复杂结构井技术新进展-中国石油大学北京-吴晓东

1、复杂结构井技术新进展复杂结构井技术新进展中国石油大学中国石油大学吴晓东吴晓东一、复杂结构井技术应用概况一、复杂结构井技术应用概况二、基本理论研究及其在复杂井中的应用二、基本理论研究及其在复杂井中的应用三、模拟实验研究三、模拟实验研究四、软件开发简介四、软件开发简介五、研究成果的现场实际应用五、研究成果的现场实际应用六、未来发展展望六、未来发展展望主要内容报告总提纲基本理论研究基本理论研究 实验研究实验研究软件开发软件开发研究成果的现研究成果的现场实际应用场实际应用课题组研究成果课题组研究成果未来发展展望未来发展展望复复杂杂结结构构井井研研究究新新进进展展复杂井应用复杂井应用概况概况复杂井复杂井

2、/ /压裂水平井压裂水平井半解析预测模型半解析预测模型 基于基于PEBIPEBI网格的复杂网格的复杂井数值模拟研究井数值模拟研究复杂结构井完井研究复杂结构井完井研究电模拟实验研究电模拟实验研究物理模拟实验研究物理模拟实验研究WellproWellpro软件软件压裂水平井井网参压裂水平井井网参数优化软件数优化软件水平井整体井网研究水平井整体井网研究一、复杂结构井技术应用概况一、复杂结构井技术应用概况二、基本理论研究及其在复杂井中的应用二、基本理论研究及其在复杂井中的应用三、电模拟实验研究三、电模拟实验研究四、软件开发简介四、软件开发简介五、研究成果的实际应用五、研究成果的实际应用六、未来发展展望

3、六、未来发展展望 截止到截止到20072007年全世界共钻水平井年全世界共钻水平井4500045000多口，分布在多口，分布在世界世界6060多个国家和地区，这其中大多数都属于美国和加拿多个国家和地区，这其中大多数都属于美国和加拿大两国，中国的钻进数量为大两国，中国的钻进数量为26002600多口，预计到多口，预计到20102010年，全年，全世界的水平井年钻井数量将超过世界的水平井年钻井数量将超过5 5万口。万口。一、一、复杂结构井技术应用概况复杂结构井技术应用概况世界水平井的应用世界水平井的应用水平井分支井在中国的应用水平井分支井在中国的应用-（中石油）（中石油）一、一、复杂结构井技术应用

4、概况复杂结构井技术应用概况多分支井应用类型多分支井应用类型13-3/8”套管 600m24” 导管 125m 400垂深 950 1250未穿未穿9-5/8”套管1900m7” 筛管防砂一、一、复杂结构井技术应用概况复杂结构井技术应用概况多分支井在胜利油田的应用多分支井在胜利油田的应用一、一、复杂结构井技术应用概况复杂结构井技术应用概况多分支井在长庆油田的应用多分支井在长庆油田的应用 杏平杏平1井主水平井完钻井深井主水平井完钻井深2768m，主水平段长，主水平段长1203m。共钻。共钻7个分支，水平段总长度个分支，水平段总长度3503m，分支井油层钻遇率，分支井油层钻遇率87.7。杏平。杏平1

5、井井的试验成功，不仅开创了长庆钻井史上的先例，也将为有效开发鄂的试验成功，不仅开创了长庆钻井史上的先例，也将为有效开发鄂尔多斯盆地的油气资源提供新的技术途径尔多斯盆地的油气资源提供新的技术途径一、一、复杂结构井技术应用概况复杂结构井技术应用概况多分支井在国外油田的应用多分支井在国外油田的应用二、基本理论研究及其在复杂井中的应用二、基本理论研究及其在复杂井中的应用（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型（二）压裂水平井半解析模型（二）压裂水平井半解析模型（三）基于（三）基于PEBI网格的数值模拟技术网格的数值模拟技术（四）复杂结构井完井研究（四）复杂结构井完井研究（五）水平井

6、整体井网数值模拟研究（五）水平井整体井网数值模拟研究基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型 建立的半解析模型，就是将油井分成小段，对每一段进行油藏渗流建立的半解析模型，就是将油井分成小段，对每一段进行油藏渗流和井筒流动的耦合，然后经过叠代求得这一段油井的压力分布和流入量和井筒流动的耦合，然后经过叠代求得这一段油井的压力分布和流入量分布，从而可以得到整个油井的产能。半解析模型包括油藏压力响应模分布，从而可以得到整个油井的产能。半解析模型包括油藏压力响应模型、井筒流动模型以及油藏渗流和井筒流动的耦合。型、井筒流动模型以及油藏渗流和井筒流动的耦合。 （

