何昕睿 張帆 王華 李想

摘要：目前水平井已得到大范圍推廣，水平井完井工程銜接鉆井工程和采油工程，其在油田生產(chǎn)中占有非常重要的地位。而完井方式優(yōu)選及完井參數(shù)設(shè)計(jì)是在完井工程中非常重要的兩個(gè)部分。在完井設(shè)計(jì)中，需要考慮多個(gè)參數(shù)及多個(gè)指標(biāo)，所以建立水平井多參數(shù)多指標(biāo)的完井方式優(yōu)選及完井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有現(xiàn)實(shí)意義。本文將分別建立水平井完井方式優(yōu)選及完井參數(shù)設(shè)計(jì)方法。在水平井完井方式優(yōu)選中，通過對(duì)目前水平井完井方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析，建立考慮地質(zhì)因素的流程圖法進(jìn)行初選，在此基礎(chǔ)上通過改進(jìn)的Vague集方法實(shí)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等多指標(biāo)下的完井方式優(yōu)選，應(yīng)用軟件進(jìn)行了完井參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例運(yùn)算分析，得到很好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：水平井;完井方式;參數(shù)設(shè)計(jì);正交試驗(yàn);耦合模型

在選定合適的完井方式后，還需要對(duì)完井方式中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如射孔中的孔深、孔密等參數(shù)。不合理的參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致在生產(chǎn)中出現(xiàn)產(chǎn)能比較低、見水比較快、套管短時(shí)間內(nèi)損壞和地層出砂等問題。目前針對(duì)這些在水平井中可能出現(xiàn)的問題，國內(nèi)外專家學(xué)者已經(jīng)有過一定的研究。但是目前的研究都是針對(duì)其中的一個(gè)方面，比如控水或者防砂進(jìn)行設(shè)計(jì)，而在現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)過程中，這些問題是同時(shí)存在的，如果僅僅只是考慮其中的一個(gè)方面，并不能夠達(dá)到很好的應(yīng)用效果，所以需要綜合可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

一.水平井完井參數(shù)設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

楊剛，汪志明等（2013年）將完井方式優(yōu)選的方法應(yīng)用于鄂爾多斯盆地的煤層氣井，在對(duì)產(chǎn)能及經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)考慮了五個(gè)目標(biāo)。該方法在煤層氣井的完井方式優(yōu)選中取得很好的效果。MartijnDekker，DavidReid（2014年）在深水油藏的完井中提出，需要在深水中綜合考慮完井的可實(shí)施性、風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)能等因素，建立了不同因素下對(duì)不同指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系。唐國強(qiáng)等（2015年）對(duì)深水完井進(jìn)行研究，考慮了不同指標(biāo)的影響，并建立評(píng)價(jià)體系，應(yīng)用包括灰色關(guān)聯(lián)分析、Vague集方法和信息熵三種數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)完井方式的優(yōu)選。每種完井方式都有優(yōu)缺點(diǎn)，所以在不同的生產(chǎn)情況對(duì)應(yīng)的最優(yōu)方式也不同，采用數(shù)學(xué)方法可以優(yōu)選出一個(gè)最為合適的方式。楊建雷（2010年）考慮了在水平井井筒中的管流壓降，建立了從油藏到井筒的一體化耦合產(chǎn)能模型。最后應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)多組試驗(yàn)方案，通過極差分析得到最優(yōu)方案。張林（2012年）對(duì)底水油藏進(jìn)行研究，由于在底水油藏中存在底水脊進(jìn)的問題，所以為了有效的控制底水的脊進(jìn)，提出了應(yīng)用分段控水的方法，通過對(duì)底水流入較快的部分的滲流阻力的增大，從而大大的延遲了井筒見水的時(shí)間。在文中將控水部分考慮在數(shù)值模型中，通過數(shù)值模擬研究控水效果。李彥超（2013年）對(duì)礫石充填的施工過程進(jìn)行了研究，并做了相關(guān)的試驗(yàn)，分析出了不同的充填參數(shù)對(duì)最終的充填效果的影響。在此基礎(chǔ)上，考慮了不同的礫石尺寸對(duì)于防砂效果的影響，為優(yōu)選礫石尺寸提供依據(jù)。最后建立套管礫石充填完井產(chǎn)能預(yù)測模型。

