水平井變密度射孔技術(shù)研究

杜小龍

（中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西西安 710000）

水平井變密度射孔技術(shù)研究

杜小龍

（中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西西安 710000）

為研究水平井變密度射孔技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)水平井變密度射孔技術(shù)基礎(chǔ)性模型研究，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用要點(diǎn)的總結(jié)，以期為油田開(kāi)發(fā)增產(chǎn)提供建設(shè)性意見(jiàn)。

水平井；變密度；射孔；產(chǎn)能

隨著社會(huì)的進(jìn)步與技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的直井鉆探技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)薄油層、稠油及其非常規(guī)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)。取而代之的是水平井、大尺度斜井、單井口多分支的分支井等鉆探技術(shù)，而井下工藝也隨之改進(jìn)。以水平井射孔完井技術(shù)為例，水力模型優(yōu)化與井下工具升級(jí)正給單井產(chǎn)量的提升給與幫助。基于此，本文對(duì)水平井變密度射孔技術(shù)展開(kāi)深入探討，為油田開(kāi)發(fā)增產(chǎn)提供建設(shè)性意見(jiàn)。

1 水平井變密度射孔技術(shù)研究

水平井因特殊的大斜度變軌工藝而逐步將井身鉆探至水平，通常在該種井筒內(nèi)其油液流動(dòng)方向存在壓力降，由油、氣、水組成的復(fù)合壓力降在長(zhǎng)水平段會(huì)誘發(fā)非均勻流動(dòng)，在油藏間的天然壓力差影響下，使下游流量發(fā)生總體增大式的復(fù)雜流動(dòng)，最終導(dǎo)致各射孔段出液量不均，通常在油氣藏低壓井筒部位下游能獲得高產(chǎn)，高壓上游端較小。特別是在一些高滲透性油氣藏和薄層油藏，注意并運(yùn)用好這些壓力降對(duì)后續(xù)開(kāi)采非常有幫助。而在我國(guó)相應(yīng)油氣田儲(chǔ)層中薄油層占絕大多數(shù)，具有底水和氣頂特征的油田數(shù)不勝數(shù)。若射孔不利，氣錐和水錐出現(xiàn)的概率很大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)[1]。針對(duì)此，通過(guò)合理射孔密度的設(shè)定將射孔孔眼的節(jié)流作用充分進(jìn)行組合運(yùn)用，科學(xué)控制井筒液量，保證均勻流動(dòng)，為穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)做好技術(shù)儲(chǔ)備。

水平井變密度射孔技術(shù)的核心在于復(fù)雜情況下的射孔模型研究。常規(guī)的射孔模型都是基于直井環(huán)境下展開(kāi)的，且為均勻射孔密度。而水平井由于出現(xiàn)較晚，井下情況復(fù)雜，其相應(yīng)的射孔模型研究也是在20世紀(jì)90年代才起步研究的，其相關(guān)基礎(chǔ)性積累還有待完善。

在該領(lǐng)域最早起步的是 1991 年 Landman 和 Goldthorpe 在常規(guī)井筒內(nèi)進(jìn)行的流體動(dòng)量守恒方程研究。在模型建立之初就考慮到了射孔的有效均質(zhì)油藏的達(dá)西流動(dòng)方程和水平井管中的流動(dòng)方程產(chǎn)生的現(xiàn)場(chǎng)誤差，所以將其耦合在一起，并獲取相應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合性修正，盡量減小擾動(dòng)誤差。簡(jiǎn)單勾勒出了水平井模擬管中混合液體井筒流動(dòng)壓力和速度變化剖面，最終通過(guò)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行不同產(chǎn)量與穩(wěn)產(chǎn)周期下的最優(yōu)的射孔分布，但僅限于室內(nèi)試驗(yàn)，并未現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)射孔方案。隨后 Landman 運(yùn)用當(dāng)時(shí)情況下的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)擬合模擬技術(shù)進(jìn)行了針對(duì)于特定工區(qū)內(nèi)的高滲、均質(zhì)和各向異性地層中不同井斜、孔密、孔相位和壓實(shí)帶破壞等情況下的產(chǎn)量公式擬合推算，得出了原始計(jì)算機(jī)式數(shù)學(xué)模型，并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工區(qū)論證了沿著井筒的孔密應(yīng)該有疏有密的分布這一經(jīng)驗(yàn)性成果。1993年，Marett 進(jìn)行了室內(nèi)研究結(jié)果的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在真實(shí)的水平井水平段井筒內(nèi)進(jìn)行了不同壓差下的孔密優(yōu)化，最終通過(guò)在距離井筒下游端足夠遠(yuǎn)的位置進(jìn)行射孔加密，驗(yàn)證了密度射孔能有效補(bǔ)充井筒壓降這一成果。隨后水平井變密度射孔技術(shù)開(kāi)始成體系性發(fā)展與運(yùn)用。如 1994年 Oseberg 油田就首創(chuàng)性設(shè)計(jì)了考慮射孔油相、單相流的流動(dòng)模型，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)射孔試驗(yàn)。最終得出該方案能有效控制油相環(huán)境下水平井筒內(nèi)的流動(dòng)剖面。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況下水平井變密度射孔注意要點(diǎn)