7、一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型tpczpkypkxpktzyx222222nDDDDDDDDDtxxntxxnttxP4)2 (exp4)2 (exp41),(2200),(1),(1),(1)(222000eeeeeeeeeeeeDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDwztzzzzPzytyyyyPyxtxxxxPxMP格林函数格林函数纽曼积纽曼积模型建立模型建立-渗流模型渗流模型（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理论研究及其在复杂井中的应用基本

8、理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型摩擦因子摩擦因子sin2gASAUqdxdpwI3978. 000153. 01ewRff模型建立模型建立-井筒变质量流模型井筒变质量流模型（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型模型建立模型建立耦合模型耦合模型耦合模型将井分成若干段，然后在每一段都进行计算，耦合地层耦合模型将井分成若干段，然后在每一段都进行计算，耦合地层渗流和井筒内的流动，在耦合和计算的过程中充分考虑摩擦压降、渗流和井筒内的流动，在耦合和计算的过程中充分考虑摩擦压降、加速

9、度压降和重力压降的影响。加速度压降和重力压降的影响。（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型（二）压裂水平井半解析模型（二）压裂水平井半解析模型数学模型数学模型DDDDtpzpypxpA22222200, 00, 0DDDDrtprtp0204limqdtrprLktrDDD0_2_22_22_2pszpypxpADDD基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型（二）压裂水平井半解析模型（二）压裂水平井半解析模型建模步骤建模步骤块状区域三维裂缝块

10、状区域三维裂缝块状油藏沿多条二维裂缝块状油藏沿多条二维裂缝封闭边界油藏中的二维裂缝封闭边界油藏中的二维裂缝沿任意方向的一条二维裂缝沿任意方向的一条二维裂缝步骤步骤1步骤步骤2步骤步骤3步骤步骤4基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模半解析模型型（二）压裂水平井半解析模型（二）压裂水平井半解析模型耦合模型耦合模型xkxktktxxSkxcossinexp2,1220耦合耦合 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（一）传统笛卡儿网格系统面临的问题（一）传统笛卡儿网格系统面临的问题（1）在较为复杂的地质条件下，油藏非均质

11、性和几何形态）在较为复杂的地质条件下，油藏非均质性和几何形态的精细描述不能胜任数值模拟要求；的精细描述不能胜任数值模拟要求；（2）某些条件下存在较严重的网格取向效应；）某些条件下存在较严重的网格取向效应；（3）水平井、斜井、分支井技术的飞速进步也产生了许多新）水平井、斜井、分支井技术的飞速进步也产生了许多新的问题，如网格方向往往与井的方向、流体实际流动方向不的问题，如网格方向往往与井的方向、流体实际流动方向不一致，即使采用局部网格加密仍解决不好这一问题。一致，即使采用局部网格加密仍解决不好这一问题。基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（二）（二） P

12、EBI网格简介网格简介 PEBI网格是指任意两个网格是指任意两个相邻网格块的交界面一定垂直相邻网格块的交界面一定垂直平分相应网格节点连线的网格平分相应网格节点连线的网格系统，在这一网格系统中，网系统，在这一网格系统中，网格块内每一点与本网格节点之格块内每一点与本网格节点之间的距离，小于与其它任意节间的距离，小于与其它任意节点之间的距离，流体被认为是点之间的距离，流体被认为是沿沿PEBI网格节点之间连线而网格节点之间连线而流动的。流动的。 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（三）（三） PEBI网格生成方法网格生成方法 针对不规则的油藏边界、断层以及

13、复杂井的结构特点，针对不规则的油藏边界、断层以及复杂井的结构特点，提出一种新的提出一种新的PEBI网格生成方法，分为以下三步：网格生成方法，分为以下三步： (2)划分划分Delaunay三角形三角形 (3)对每一个网格节点构建对每一个网格节点构建PEBI网格网格 在整个模拟区域内分布规则的六边形在整个模拟区域内分布规则的六边形PEBI网格作为背景网格，网格作为背景网格，在直井位置和复杂井主井筒位置分别布置径向网格和笛卡儿网格，在直井位置和复杂井主井筒位置分别布置径向网格和笛卡儿网格，以断层线为对称线，在断层两端分布均匀的网格节点。分别成的非以断层线为对称线，在断层两端分布均匀的网格节点。分别成

