彭永燦（西南石油大學石油工程學院，四川 成都610500 新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

歐陽可悅，易任之，石 軍 邢 坤，許維娜，孔垂顯（新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

水平井壓力分布對產(chǎn)能和井網(wǎng)部署的影響

彭永燦（西南石油大學石油工程學院，四川 成都610500 新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

歐陽可悅，易任之，石 軍 邢 坤，許維娜，孔垂顯（新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

常規(guī)的概念認為水平井水平段的壓力分布是個橢圓，水平井產(chǎn)能與水平段呈線性增加關系。通過考慮水平段井筒壓力損失，重新認識水平段壓力分布、產(chǎn)能計算和水平井網(wǎng)的優(yōu)化部署，可更好地把握水平井的實施應用，達到提高油藏開發(fā)效果的目的。

水平井；壓力分布；產(chǎn)能；井網(wǎng)部署

1 水平段井筒壓力損失對水平井產(chǎn)能的影響

不考慮水平井井筒壓力損失或壓力損失較小時，在理想的條件下，常用的水平井產(chǎn)能計算方法表明水平井產(chǎn)量和水平段長度呈線性正相關關系，如公式（1）［1］反映出水平井產(chǎn)量隨著水平段長度增加呈線性增加。但實際上由于水平段管柱摩阻的影響，水平井水平段的滲流特征決定了水平段存在井筒壓力損失，特別是水平段越長、井筒壓力損失越大。水平段井筒壓力損失將對水平井產(chǎn)能產(chǎn)生直接影響，即水平井產(chǎn)能和水平段長度不是一直遵循較好的線性正相關關系，當水平段達到一定長度后，水平井產(chǎn)能增加幅度將減少［2，3］。即水平井產(chǎn)量隨著長度增加到一定程度會出現(xiàn)產(chǎn)量增加幅度減小的非線性特征（見圖1）。根據(jù)產(chǎn)液量水平、管徑及粗糙度對水平井井筒壓力損失的影響，可確定最大的水平段長度，確定產(chǎn)量隨水平井長度的增加出現(xiàn)增長幅度減小的長度為合理長度。

隨著水平段管徑、粗糙度不同，流動阻力變化，壓力損失有明顯差異，水平井長度、供油體積大小也有所不同，應成為水平井設計的重要研究內(nèi)容。

根據(jù)Dikken提出的井筒壓力損失計算方法［4］，可計算出不同液量下的井筒壓力損失，再采用數(shù)值模擬方法按水平段分段定流壓生產(chǎn)來模擬不同井筒壓力損失下的水脊特征及開采效果。

1）井筒流體阻力：式中，Rw為井筒流動阻力，MPa；d為水平段井筒直徑，cm；ρo為原油密度，kg/m3。

2）無因次水平段距離xD（在水平段跟端A點處距離為0）：

式中，α為水平段井筒壓力損失指數(shù)（即Dikken系數(shù)），α＝0為粗糙表面，α＝0.25為光滑表面（一般取值為：0、0.15、0.25）；Jos為水平段采油指數(shù)，m3/（d·100kPa·m）；x為水平段任意一點距跟端的長度，m。

K為系數(shù)，按下式計算：

式中，ΔP為供油區(qū)邊界壓力與水平井跟端流動壓力之差，100kPa。

3）水平段無因次分布產(chǎn)量：

式中，qw（x）為水平井任意截面產(chǎn)量，m3/d。

qwD（xD）為水平井無因次產(chǎn)量與無因次距離關系：

4）水平段無因次分布壓差：

式中，Pw（x）為水平井任意一點壓力，MPa；Pwf為井底流壓，MPa。

根據(jù)Dikken提出的水平段壓力損失計算方法，計算出不同井底流壓下水平段壓力分布與水平井長度關系（見圖2）。圖2表明水平段末端（B點）和起始端（A點）的壓力值是有差異的，在A點生產(chǎn)壓差最大，而越靠近B點生產(chǎn)壓差越小，因此在相同的地質(zhì)條件下越靠近B點的水平段對水平井產(chǎn)量的貢獻也越小。

