孫 明，楊銀山，朱紅宇，王 莉

(1.中國礦業(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 473132;4.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

魚骨井井型參數(shù)對開發(fā)動態(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 473132;4.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

采用魚骨井技術(shù)采油能夠有效增加生產(chǎn)井與油層接觸面積，改善油藏開發(fā)效果，但受魚骨井井型參數(shù)及注采井網(wǎng)等因素的影響，油井見水時間、含水變化與含水上升速度等開發(fā)指標(biāo)難以預(yù)測?；谟筒財?shù)值模擬技術(shù)，研究了采用直井注水魚骨井采油的注采井網(wǎng)模式對水驅(qū)開發(fā)動態(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、壓力場分布以及含水上升規(guī)律，對油田開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

魚骨井;注水開發(fā);井型參數(shù);油藏數(shù)值模擬;流線模擬

引 言

魚骨井采油技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于各類油藏的開發(fā)實踐之中，隨著魚骨井采油技術(shù)在油田開發(fā)應(yīng)用中的逐步深入，一些問題也隨之暴露，如魚骨井見水時間難以預(yù)測、見水部位難以確定等問題。當(dāng)前對魚骨井采油技術(shù)的研究主要集中在產(chǎn)能研究上［1－6］，對油井中后期生產(chǎn)狀況及其開發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律的研究較少［7－10］，但在油田實際開發(fā)中，不僅要考慮魚骨井投產(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骨井采油的井網(wǎng)組合方式下魚骨井井型參數(shù)與開發(fā)動態(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)值計算模型

采用Eclipse軟件中井筒計算模型，網(wǎng)格塊與其相連的分段節(jié)點之間的液體流入動態(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相的流動性，mPa·s;pj為網(wǎng)格塊j處壓力，MPa;Hcj為連接點c和網(wǎng)格塊j之間的靜水柱壓力，MPa;pn為分段節(jié)點n處的壓力，MPa;Hn為分段節(jié)點n和連接點 c之間的靜水柱壓力MPa。

1.2 油藏模擬參數(shù)

結(jié)合某實際油藏的情況(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)，選取黑油模型進行計算。

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)選取注水開發(fā)中較為成熟的五點法直井注水+魚骨井采油注采井網(wǎng)(圖1)。

圖1 直井+魚骨井注采井網(wǎng)模式

2 井型參數(shù)對含水變化影響

與傳統(tǒng)直井采油井相比，魚骨井井型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井筒附近地層中滲流規(guī)律復(fù)雜。其中，主井筒長度、分支井筒長度、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發(fā)指標(biāo)的重要因素。

2.1 主井筒長度對含水的影響

圖2 不同井筒長度魚骨井含水變化曲線

模擬魚骨井有4個分支，分支長度為180 m，分支角度為 15°，分別對 300、400、500、600、700、800 m主井筒長度進行研究(圖2)。模擬表明，經(jīng)過10 a的開采，在不同的主井筒長度條件下，魚骨井含水變化存在很大差異。主井筒越長見水越早含水上升速度越快，10 a后含水率越高。因此，通過增加魚骨井的主井筒長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 分支角度對含水的影響

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

圖3 不同分支角度魚骨井含水變化曲線

2.3 不同分支長度的影響

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

圖4 不同分支長度魚骨井含水變化曲線

2.4 分支間距對含水的的影響

模擬魚骨井主井筒長度為500 m，分支井筒長度為180 m，分支角度為15°，設(shè)計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6種分支井?dāng)?shù)值模型。數(shù)值模擬計算結(jié)果表明，分支數(shù)的增加對含水率變化產(chǎn)生了顯著的影響。隨分支數(shù)的增加，油井見水時間變短，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)能的同時導(dǎo)致較快見水。

