鱼骨状分支水平井整体开发关键技术研究

胜利油田地质院，2021年12月汇报提纲前言结论与认识前言胜利油田鱼骨状水平井开展历程中石化第一口自主知识产权的鱼骨状分支水平井CB26-ZP1由边际油田向主力油田拓展由新区向老区拓展由油藏向气藏拓展由稀油油藏向稠油油藏拓展应用领域不断拓展：中石化第一口鱼骨状分支水平气井胜利第一口稠油热采的鱼骨状分支水平井沾18-ZP1东辛营451断块鱼骨状分支水平井初期产能为定向井的2-3倍;单井增加可采储量为普通水平井的2~5倍。优势日益突出:前言鱼骨状分支水平井油藏工程理论与方法不完善产能预测鱼骨井近井地带渗流特征复杂，井筒相互干扰，产能准确预测难度大。井形优化合理的井形配置可充分发挥鱼骨井的优势，但由于井形参数众多且相互影响，没有合理的井形设计原那么。注采配置由于井形复杂，导致了鱼骨井的注采关系复杂，没有系统的注采配置研究方法。AB分支分支分支分支面临的问题：汇报提纲前言结论与认识鱼骨状分支水平井产能预测鱼骨状分支水平井井型优化鱼骨状分支水平井整体注采配置〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测已有产能预测方法分析鱼骨状分支水平井渗流特征认识产能预测方法的局限性整体开发产能预测及注采关系研究需求分段耦合解析模型分段耦合数值模型联合应用，优势互补〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测推导过程中进行了适当简化〔对井形要求苛刻〕；井筒流动特征表征不准确〔没有综合考虑井筒压降，无法考虑支间干扰〕；计算精度依赖于水平井解析法产能计算公式，误差大。局限性认识：CB26-ZP1井不同方法产能预测结果比照已有产能预测方法分析〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立井筒流体质量变化，油藏内渗流与水平井筒内管流相互耦合；井筒内沿程流速不断增加，存在附加的加速度压降；井筒内平行流动的流体受到井筒周围油藏径向流体的干扰，发生流体转向；在分主支交汇处，两种不同流向的流体集合会发生相互的干扰。〔1〕鱼骨状水平井特征〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立井筒分段：采用分割法对分支水平井井筒进行分段处理。井筒与油藏耦合：应用变质量流模型和井筒综合压降〔摩擦、重力、加速度〕描述方法，建立耦合流动模型。描述任意分支水平井的结构特点，准确反映分支水平井的流动特征。〔2〕分段耦合模型原理〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立分段耦合解析方法应用镜像反映和势叠加原理解析求解，形成分段耦合解析产能计算模块。数学模型计算速度快，精度较高，适宜大量因素分析与计算的井形优化研究和鱼骨井干扰分析，有效防止数值方法中过细网格所产生的计算波动问题。〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立分段耦合解析方法〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立多段井数值模拟方法开发应用了多段井数值模拟模块，丰富了鱼骨状分支水平井研究手段。1〕采用离散井筒方法，准确描述复杂井轨迹，实现了井与地层非均质性的完美匹配。沿程〔主/分支〕产量/压力剖面变化及干扰现象分析摩阻压力损失与管径关系〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立多段井数值模拟方法2〕应用综合压降描述方法，结合分段流量与压力的定量计算与分析，深化井筒内部流动特征的研究。井筒压力损失影响因素及变化规律研究主分支产量〔油气水〕奉献及干扰定量评价〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测不同完井方式与表皮系数对应关系智能完井模拟示意图新的产能预测方法建立多段井数值模拟方法3〕通过不同完井方式下的表皮系数大小研究成果，结合多段井智能完井描述方法，表征了各种完井方式下的向井流流动特征。〔一〕鱼骨状分支水平井产能预测新的产能预测方法建立两种预测方法的产能计算精度均符合矿场精度要求；分段耦合解析法计算速度快，适宜于鱼骨状分支水平井井形优化研究及干扰评价分析；多段井数值模拟法满足非均质、多相渗流准确计算，适宜于鱼骨状分支水平井整体开发注采关系研究。两种预测方法联合应用，优势互补。方法小结鱼骨状分支水平井产能预测鱼骨状分支水平井井型优化鱼骨状分支水平井整体注采配置鱼骨状水平井产能影响因素研究物理模拟确定主要影响因素数学分析确定因素敏感性大小鱼骨状水平井井形优化研究分支展布参数优化分支形态参数优化形成鱼骨状分支水平井井形优化原那么〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化鱼骨状分支水平井井形优化理论产能影响因素的机理分析鱼骨状分支井电模拟实验装置〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化利用水电相似理论，电场模拟渗流场。