14、的非背景网格节点同每一个背景网格节点之间的距离，如果小于限定的背景网格节点同每一个背景网格节点之间的距离，如果小于限定的最小距离，则剔除相应的背景网格节点。最小距离，则剔除相应的背景网格节点。 (1)分布网格节点分布网格节点 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（四）与实际井型相结合的（四）与实际井型相结合的 PEBI网格划分实例网格划分实例基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（五）（五） PEBI网格技术的实际应用网格技术的实际应用复杂井压力、含油饱和度分布描述复杂井压力、含油饱和度分布描述基本理论研究及

15、其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（五）（五） PEBI网格技术的实际应用网格技术的实际应用分支井产能影响因素敏感性分析分支井产能影响因素敏感性分析基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格网格（六）小结（六）小结1. 基于基于Bowyer-watson算法提出了对平面内已有网格节点进行快算法提出了对平面内已有网格节点进行快速速Delaunay三角形划分方法；三角形划分方法；2. 针对不规则的油藏边界、断层以及复杂井的结构特点，提出了针对不规则的油藏边界、断层以及复杂井的结构特点，提出了一种新的一种新的PEBI网格生成方法，完全

16、克服了笛卡儿坐标在描述网格生成方法，完全克服了笛卡儿坐标在描述复杂边界以及复杂井型方面的缺陷；复杂边界以及复杂井型方面的缺陷；3. 以水平井、分支井以及羽状分支井等复杂井型为例分别进行了以水平井、分支井以及羽状分支井等复杂井型为例分别进行了PEBI网格的划分，与笛卡儿网格相比，新生成的网格的划分，与笛卡儿网格相比，新生成的PEBI网格系网格系统更能适应于复杂井精细油藏数值模拟的要求。统更能适应于复杂井精细油藏数值模拟的要求。 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（一）（一）多分支井完井类型分类多分支井完井类型分类 1994 1994年在英国北海油田的

17、合伙作业者召开的年在英国北海油田的合伙作业者召开的一次多分支水平井研讨会上，专家们提出了多分一次多分支水平井研讨会上，专家们提出了多分支井技术进步支井技术进步(TAML)(TAML)的概念，的概念，19971997年在苏格兰年在苏格兰ABERDEENABERDEEN召开了第一次多分支井技术进步会议，召开了第一次多分支井技术进步会议，把多分支井分为把多分支井分为6 6种形式，而这六种形式的水平种形式，而这六种形式的水平井已经被许多合伙作业者和作业公司制定为井已经被许多合伙作业者和作业公司制定为TAMLTAML分类的工业标准，根据多分支井的复杂性分类的工业标准，根据多分支井的复杂性和主井眼与两个分

18、支井眼交汇处的联结器功能进和主井眼与两个分支井眼交汇处的联结器功能进行分类。行分类。TAMLTAML将多分支井完井系统分为将多分支井完井系统分为6 6种。种。基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（一）（一）多分支井完井类型分类多分支井完井类型分类 TAML对分支井的分类系统对分支井的分类系统1200口700口290口228口48口15口OGJ2003、2、10奥斯丁白垩层加拿大委内瑞拉重油北海等复杂地区无机械支撑有机械支撑统一的压力系统基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（一）（一）多分支井完井类型分类多分

19、支井完井类型分类-应用实例应用实例3级筛管完井级筛管完井(加拿大加拿大)3级筛管完井级筛管完井(委内瑞拉委内瑞拉)基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（二）（二）多分支井完井方式选择多分支井完井方式选择裸眼完井裸眼完井割缝衬管完井割缝衬管完井带眼衬管完井带眼衬管完井射孔完井射孔完井裸眼砾石填充完井裸眼砾石填充完井射孔砾石填充完井射孔砾石填充完井基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（二）（二）多分支井完井方式选择多分支井完井方式选择井井筒筒与与地地层层参参数数缝宽缝宽 缝长缝长 缝密度缝密度过流面积过流面积孔

20、密孔密 孔径孔径 孔深孔深相位角相位角 压实区参数压实区参数水平井长度水平井长度水平方向污染带长水平方向污染带长污染带渗透率污染带渗透率 井筒半径井筒半径 地层水平渗透率地层水平渗透率 地层垂向渗透率地层垂向渗透率水平井产量水平井产量原油物性原油物性裸眼完井裸眼完井割缝衬管割缝衬管完井完井带眼衬管带眼衬管完井完井射孔完井射孔完井砾石充填参数砾石充填参数砾石充填砾石充填完井完井完完井井参参数数基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在

