射孔水平井產(chǎn)能評價及完井參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、水平井的產(chǎn)能評價和完井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)是水平井技術(shù)研究中的熱點(diǎn)問題。水平井具有泄油面積大和生產(chǎn)壓差小的特點(diǎn),已經(jīng)成為提高單井產(chǎn)量、延遲底水或頂氣錐進(jìn)、改善開發(fā)效果和提高采收率的重要途徑。本文以項(xiàng)底封閉無限大板狀油藏中的裸眼和射孔水平井為研究對象,系統(tǒng)研究了水平井油藏滲流和水平井筒壓降模型,建立了水平井油藏滲流與井筒變質(zhì)量流動耦合模型,進(jìn)行了影響水平井產(chǎn)能的完井參數(shù)敏感性分析;將最優(yōu)化理論應(yīng)用于油藏滲流與井筒流動耦合模型,在完井參數(shù)敏感性分析

2、的基礎(chǔ)上,建立了射孔水平井的參數(shù)優(yōu)化模型,并采用序列二次規(guī)劃(SQP)算法對其進(jìn)行優(yōu)化分析。通過研究和分析,得到以下主要研究成果:
　　 本文針對頂?shù)追忾]邊界的均質(zhì)各向異性無限大板狀油藏中的單相滲流問題,采用Green函數(shù)和源函數(shù)法、Newman乘積法、Laplace變換與反變換、疊加原理、鏡像法等數(shù)學(xué)物理方法,并考慮地層損害和非Darcy流所產(chǎn)生的附加壓降,得到了時域中裸眼和射孔水平井井筒表面處壓力響應(yīng)方程的長時間漸近解;將該

3、壓力響應(yīng)方程與考慮摩擦損失、加速損失和壁面入流影響產(chǎn)生的井筒壓降模型進(jìn)行耦合,建立了水平井油藏滲流與井筒流動耦合模型,為水平井產(chǎn)能評價、敏感性參數(shù)分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。裸眼水平井產(chǎn)能影響的完井參數(shù)敏感性分析表明,水平井位于油藏中部時產(chǎn)能指數(shù)最大,偏離中部時其產(chǎn)能指數(shù)均呈下降趨勢。產(chǎn)能指數(shù)隨水平井長度的增加而增大且存在一個最優(yōu)長度。同一污染程度條件下,產(chǎn)能指數(shù)隨地層污染厚度的增加而減小;同一地層污染厚度下,產(chǎn)能指數(shù)隨污染程度的

4、增大而明顯減小;污染程度較小時,產(chǎn)能指數(shù)隨地層污染厚度的增加而減小緩慢;污染程度較大時,產(chǎn)能指數(shù)隨地層污染厚度的增加而明顯減小。非DaLrcy流在流量較大時對產(chǎn)能指數(shù)有顯著的影響。射孔水平井產(chǎn)能影響的完井參數(shù)敏感性分析表明,相位角對產(chǎn)能指數(shù)有顯著的影響且180。相位角性能最好,相位角對產(chǎn)能指數(shù)的影響在孔密較大時差別較小而在孔密較小時差別較大。產(chǎn)能指數(shù)隨射孔密度的增大而增大,但當(dāng)射孔密度超過6孔/m時,增加射孔密度對產(chǎn)能指數(shù)的影響不大。增

5、加孔眼深度可以提高水平井的產(chǎn)能,而且孔密較小時的孔深對產(chǎn)能影響尤為顯著。射孔能否穿過鉆井污染帶對產(chǎn)能非常重要,鉆井污染帶厚度大于射孔深度時,產(chǎn)能指數(shù)隨鉆井污染帶厚度的增加而緩慢減小,隨鉆井污染帶滲透率的減小而減小,鉆井污染在孔眼未穿過污染帶時嚴(yán)重影響產(chǎn)能,鉆井污染程度小于0.5時將導(dǎo)致產(chǎn)能顯著減小,而鉆井污染程度大于0.5時將保證水平井有較高的產(chǎn)能,在較低的鉆井污染程度下進(jìn)行深穿透射孔可以獲得更高的產(chǎn)能。射孔損害程度大于0.4時,射孔損

6、害對產(chǎn)能指數(shù)的影響并不嚴(yán)重。非Darcv流在流量較大時對產(chǎn)能指數(shù)有顯著的影響。
　　 本文基于油藏滲流與井筒流動耦合模型,在完井參數(shù)敏感性分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合最優(yōu)化理論,以提高產(chǎn)能和改善沿井入流剖面為目的,建立了以孔眼位置為決策變量、以沿井入流量為約束條件、以產(chǎn)能指數(shù)為目標(biāo)函數(shù)的射孔水平井優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,為射孔水平井的參數(shù)優(yōu)化提供了研究基礎(chǔ)。編程實(shí)現(xiàn)了SQP算法程序,對幾個典型非線性約束優(yōu)化問題進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn),所得結(jié)果基本與文獻(xiàn)結(jié)果

7、一致,驗(yàn)證了該算法的正確性。通過SQP算法對射孔水平井完井參數(shù)優(yōu)化分析表明,射孔水平井位于油藏中部,采用180°相位螺旋布孔,孔深穿過鉆井污染帶,沿井射孔密度呈“∪”形分布時,產(chǎn)能指數(shù)最大,沿井射孔密度呈“∩”形分布時,沿井入流剖面均勻、產(chǎn)能指數(shù)有所降低但不明顯。采用全井段變密度射孔對產(chǎn)能的提高并不明顯。采用選擇性完井射孔時,每個射孔段孔密的增加都將提高水平井的產(chǎn)能,但增加端部處的孔密可顯著提高水平井的產(chǎn)能。建立了射孔水平井的參數(shù)優(yōu)化策