敏感性参数产能影响因素敏感性分析电场中的电流、电压和等位线渗流场中的产量、压力和等压线30度鱼骨水平井45度鱼骨水平井分支角度、分支长度、分支数〔间距〕分支点位置、同异侧、对称性〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化敏感性参数分支展布参数分支点位置分支对称性分支同异侧分支形态参数分支角度分支长度数目/间距布井时分支展布参数受到油藏的限制较大，因此，在设计过程中应充分考虑油藏情况，首先确定相应参数，然后再进行形态参数设计。产能影响因素敏感性分析因素敏感性大小为：分支长度、分支数目、分支角度、分支间距。鱼骨状分支水平井产能影响因素正交试验表极差分析〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化产能影响因素敏感性分析正交试验分析法〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化鱼骨状水平井井形优化〔1〕分支展布参数优化同/异侧、对称性、分支点位置优化方法举例：〔分段耦合解析法+多参数综合分析〕30度60度90度异侧同侧优化方案设计1〕同异侧产能比照分支长300m，分支角度90度异侧分支优于同侧分支〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化鱼骨状水平井井形优化〔1〕分支展布参数优化同/异侧、对称性、分支点位置优化方法举例：〔分段耦合解析法+多参数综合分析〕2〕长度对优化结果的影响随着长度增大，差异优势增大2〕长度角度综合影响角度较小时，同异侧差异优势随长度增大的影响不明显〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化同/异侧、对称性、分支点位置鱼骨状水平井井形优化〔1〕分支展布参数优化分支长度、数目/间距、角度〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化鱼骨状水平井井形优化〔2〕分支形态参数优化优化方法举例：〔分段耦合解析法+多参数综合分析〕1〕长度对产能影响规律随着长度增大，产能逐渐增大2〕角度对长度与产能关系的影响角度对长度与产能变化关系影响不大分支长度与产能大小〔或增幅〕图版分支长度与产能大小〔或增幅〕图版〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化分支长度、数目/间距、角度鱼骨状水平井井形优化〔2〕分支形态参数优化优化方法举例：〔分段耦合解析法+多参数综合分析〕3〕分支数、角度综合因素对长度与产能关系的影响分支数对长度与产能变化关系影响较大，较小分支数情况下具有增加分支长度优势分支数目与产能大小〔或增幅〕图版分支数对产能影响较大；但分支长度太小时，增加分支数目意义不大。最少分支数不应小于2支。〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化分支长度、数目/间距、角度鱼骨状水平井井形优化〔2〕分支形态参数优化分支角度与产能大小〔或增幅〕图版分支数目、分支长度较小时，可以选择较小的分支角度〔但不应小于30度〕；分支数目、分支长度较大时，分支角度越大越好。〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化分支长度、数目/间距、角度鱼骨状水平井井形优化〔2〕分支形态参数优化井型优化总体原那么：异侧、非对称，分支点位置靠近主井筒两端，分支个数不少于2支，分支角度不小于30度。〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化井形参数对产能影响的强弱顺序依次为：

分支长度、分支数目、分支角度、分支间距分支长度太小时，增加分支数目意义不大，较小分支数条件下具有增大分支长度的优势。鱼骨状水平井井形优化影响鱼骨状分支井产能的因素众多，且彼此之间相互干扰、影响，归纳起来主要表达在以下三方面：◆导致鱼骨状分支井泄油面积增大(增产动力)。◆导致主井筒受到干扰，产能降低(增产阻力)。◆导致分支井筒与油藏接触长度、接触面积增加(增产动力)。〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化井形优化理论提升〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化井形优化理论提升增产动力因素定量评价增产阻力因素定量评价增产阻/动力因素综合评价综合分析影响鱼骨状分支井的主要因素依次为分支长度、分支数目、分支角度，分支间距影响较小。该理论方法的思路正确，结果可靠。P总—分支井总产能P主支—分支井主支产能P分支—分支井分支产能PS—由于泄油面积增加而增加的产能PC—由于井筒与油藏接触面积增加而增加的产能PI—由于干扰影响所减少的产能SD—泄油面积I—干扰影响C—井筒与油藏接触面积影响研究增产的阻力及动力因素与分支井参数之间的定量〔性〕关系。