21、复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 射孔完井数值模拟实例射孔完井数值模拟实例基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 表皮因子计算总模型表皮因子计算总模型 wotoFfss,101011DDDDDDDDodAdAs102DDDDtdAf11101010DDDDDdAdAksDDDD102DDDDDtdAf基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表

22、皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 裸眼完井表皮因子计算模型裸眼完井表皮因子计算模型井眼周围流动为非达西流动压力分布图井眼周围流动为非达西流动压力分布图存在地层污染水平井裸眼完井垂直剖面图存在地层污染水平井裸眼完井垂直剖面图 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 裸眼完井表皮因子计算模型裸眼完井表皮因子计算模型01101010DDDDOdAdAsDDDD11110122,DbrDDDDOtrdrrdAfDDDb井眼附近区域没有明显的地层污染井眼附近区域没有明显

23、的地层污染11ln12210anianiDsHDsHDsOIIrrks1111122212,aniDsHDsHaniDsDsswDsswbwswDsswrrrrDDrrDDDsOtIrrIrrrrrrrrrrrdrrdrfwbwsws井眼附近区域存在地层污染井眼附近区域存在地层污染 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 割缝或带眼衬管完井表皮因子计算模型割缝或带眼衬管完井表皮因子计算模型 割缝衬管完井压力剖面图割缝衬管完井压力剖面图割缝衬管完井等压线图割缝衬管完井等压线图 带

24、眼衬管三维压力剖面图带眼衬管三维压力剖面图基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 割缝或带眼衬管完井表皮因子计算模型割缝或带眼衬管完井表皮因子计算模型 缝外径向流表皮因子和紊流因子表示为缝外径向流表皮因子和紊流因子表示为)1ln(2ln/1ln12/1/21ln20,vlvwlmwlnwlmnSDsDuDssDuDssDSDsssrSlvlvlvlwvwwllmlnwlwwnwwlnwllmnfDsDsDsDuDuDuDsDssDssDuDsDsDusDsDuDsssDDsDs

25、ssrSLt1121)1 (2)1 (2)1 ()1 (212)/1ln()1 (412/)1 ()1 (22)1 ()1 (424/1/21ln)1 (42222,DlDsDssslSLktwmnS20,DsDlDssslSLttwmnf2,缝内线性流表皮因子和紊流因子表示为缝内线性流表皮因子和紊流因子表示为基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 射孔完井表皮因子计算模型射孔完井表皮因子计算模型 水平井射孔的几何参数 不同相位角射孔图 射孔完井孔眼周围流动简化图 孔眼周围压实

26、区域 射孔完井孔眼未穿透污染层 射孔完井孔眼穿透污染层 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 射孔完井表皮因子计算模型射孔完井表皮因子计算模型 5 . 0222cossin21ln11ln14lnzyzyDpmDpmDkkkklls（1 1）二维平面内流动的表皮）二维平面内流动的表皮；（2 2）井眼障碍表皮）井眼障碍表皮；（3 3）三维聚流引起的表皮）三维聚流引起的表皮。根据根据KarakasKarakas和和TariqTariq的模型，可以把射孔表皮分为三部分：的模型，可以

27、把射孔表皮分为三部分： DwbDpssss320DpmDpmmwblclcbsexpln2211310DeDeDrhs基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 砾石充填完井表皮因子计算模型砾石充填完井表皮因子计算模型低渗透油藏套管砾石充填完井压力剖面裸眼砾石充填井剖面图 高渗透油藏套管砾石充填完井压力剖面 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程多分支井完井表皮计算模型研究流程 砾石充填完井表皮因

28、子计算模型砾石充填完井表皮因子计算模型11ln1ln22110anianiDsHDsHDsDgiDgOGIIrrkrks1111122,aniDsHDsHaniDsDsDgiDgOGtIrrIrf裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井套管砾石充填完井套管砾石充填完井1110DDDDDDDCGdAdAks00,11111,ocCGDDocDicssdAdAkdAkicCGDDDDDDDD,1110DDococCGDDDDDdAdAksDcgDctDctDpDtDctDpDcgktrhdxrhkDct202122基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（四）（四）