二.水平井完井參數(shù)設(shè)計(jì)目前存在問題

目前對(duì)于射孔完井、割縫襯管完井和礫石充填完井的研究成果，對(duì)于不同完井方式的參數(shù)設(shè)計(jì)主要是以單一目標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，大多數(shù)的情況下會(huì)把產(chǎn)能作為完井參數(shù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，但也可以看出不同的參數(shù)組合會(huì)影響套管強(qiáng)度、出砂情況、底水的脊進(jìn)等情況，這些問題很大可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。所以在參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要綜合考慮上述的產(chǎn)能、套管強(qiáng)度、出砂情況、底水的脊進(jìn)等情況，將應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，綜合考慮上述的可能存在的問題，依據(jù)其權(quán)重進(jìn)行全面考慮。

三.改進(jìn)的Vague集方法精確優(yōu)選

數(shù)學(xué)方法的優(yōu)選以流程圖法粗選為前提，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用改進(jìn)的Vague集方法進(jìn)行精選。因?yàn)樵谶M(jìn)行精選時(shí)，各種完井方式通過了初選過程，每種方式都具有一定的可行性，所以精選時(shí)并不能夠單單通過某一個(gè)因素就將最終的方法確定，需要將經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多個(gè)因素考慮在內(nèi)，才能夠有一個(gè)很好的結(jié)果。所以在精選過程中選擇應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行選擇。

1.Vague集理論

Vague集理論的基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué)，在石油行業(yè)應(yīng)用比較少，主要用于模糊識(shí)別。該方法存在屬于和非屬于兩種隸屬度關(guān)系，相對(duì)于單一隸屬度結(jié)果更可靠。

2.基于Vague集方法的改進(jìn)

在Vague集方法中，最重要的一個(gè)因素就是相似度的準(zhǔn)確性。在以往的方法優(yōu)選中，往往只從區(qū)間端點(diǎn)距離一個(gè)方面進(jìn)行考慮，而這樣的相似度計(jì)算忽略了未知性等的影響，存在一定的誤差。

3.完井方式優(yōu)選流程

確定備選完井方式及優(yōu)選指標(biāo)并定量計(jì)算，綜合分析已經(jīng)掌握的地質(zhì)、油藏資料，確定需要優(yōu)選的指標(biāo)及完井方式。并對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量化計(jì)算，熵權(quán)層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的定量化計(jì)算。構(gòu)建Vague集通過不同完井方式下的各個(gè)指標(biāo)定量計(jì)算結(jié)果，把計(jì)算得到的結(jié)果綜合在一個(gè)矩陣中，得到?jīng)Q策矩陣。

4.完井指標(biāo)的確定及定量化計(jì)算

對(duì)于完井方式的優(yōu)選需要考慮的因素主要包括地質(zhì)因素，完井方式的實(shí)施所產(chǎn)生的影響，完井方式對(duì)后續(xù)生產(chǎn)的影響。因?yàn)樵诹鞒虉D方法中已經(jīng)考慮了地質(zhì)因素的影響，所以在數(shù)學(xué)方法中主要從完井方式的實(shí)施所產(chǎn)生的影響及對(duì)后續(xù)生產(chǎn)的影響兩個(gè)方面來考慮。熵權(quán)層次分析法是分別對(duì)指標(biāo)進(jìn)行熵權(quán)法和層次分析法的權(quán)重值的計(jì)算，然后應(yīng)用最小信息熵的原理將兩種方法進(jìn)行結(jié)合得到組合權(quán)重。優(yōu)選指標(biāo)主要包括：技術(shù)指標(biāo)：完井壽命，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，防砂效果，初始產(chǎn)量，累積產(chǎn)量;經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：完井成本，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值，動(dòng)態(tài)投資回收期。

四.結(jié)論

考慮地質(zhì)因素對(duì)完井方式選擇的影響，建立了水平井完井方式流程圖實(shí)現(xiàn)初選。綜合考慮了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩大方面的指標(biāo)，應(yīng)用改進(jìn)的Vauge集方法進(jìn)行水平井完井方式的優(yōu)選，兩種方法的結(jié)合既考慮了現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的因素，又應(yīng)用了數(shù)學(xué)的理論計(jì)算，結(jié)果可信度更高。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊友明，劉理明，張林，等.我國水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40（1）：1-6.

[2]吳麗烽，牛會(huì)釗，王永慧，等.水平井產(chǎn)能預(yù)測與完井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的研制[J].中國石油和化工，2010（11）：48-51.

[3]張陽，柯勇，王魯鑫，等.基于模糊數(shù)學(xué)和灰關(guān)聯(lián)分析的多因素綜合評(píng)判方法優(yōu)選完井方式[J].遼寧化工，2012，41（10）：1075-1076.