圖5 不同分支間距魚骨井含水變化曲線

2.5 井型參數(shù)敏感性分析

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

圖6 魚骨井開采見水時間參數(shù)敏感性分析

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

圖7 魚骨井開采含水率參數(shù)敏感性分析

3 典型井網(wǎng)流場及開發(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，直井注水時流線在整個區(qū)域分布較為均勻，說明直井注水+魚骨井采油的井網(wǎng)中注入水在平面上能夠有效地動用整個井網(wǎng)單元的原油儲量，改善采用常規(guī)直井注采井網(wǎng)采油時在注采井之間由于注水波及范圍小而形成的“死油區(qū)”，從而提高油層的動用程度。但在靠近井筒附近，流線較為雜亂，流動不規(guī)則，說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，魚骨井趾端區(qū)域壓力梯度相對較大，這是由于該區(qū)域井筒分支較多，壓力下降較快，從而導(dǎo)致油水運動速度較快。從圖9可以看出，流體從注水井到采油井運移過程中，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，說明注入水推進均勻，與傳統(tǒng)直井采油相比，油水前緣突進現(xiàn)象得到有效抑制。

圖9 水平注采井網(wǎng)流線分布

由直井注水魚骨井采油的注采井網(wǎng)組合流線場和壓力場的分布可以看出，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，無死油區(qū)，能夠有效增加可采儲量，提高油藏的最終采收率。但是由于受魚骨井井型參數(shù)的影響，魚骨井近井地帶滲流特征呈現(xiàn)明顯的非對稱性，對水驅(qū)開發(fā)效果存在明顯影響。因此，可以通過對魚骨井井型參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，以獲得較好的注水開發(fā)效果。

4 結(jié)論及認(rèn)識

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

(2)對魚骨井見水時間及含水上升速度影響最大的因素是主井筒長度，其次為分支長度和單位長度分支數(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，在目前無法實現(xiàn)大角度鉆井的情況下，采用小分支角度魚骨井對開發(fā)效果沒有明顯的影響。

(3)魚骨井采油可以改善水驅(qū)開發(fā)效果，但由于魚骨井井型導(dǎo)致滲流場呈現(xiàn)出一定的非對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，影響注水開發(fā)效果。因此，有必要根據(jù)魚骨井井型參數(shù)對注采井網(wǎng)進行優(yōu)化，弱化甚至消除由魚骨井井型自身因素對開發(fā)指標(biāo)的不利影響，改善水驅(qū)開發(fā)效果。

［1］劉想平，張兆順，崔桂香，等.魚骨型多分支井向井流動態(tài)關(guān)系［J］.石油學(xué)報，2000，21(6)：57－60.

［2］Holmes J A，Barkve T.Application of a multisegmen well model to simulate flow in advanced wells［C］SPE50646，1998：171 －181.

［3］陳衛(wèi)東，Hill A D.多分支井產(chǎn)能預(yù)測方法［J］.中國海上油氣，2006，18(6)：394 －398.

［4］于國棟，王曉冬，魏奎生.分支水平井不穩(wěn)定壓力和產(chǎn)量的計算［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2004，28(1)：21－24.

［5］范玉平，韓國慶，楊長春.魚骨井產(chǎn)能預(yù)測及分支井形態(tài)優(yōu)化［J］.石油學(xué)報，2006，27(4)：101－104.

［6］韓國慶，毛鳳英，吳曉東，等.非對稱魚骨狀分支井形態(tài)優(yōu)化模型［J］.石油學(xué)報，2009，30(1)：92－95.

［7］江懷友，李治平，鐘太賢，等.世界低滲透油氣田開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.特種油氣藏，2009，16(4)：13－16.

［8］孫貴陽.邊臺潛山油藏地質(zhì)特征研究及水平井開發(fā)部署［J］. 特種油氣藏，2009，16(S0)，79－81.

［9］黃世軍，程林松，趙鳳蘭，等.考慮多段流動耦合的魚骨刺井產(chǎn)能評價模型［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，32(2)：83 －88.

［10］蔡星星，唐海，周科，等.低滲透薄互層油藏水平井開發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化方法研究［J］.特種油氣藏，2010，17(4)72－74.

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

國家“十一五”油氣重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2008ZX05009－004－03)

孫明(1970－)，男，高級工程師，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)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事油氣田勘探開發(fā)研究工作。

編輯孟凡勤