29、完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例应用应用1：一级完井：一级完井(二分支鱼骨刺井二分支鱼骨刺井) 主井筒表皮因子主井筒表皮因子分支井筒表皮因子分支井筒表皮因子无污染无污染00污染带长轴半长污染带长轴半长0.2m2.161.97污染带长轴半长污染带长轴半长0.5m4.384.11主井筒产能主井筒产能(m3/d)分支分支1产能产能(m3/d)分支分支2产能产能(m3/d)总产能总产能(m3/d)无污染无污染75.0326.7327.75129.51污染带长轴半长污染带长轴半长0.2m64.5424.0424.52113.10污染带长轴半长污

30、染带长轴半长0.5m56.5421.3221.7999.65基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（四）（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例钻完井对储层的污染能够很大程度上降低复杂井的产能，污染程度钻完井对储层的污染能够很大程度上降低复杂井的产能，污染程度越严重、污染深度越大，复杂井的初期产能损失也越大。越严重、污染深度越大，复杂井的初期产能损失也越大。主井筒、分支井筒在空间中的方向不同，即使污染程度和污染深度主井筒、分支井筒在空间中的方向不同，即使污染程度和污染深度都相同，所产生的表皮因子

31、也有可能不相同。都相同，所产生的表皮因子也有可能不相同。不同完井表皮下的鱼骨井主井筒以及分支井筒流入剖面规律基本是不同完井表皮下的鱼骨井主井筒以及分支井筒流入剖面规律基本是一样的流入量越大的井段完井表皮影响就越大。一样的流入量越大的井段完井表皮影响就越大。 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（四）（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例应用应用2：三级完井：三级完井(二分支鱼骨刺井二分支鱼骨刺井) 参数名称参数名称数数 值值污染带长轴半长污染带长轴半长0.4m污染带渗透率污染带渗透率10mD

32、主井筒主井筒井筒一周孔数井筒一周孔数4孔孔孔密孔密6.562孔孔/m孔径孔径6.35mm分支井分支井筒筒井筒一周缝数井筒一周缝数12条条一组缝的条数一组缝的条数1条条一组缝的宽度一组缝的宽度1.524mm缝长缝长0.0508m缝宽缝宽1.524mm过流面积比例过流面积比例0.0255表皮因子表皮因子主井筒主井筒射穿污染带射穿污染带(射孔深度射孔深度0.5m)-0.894未射穿污染带未射穿污染带(射孔深度射孔深度0.3m)2.338分支井筒分支井筒污染带深度污染带深度0.4m4.443主井筒产能主井筒产能(m3/d)分支分支1产能产能(m3/d)分支分支2产能产能(m3/d)总产能总产能(m3/

33、d)主井筒射穿污染带主井筒射穿污染带(射孔深度射孔深度0.5m)93.2320.0920.68134主井筒未射穿污染带主井筒未射穿污染带(射孔深度射孔深度0.3m)66.2920.0220.51106.82基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究完井研究（四）（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例 对于射孔完井而言，由于钻井液、完井液、水泥浆等对于射孔完井而言，由于钻井液、完井液、水泥浆等外来流体与地层的相互作用，使得射孔完井近井地带储层外来流体与地层的相互作用，使得射孔完井近井地带储层渗透率受伤害的程

34、度要高于其它完井方式，因此是否射穿渗透率受伤害的程度要高于其它完井方式，因此是否射穿污染带对表皮因子的影响非常大，当射孔深度足以穿透水污染带对表皮因子的影响非常大，当射孔深度足以穿透水泥环及其伤害区域的时候，就能够有效的减小表皮因子，泥环及其伤害区域的时候，就能够有效的减小表皮因子，甚至达到超完善井。甚至达到超完善井。 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用井网研究井网研究（一）（一）新型水平井井网类型新型水平井井网类型 (1)(1)(3)(3)(2)(2)(4)(4)(5)(5)(1)(1)、线性井网、线性井网(3)(3)、五点法井网、五点法井网(2)(2)、错开线

35、性井网、错开线性井网(4)(4)、七点法井网、七点法井网(5)(5)、九点法井网、九点法井网 基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂井中的应用井网研究井网研究（二）流线法研究（二）流线法研究不同井网的滞油区分布不同井网的滞油区分布 线性井网线性井网五点法井网五点法井网错开线性井网错开线性井网七点法井网七点法井网九点法井网九点法井网 应用流线法研究不同井网剩余油的分布，图中显示了滞油应用流线法研究不同井网剩余油的分布，图中显示了滞油区的分布形状，颜色的深浅表征了剩余油饱和度的大小区的分布形状，颜色的深浅表征了剩余油饱和度的大小基本理论研究及其在复杂井中的应用基本理论研究及其在复杂