根據(jù)國(guó)外相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用研究，并通過(guò)多年的技術(shù)引進(jìn)與我國(guó)自身研究發(fā)展基礎(chǔ)上，在基于當(dāng)前井下工藝及其施工技術(shù)的革新幫助下，我國(guó)已經(jīng)形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成體系施工設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)控制要點(diǎn)。具體總結(jié)如下：

1）科學(xué)進(jìn)行射孔密度的預(yù)設(shè)能有效調(diào)節(jié)水平井生產(chǎn)剖面，保證其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。根據(jù)室內(nèi)核算與現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，施工前應(yīng)依據(jù)水平井完井方式、氣液總產(chǎn)量、井內(nèi)流體性質(zhì)和儲(chǔ)層性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水平井均勻的流入剖面以減緩可能出現(xiàn)的水氣錐進(jìn)，從而最終提高油藏的開(kāi)采效率，射孔密度從水平井趾端到跟端應(yīng)是逐漸減小。

2）若在同一個(gè)油藏環(huán)境與生產(chǎn)設(shè)計(jì)下，水平井變密度射孔的產(chǎn)量低于等密度射孔的產(chǎn)量，則能充分表明油藏條件好、底水差的油藏不適用變密度射孔，只有在油藏厚度較薄、底水氣頂能量充足的情況下，需要對(duì)水平井筒的流入剖面進(jìn)行控制時(shí)變密度射孔才具有經(jīng)濟(jì)性運(yùn)用價(jià)值。

3）水平井水平段的兩端受邊油藏的影響較為嚴(yán)重，其所在的位置產(chǎn)量較大，很難進(jìn)行人為剖面的控制，在進(jìn)行變密度射孔設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避射水平井的跟端和趾端。

4）地層滲透率和水平段長(zhǎng)度均是水平井變密度射孔設(shè)計(jì)中的重要影響因素，地層滲透率和水平段長(zhǎng)度的較小變化，能夠引起水平井射孔密度的急劇變化。

3 結(jié)束語(yǔ)

水平井工藝的運(yùn)用相比常規(guī)直井在各方面都具有一定優(yōu)勢(shì)，具體來(lái)說(shuō)其在遏制油井過(guò)早出水、提高單井產(chǎn)量、穩(wěn)產(chǎn)、限產(chǎn)、可持續(xù)開(kāi)采問(wèn)題上具有前瞻性。而水平井變密度射孔技術(shù)的運(yùn)用能有效克服儲(chǔ)層非均質(zhì)性、水平段井斜角變化、水平段內(nèi)摩擦損失等因素造成的單井產(chǎn)液剖面不均衡現(xiàn)象，為水平井的科學(xué)開(kāi)發(fā)做出了輔助性幫助。下步應(yīng)對(duì)復(fù)雜情況下的擾動(dòng)干擾模型進(jìn)行研究，進(jìn)一步優(yōu)化水平段射孔方案，使其更加匹配不同地質(zhì)條件下的水平井開(kāi)發(fā)。

[1] 李華 .水平井變密度射孔和分段射孔完井技術(shù)研究 [D].青島 ：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2008.

Study on Variable Density Perforation Technology in Horizontal Wells

Du Xiao-long

In order to study the development and application of variable-density perforation technology in horizontal wells，this paper summarizes the basic models of variable-density perforation technology in horizontal wells and summarizes them according to the experience，so as to provide constructive results for oil fi eld development and production opinion.

horizontal well；variable density ；perforation ；production capacity

TE275.1

：B

：1003–6490（2017）07–0072–01

2017–05–22

杜小龍（1978—），男，陜西商州人，助理工程師，主要從事油田測(cè)井工作。