圖1 考慮井筒壓力損失條件下水平井產(chǎn)量與水平段長度關系圖

圖2 水平段壓力與水平井長度關系曲線（Pi＝13.7MPa）

2 水平井壓力分布對井網(wǎng)部署的影響

由于水平段管內(nèi)流體壓力損失，水平段附近地層壓力分布是不均衡的，使遠離A點的水平段壓力與地層壓力差異較小，即A點壓力損失大，B點壓力損失小，A、B兩點的壓力損失和損失半徑都不同，影響了供油區(qū)形態(tài)，造成水平段地層壓力分布場不是一個橢圓（見圖3），與以前認為的橢圓形態(tài)差異較大。相應地水平井注采井網(wǎng)的部署就應該考慮這種壓力分布的不均衡性。水平井布井方式除了考慮油層物性、非均質(zhì)性、分布形態(tài)、最大主應力方向等地質(zhì)因素外，還必須考慮A點和B點位置的適應性，以獲得較大的供油體積。因此部署水平井井網(wǎng)時，A點和B點反向?qū)渴鸨華點和B點同向?qū)渴鹦Ч?，這樣可以達到不同水平井壓力場涉及范圍互補，最大限度地減小剩余油的范圍（見圖4）。

圖3 考慮井筒壓降和不考慮井筒壓降近水平段附近壓力場分布圖

圖4 考慮井筒壓降損失時的水平井部署井網(wǎng)圖

對于水平井注水、水平井采油的注采井網(wǎng)，考慮水平井壓降損失造成的壓力分布不均衡性，單元均質(zhì)模型模擬研究表明水平井A、B兩點反向正對比同向正對開發(fā)效果好，A、B兩點反向交錯又比A、B兩點反向正對水驅(qū)體積大，開發(fā)效果好（見圖5）［5，6］。

圖5 水平井正對部署和交錯部署生產(chǎn)效果對比圖

對于水平井采油、直井注水的井網(wǎng)，因為B點壓力與地層壓力接近，所以靠近B點的注水井可適當增大注水量、提高注水壓力，達到與A點相同的注水壓差，可達到消除壓力場分布不均、提高均勻水驅(qū)的目的。

3 結 論

1）水平井井筒摩阻對水平井產(chǎn)能有影響，可作為合理優(yōu)選水平段長度的依據(jù)之一。

2）水平井泄油區(qū)不是橢圓，水平井井網(wǎng)部署要考慮水平段壓力場分布，研究表明水平井平行交錯反向井網(wǎng)生產(chǎn)效果最好。

［1］陳元千.對Joshi各向異性水平井產(chǎn)量公式的質(zhì)疑、推導與對比［J］.新疆石油地質(zhì)，2008，29（3）：331～334.

［2］Seines K，Aavatsmark L.Considering wellbore friction effects in planning horizontal wells［J］.JPT，1993，45（10）：994～1000.

［3］Ozkan E.The influence of pressure drop along the wellbore on horizontal well productivity［J］.SPE 25502，1993.

［4］Dikken B J.Pressure drop in horizontal wells and its effect on production performance［J］.JPT，1990，42（11）：1426～1433.

［5］Popa C G.Waterflooding by horizontal injectors and producers［J］.SPE 78989，2002.

［6］Popa C G.Improved waterflooding efficiency by horizontal wells［J］.SPE 50400，1998.

Effect of Pressure Distribution of Horizontal Wells on Productivity and Well Pattern Arrangement

PENG Yong－can（Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China；Exploration and Development Research Institution，Xinjiang Oilfield Company，CNPC，Karamay834000，Xinjiang，China）
OUYANG Ke－yue，YI Ren－zhi，SHI Jun，XING Kun，XU Wei－na，KONG Chui－xian（Exploration and Development Research Institution of Xinjiang Oilfield Company，CNPC，Karamay834000，Xinjiang，China）

The usual concept thought that pressure distribution of horizontal sections was ellipical，the relationship between horizontal well productivity and horizontal section was linear.The pressure drop of horizontal sections，the pressure distribution of horizontal sections，productivity and horizontal well pattern arrangement were stadied.According to the analysis of these factors，the implementation and application are better，and the development effect of reservoirs is improved.

horizontal well；pressure distribution；productivity；well pattern arrangement

TE324

A

1000－9752（2010）05－0299－03

2010－07－10

彭永燦（1968－），男，1990年西南石油學院畢業(yè)，高級工程師，博士生，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)工作。

［編輯］ 蕭 雨