36、井中的应用井网研究井网研究（三）低渗透油藏与新型井网的匹配（三）低渗透油藏与新型井网的匹配 以以20年采出程度和面积扫油系数为参考指标，当排距、井距之比为年采出程度和面积扫油系数为参考指标，当排距、井距之比为1时，时，线性井网为优势井网。线性井网为优势井网。 三、模拟实验研究三、模拟实验研究（一）水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（一）水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）复杂结构井物理模拟实验研究（二）复杂结构井物理模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（一）实验装置介绍（一）实验装置介绍（1）组成：容器、精确定位、供电和测

37、量）组成：容器、精确定位、供电和测量 （2）特点：）特点：拥有精密丝杠和步进电机组成的精确定位系统，可以将探针拥有精密丝杠和步进电机组成的精确定位系统，可以将探针定位在任意指定的位置，为准确测量参数和描述等压线提供了定位在任意指定的位置，为准确测量参数和描述等压线提供了保证；保证；采用变频交流电源提供电压，容易消除导电介质的极化现象；采用变频交流电源提供电压，容易消除导电介质的极化现象；采用采用6 1/2位数字万用表测量电压和电流，保证了测量的精度。位数字万用表测量电压和电流，保证了测量的精度。水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应

38、用（二）电模拟实验的应用分支水平井的产能分析分支水平井的产能分析基本井型基本井型双分支井双分支井对称分支井对称分支井鱼骨井鱼骨井水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用分支水平井的产能分析分支水平井的产能分析实验成果实验成果200300400500600700800900100300500700X坐标(mm)Y坐标(mm)0.5V等压线0.3V等压线0.2V等压线等压线的分布反映了井型特征等压线的分布反映了井型特征验证不同解析公式精度验证不同解析公式精度水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压

39、裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用分支水平井的产能分析分支水平井的产能分析实验成果实验成果分支对称性对分支井产能影响分支对称性对分支井产能影响分支不对称井的产量高于对称井的产量，且随着分支数的增加，增加的幅度随之增大 实验结果表明：水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用分支水平井的产能分析分支水平井的产能分析实验成果实验成果分支数目对分支井产能影响分支数目对分支井产能影响分支长度增加，相应的最优分支数目减小分支长度增加，相应的最优分支数目减小水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验

40、研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用分支水平井的产能分析分支水平井的产能分析实验成果实验成果分支夹角对分支井产能影响分支夹角对分支井产能影响分支夹角增加，产能增加，曲线表明夹角分支夹角增加，产能增加，曲线表明夹角4060较合理较合理水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用压裂水平井水平井的产能分析压裂水平井水平井的产能分析基本井型示意图基本井型示意图水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模

41、拟实验的应用压裂水平井水平井的产能分析压裂水平井水平井的产能分析实验成果实验成果最优裂缝条数研究最优裂缝条数研究（1 1）压裂水平井产量都随缝条数的增加而增加，但存在极限值）压裂水平井产量都随缝条数的增加而增加，但存在极限值（2 2） 最优裂缝条数与井长度有关，水平段越长最优条数大最优裂缝条数与井长度有关，水平段越长最优条数大水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用压裂水平井水平井的产能分析压裂水平井水平井的产能分析实验成果实验成果最优裂缝长度研究最优裂缝长度研究（1 1）压裂水平井产量都随半缝）压裂水平井产量

42、都随半缝长的增加而增加，不同缝条数下长的增加而增加，不同缝条数下的规律不同的规律不同（2 2） 较小的缝长时，条数改变较小的缝长时，条数改变对产能带来的影响不明显，原因对产能带来的影响不明显，原因为缝与主井筒之间干扰较大为缝与主井筒之间干扰较大水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用压裂水平井水平井的产能分析压裂水平井水平井的产能分析实验成果实验成果最优裂缝角度研究最优裂缝角度研究 压裂井的产量随着裂压裂井的产量随着裂缝角度的增加而增加。裂缝角度的增加而增加。裂缝角度的增加意味着裂缝缝角度的增加意味着裂缝之间距

