沈暢 阮迪 歐陽傳湘

摘 ? ? ?要：以某實(shí)際油藏地質(zhì)特征、開發(fā)動(dòng)態(tài)為基礎(chǔ)，采用油藏工程法，從水平段長度、水平段縱向位置、油層厚度、裂縫水平垂直滲透率比等參數(shù)出發(fā)，對(duì)影響水平井開發(fā)效果的各參數(shù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)考慮井筒摩阻時(shí)，水平井產(chǎn)量的增幅隨水平段長度的增加而減小。最優(yōu)水平段長度為1 500 m。在相同條件下當(dāng)無因次避水高度為0.9時(shí)，水平井開發(fā)效果最好。當(dāng)上產(chǎn)壓差相同時(shí)，隨著油層厚度的增加，水平井的產(chǎn)量不斷增加，當(dāng)油層厚度達(dá)到40 m時(shí)，水平井產(chǎn)量隨油層厚度的增加幅度變得平緩。并利用正交設(shè)計(jì)確定各影響參數(shù)的主次順序?yàn)椋汗ぷ髦贫?水平段長度>油層厚度>避水高度>裂縫垂直水平滲透率比。

關(guān) ?鍵 ?詞：水平井;底水;油藏工程;正交設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE347 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2020）02-0437-04

Abstract： Based on the geological characteristics and development dynamics of an actual reservoir， the reservoir engineering method was used to study various parameters affecting the development effect of horizontal well from the aspects of the length of the horizontal section， the longitudinal position of the horizontal section， the thickness of the oil layer， and the vertical permeability ratio of the fracture. It was found that， when the wellbore friction was considered， the increasing value of horizontal well production decreased with the increase of the length of the horizontal section. The optimal horizontal section length was 1 500 m. Under the same conditions， when the dimensionless water avoidance height was 0.9， the development effect of the horizontal well was the best. When the pressure difference was the same， the production of horizontal well increased with the increase of oil layer thickness. When the oil layer thickness reached 40 m， the increase of horizontal well production became gentle with the increase of oil layer thickness. And the orthogonal design was used to determine the primary and secondary order of every influencing parameters： working system > horizontal section length > oil layer thickness > water avoidance height > crack vertical horizontal permeability ratio

Key words： Horizontal well; Bottom wate; Reservoir engineering; Orthogonal design

水平井開采技術(shù)是20世紀(jì)90年代世界油氣田開發(fā)迅速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，并且已成功地應(yīng)用于各種類型的油田開發(fā)[1]。水平井可以提高單井產(chǎn)量、降低操作成本、顯著提高油氣田勘探開發(fā)的綜合收益。許多學(xué)者認(rèn)為水平井實(shí)際上并沒有改變油氣滲流機(jī)理，油藏流體所遵循的滲流方程與直井一樣，只是流體流入條件發(fā)生了變化，由此改變的滲流場，水平井本身不能提供任何附加能量以助開采，但它可以提高能量的利用率[2，3]。水平井明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在：產(chǎn)量高及單井控制儲(chǔ)量大;增加原油的可采儲(chǔ)量。水平井開采火山巖油藏的主要目的就是為了減小生產(chǎn)壓差，使大孔道和微孔道內(nèi)的油氣以相對(duì)均勻的速度整體推進(jìn)，從而提高驅(qū)油效率，使微孔隙中的油氣能夠順利采出。

1 ?產(chǎn)能影響因素分析

1.1 ?水平段長度

由于井筒摩阻的影響，在井筒中流動(dòng)的流體必定會(huì)存在壓降。當(dāng)油藏內(nèi)的壓降等于水平段內(nèi)壓降時(shí)，水平段末端壓降很小或者為零時(shí)，油井的產(chǎn)能隨之降低[4]。Dikken主要研究了當(dāng)考慮井筒內(nèi)的摩擦損失時(shí)，壓降對(duì)產(chǎn)能的影響，并提出了合理水平段長度的確定原則，即合理水平段是顯著摩擦損失減少時(shí)的長度，將顯著摩擦損失點(diǎn)定義為由于摩擦損失減少了20%產(chǎn)能時(shí)的長度。水平井結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

2 ?多因素分析

2.1 ?正交設(shè)計(jì)的基本原理

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指研究多因素多水平的一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，通過使用一套規(guī)格化的表格——正交表，科學(xué)合理地安排試驗(yàn)，通過部分試驗(yàn)了解全面試驗(yàn)的情況，方便地找到諸多因素中對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有顯著影響的主要因素，確定使試驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到最佳的因素水平組合，并且有著減少工作量，縮短試驗(yàn)周期的優(yōu)點(diǎn)[5，6]。

2.2 ?實(shí)驗(yàn)方案的確立及模擬結(jié)果

前面已經(jīng)通過單因素的分析得到了影響水平井產(chǎn)能的因素，本部分利用正交設(shè)計(jì)得出各影響因素對(duì)水平井產(chǎn)能的主次順序和顯著程度，從而確定最優(yōu)的參數(shù)組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的最大化。在本次試驗(yàn)研究中需要考察的指標(biāo)為累產(chǎn)油。因素和水平如表1所示，水平數(shù)都來自實(shí)際油藏地質(zhì)條件和開發(fā)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)整理分析而來。本次試驗(yàn)一共是5因素，4水平。各模擬方案的結(jié)果如表2所示。

2.3 ?正交試驗(yàn)的結(jié)果分析

當(dāng)因素的水平數(shù)大于3時(shí)，由于交互作用分析較為復(fù)雜，不便使用直觀分析法，一般都用方差分析法[7，8]。最優(yōu)的參數(shù)組合如表3所示，為A3B4C2D1E3，即避水高度230 m，水平井長度1 800 m，油層厚度40 m，井底流壓16 MPa，裂縫垂直水平滲透率比為12時(shí)，水平井開發(fā)效果最好。

方差分析結(jié)果如表4所示，檢驗(yàn)水平取值0.05，查表可分別得出其臨界值，F(xiàn)0.05（3，3）=9.277。再通過比較F值和臨界值的大小，可以看出，水平段長度，油層厚度和工作制度對(duì)產(chǎn)能的影響最為顯著，其次依次為避水高度、裂縫Kv/Kh。

3 ?結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）當(dāng)考慮井筒摩阻時(shí)，水平井產(chǎn)量的增幅隨水平段長度的增加而減小。最優(yōu)水平段長度為1 500 m。在相同條件下當(dāng)無因次避水高度為0.9時(shí)，水平井開發(fā)效果最好。當(dāng)上產(chǎn)壓差相同時(shí)，隨著油層厚度的增加，水平井的產(chǎn)量不斷增加，當(dāng)油層厚度達(dá)到40 m時(shí)，水平井產(chǎn)量隨油層厚度的增加幅度變得平緩。

（2）通過正交試驗(yàn)對(duì)水平井開發(fā)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了最佳的實(shí)驗(yàn)方案：即避水高度230 m，水平井長度1 800 m，油層厚度40 m，井底流壓 16 MPa，裂縫垂直水平滲透率比為12時(shí)，水平井開發(fā)效果最好。

（3）采用方差分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。得出各因素對(duì)水平井影響程度的主次順序依次為： 工作制度>水平段長度>油層厚度>避水高度>裂縫垂直水平滲透率比。

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