°射孔相位角時能夠獲得最好的產能。

參考文獻

[1] 祝金利，李德海，姜漢橋，等.影響水平井射孔完井產能的多因素分析[J].西南石油大學學報，2008，30（2）：97-100.

[2] 李賓元，稅其達，廖潤康.水平井完井與防砂[M].四川成都：成都科技大學出版社，1994.

[3] 竇宏恩.預測水平井產能的一種新方法[J].石油鉆采工藝，1996，18（1）：76-78.

[4] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井不同完井方式下產能預測方法研究[J].特種油氣藏，2006，13（1）：60-63.

[5] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井完井總表皮系數計算新方法[J].鉆采工藝，2006，29（2）：10-13.

[6] 董長銀，武龍，王愛萍，等.不同完井方式水平井表皮系數及產能評價新方法[J].特種油氣藏，2009，16（6）：77-81.

[7] 曾文廣，米強波.水平井射孔完井表皮系數分解計算方法[J].鉆井液與完井液，2005，22（S1）：105-106.endprint