43、离的增加，缝间干之间距离的增加，缝间干扰也会随之减小，进而引扰也会随之减小，进而引起产量的增加起产量的增加 。水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（二）电模拟实验的应用（二）电模拟实验的应用压裂水平井水平井的产能分析压裂水平井水平井的产能分析实验成果实验成果裂缝对称性对产能的影响裂缝对称性对产能的影响方案方案3 3效果最好效果最好 。裂缝交叉不对称分布减小了裂缝交叉不对称分布减小了裂缝之间的干扰；裂缝之间的干扰；由于模型为定压边界，不对由于模型为定压边界，不对称时裂缝靠近边界，能量补称时裂缝靠近边界，能量补充充足。充充足。水平井、分支井、压裂水平井电

44、模拟实验研究水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究（三）电模拟实验的不足（三）电模拟实验的不足u不能实现对非均质性和各项异性油藏的模拟；u单井模型中无法实现对封闭边界的情况的模拟；u电解液的电导率对应实际油藏中的流度（k/），所以给定浓度的电解液无法判定对应高粘高渗油藏还是低粘低渗透油藏，而同样k/值，同时增加或者减小k和的值会对实际的油藏开发效果带来多大的影响也有待进一步研究。复杂结构井物理模拟实验研究复杂结构井物理模拟实验研究（一）实验装置简介（一）实验装置简介四大模块四大模块物理模型物理模型 供液及回路控制供液及回路控制 压力流量测量压力流量测量 系统主控系统主控 外模型外模型 内模型

45、内模型 复杂结构井物理模拟实验研究复杂结构井物理模拟实验研究（二）实验装置功能（二）实验装置功能（1 1）模拟）模拟水平井和多分支井水平井和多分支井井底和分支周围的压力分布、井底和分支周围的压力分布、流量和压力之间的关系；流量和压力之间的关系；（2 2）模拟）模拟压裂水平井压裂水平井的压力分布；的压力分布；（3 3）模拟）模拟水平井射孔完井水平井射孔完井条件下流量和压力之间的关系，条件下流量和压力之间的关系，为建立复杂结构井的渗流规律和产能预测提供实验验证，为建立复杂结构井的渗流规律和产能预测提供实验验证，并为以产能为目标优化复杂井的结构提供依据。并为以产能为目标优化复杂井的结构提供依据。 四

46、、软件开发简介四、软件开发简介（一）水平井、分支水平井产能预测及完井参数优化（一）水平井、分支水平井产能预测及完井参数优化软件（软件（wellpro软件）软件）（二）压裂水平井产能预测及井网参数优化软件（二）压裂水平井产能预测及井网参数优化软件软件开发软件开发水平井产能预测及完井参数优化软件水平井产能预测及完井参数优化软件（一）软件功能介绍（一）软件功能介绍（1）水平井、分支水平井产能预测；）水平井、分支水平井产能预测；（2）水平井完井表皮计算；）水平井完井表皮计算；（3）水平井完井参数优化；）水平井完井参数优化； （一）软件功能介绍（一）软件功能介绍表皮分析表皮分析射孔优化射孔优化割缝优化割

47、缝优化动态预测动态预测软件开发软件开发水平井产能预测及完井参数优化软件水平井产能预测及完井参数优化软件（二）软件特色（二）软件特色（1）考虑油藏实际边界情况；）考虑油藏实际边界情况；（2）考虑实际油藏渗透率分布状况；）考虑实际油藏渗透率分布状况；（3）水平井分段完井产能预测；）水平井分段完井产能预测；（4）非稳态产能预测；）非稳态产能预测；（5）六种水平井完井方式表皮分析；）六种水平井完井方式表皮分析； 软件开发软件开发水平井产能预测及完井参数优化软件水平井产能预测及完井参数优化软件（一）软件功能（一）软件功能软件开发软件开发压裂水平井产能预测及井网参数优化软件压裂水平井产能预测及井网参数优化

48、软件（1）水平井、压裂水平井井网参数自动优化）水平井、压裂水平井井网参数自动优化（2）压裂水平井产能计算；）压裂水平井产能计算；（3）水平井网产能计算）水平井网产能计算 （二）软件原理简介（二）软件原理简介软件开发软件开发压裂水平井产能预测及井网参数优化软件压裂水平井产能预测及井网参数优化软件 井网自动优化软件基于遗传算井网自动优化软件基于遗传算法基本原理，针对水平井井网优化法基本原理，针对水平井井网优化的参数需求和特点，采用二进制编的参数需求和特点，采用二进制编码形式，将问题空间的所有参数表码形式，将问题空间的所有参数表示为基于字符集示为基于字符集0,1构成的个体，构成的个体，每一个体就包含

49、了水平井井网优化每一个体就包含了水平井井网优化参数参数(包括井网参数和裂缝参数包括井网参数和裂缝参数)的的二进制编码所组成的信息。二进制编码所组成的信息。适应性值评估检测适应性值评估检测 结束！结束！选择编码方法选择编码方法初始群体生成初始群体生成选择选择交叉交叉变异变异满足精度满足精度NY优化目标函数优化目标函数（三）软件优化实例（三）软件优化实例软件开发软件开发压裂水平井产能预测及井网参数优化软件压裂水平井产能预测及井网参数优化软件砂岩厚度砂岩厚度(m)1.7地层原油密度地层原油密度(t/m3)0.822有效厚度（有效厚度（m）0.8地层原油粘度地层原油粘度(mpa.s)9.0有效孔隙度有

50、效孔隙度(%)21.0饱和压力饱和压力(MPa)4.83水平渗透率水平渗透率(10-3m2)37.0原始气油比原始气油比(m3/t)18.62含油饱和度含油饱和度(%)65体积系数体积系数1.073地面原油密度地面原油密度(t/m3)0.8648初始地层压力初始地层压力(MPa)13.38地面原油粘度地面原油粘度(mpa.)40.8油层综合压缩系数油层综合压缩系数(10-4/MPa)8.08大庆外围葡萄花油层的地质情况大庆外围葡萄花油层的地质情况 数值模型网格大小取为数值模型网格大小取为10m10m1.7m（XYZ），有效），有效厚度取厚度取0.8m。采油井井底流压取。采油井井底流压取3.5M

51、Pa，注水井井底流压取，注水井井底流压取28.5MPa，考虑水平井井筒内摩擦损失。模拟预测时间为，考虑水平井井筒内摩擦损失。模拟预测时间为10年。年。 （三）软件优化实例（三）软件优化实例软件开发软件开发压裂水平井产能预测及井网参数优化软件压裂水平井产能预测及井网参数优化软件七点法矩形井网七点法矩形井网 优化参数：水平段长度优化参数：水平段长度(250m-550m) 井排距井排距(150m-450m) 优化指标：单位平方公里初期产能优化指标：单位平方公里初期产能(1年末年末) 单位平方公里单位平方公里10年累产年累产 （二）软件优化实例（二）软件优化实例软件开发软件开发压裂水平井产能预测及井网

52、参数优化软件压裂水平井产能预测及井网参数优化软件运行结果图，共运行三次，最优结果分别为：运行结果图，共运行三次，最优结果分别为：水平井长水平井长430m，井排距，井排距240m，初产，初产(一年末一年末)32.87m3/d/km2水平井长水平井长540m，井排距，井排距300m，累产，累产3.13*104m3/km2五、研究成果的实际应用五、研究成果的实际应用（二）冀东油田复杂结构井产能预测及井型优化研究（二）冀东油田复杂结构井产能预测及井型优化研究（一）低渗透油藏水平井油藏工程研究（一）低渗透油藏水平井油藏工程研究（三）水平井动态预测与完井优化技术研究（三）水平井动态预测与完井优化技术研究（

53、一）低渗透油藏水平井油藏工程研究（一）低渗透油藏水平井油藏工程研究 （中石油低渗透改造重大攻关项目部分内容）（中石油低渗透改造重大攻关项目部分内容） 1、低渗透油藏水平井开采技术界限研究、低渗透油藏水平井开采技术界限研究 （1）包括油藏类型、储层物性下限、流体性质条件等。）包括油藏类型、储层物性下限、流体性质条件等。（2）研究了不同水平段长度下的水平井的自然产能和压裂后的单井）研究了不同水平段长度下的水平井的自然产能和压裂后的单井产能预测方法，首先找到水平井裸眼完井和压裂的产能预测方法，然产能预测方法，首先找到水平井裸眼完井和压裂的产能预测方法，然后从产能的角度分析对比水平井裸眼完井和压裂的差别，找到了低渗后从产能的角度分析对比水平井裸眼完井和压裂的差别，找到了低渗透油藏中透油藏中水平井是否压裂的界限水平井是否压裂的界限。 2、水平井注采能力预测方法研究。、水平井注采能力预测方法研究。 3、不同裂缝系统水平井注采井网设计方法研究、不同裂缝系统水平井注采井网设计方法研究 （二）冀东油田复杂结构井产能预测及井型优化研究（二）冀东油田复杂结构井产能预测及井型优