根本原理〔二〕鱼骨状分支水平井井形优化井形优化理论提升1、建立分支井产量的增〔减〕产因素与分支参数之间的函数关系；2、确定建立分支井产量的增〔减〕产因素与分支参数之间的函数关系的计算方法；3、确定分支井产能分析图版，指导实际区块分支井的形态设计。应用方法鱼骨状分支水平井产能预测鱼骨状分支水平井井型优化鱼骨状分支水平井整体注采配置〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采特征研究确定新的研究思路和方法微单元划分与研究确定优势注采微单元整体开发注采关系优化注采井网单元优化整体开发应用形成注采井网单元优化方向揭示鱼骨状水平井注采关系的复杂性确定优势注采对应关系确定优势注采根底井网整体开发注采参数优化整体注采井网优化鱼骨状水平井注采特征研究直井注\水平井采直井注采〔三〕鱼骨井整体注采配置注采特征：流线在对角线两侧边对称分布；注入水主要从中部向注水井突破；中部流线明显比两侧密集。注采特征：流线明显密集，趾部比跟部密集，中部最为稀疏；两端流量差异随时间增大，流入剖面变更陡；注入水并非首先从井趾处突破，而是从靠近井趾的地方首先见水。趾部跟部〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采特征研究分支井的存在使得流场复杂化，流线更加密集，流线的形态、密度及分布不均衡，与井型关系密切，且动态变化。鱼骨状水平井注采微单元研究〔三〕鱼骨井整体注采配置〔1〕微单元划分鱼骨状水平井注采微单元研究典型微单元示意〔三〕鱼骨井整体注采配置〔1〕微单元划分不同微单元油井90%含水时水淹图开发效果：反斜＞斜＞反斜上＞斜上＞顶＞反顶＞〔反〕边〔三〕鱼骨井整体注采配置不同微单元含水与采出程度曲线鱼骨状水平井注采微单元研究〔2〕微单元开发效果比照注水井位于背向远离分支点位置，可以充分发挥分支井优势。见水时间无水采出程度采出程度〔90%含水〕〔三〕鱼骨井整体注采配置〔3〕优势注采对应关系研究〔直井注水〕鱼骨状水平井注采微单元研究〔三〕鱼骨井整体注采配置〔3〕优势注采对应关系研究〔水平井注水〕水平井注水微单元设计〔以五点为例〕鱼骨状水平井注采微单元研究无水采油期〔三〕鱼骨井整体注采配置〔3〕优势注采对应关系研究〔水平井注水〕采出程度采出程度采出程度无水采油期无水采油期不同微单元下的水平井注水效果随水平井长度的变化规律各异，与直井注水相比优势不同，因此整体设计中需要区别对待。鱼骨状水平井注采微单元研究〔三〕鱼骨井整体注采配置有利微单元中等微单元不利微单元以水平井为基准，将12种微单元划分为三类：〔4〕优势注采井网单元研究鱼骨状水平井注采微单元研究直线排状正对井网矩形注采单元微单元分析有利：中等：不利=1：2：1直线排状交错井网直线排状正对井网〔反〕九点注采井网七点注采井网四点注采井网>>>>1：2：11：2：11：1：2.51：2：30：1：2五点井网为适宜的鱼骨状分支水平井根底井网单元〔三〕鱼骨井整体注采配置〔4〕优势注采井网单元研究鱼骨状水平井注采微单元研究不规那么分支井面积井网的整体静态规那么化不均衡注采参数的整体动态均衡化〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔1〕优化原那么与方向以五点法井网单元为根底以调整不利注采微单元保持有利注采微单元为原那么以实现均衡驱替为目标建立整体开发不规那么面积井网模式优化原那么优化方向〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔2〕注采井网单元优化策略一：调整分支井偏角。优化结论：分支端正对注水井效果最差，正偏比反偏效果改善大，应防止注水井与分支正对。正偏15度效果比照〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔2〕注采井网单元优化优化结论：分支长度越长，注水效果越差。分支端正对注水井时，应缩短支。分支长度缩短150m效果比照策略二：缩短斜上正对注水井分支长度。分支长度〔正对〕与见水时间/采出程度关系曲线〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔2〕注采井网单元优化优化结论：分支位置距水井越近，注水效果越差。应尽量防止分支距离注水井过近。分支位置平移50m效果比照不同分支点位置与见水时间/采出程度关系曲线策略三：调整分支位置〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔2〕注采井网单元优化优化结论：应根据不同微单元注采对应关系及其水驱规律调整注水强度。策略四：调整注水井比例〔1:1:1:1->1:2:1.2:1.8〕。1234不同注水比例效果比照调整模式一调整方式：增大斜向微单元分支端点与注水井距离，形成与四口注水井距不等的非对称井网，延缓水淹，扩大涉及。调整模式二调整方式：建立对称性的分支井网分布，根据对称油井排间的分支展布规律，整体平移水井，增大斜向微单元注采井距，形成交错排状井网。调整模式三调整方式：在建立对称性的分支井网分布的根底上，将排状交错的直井点状注水改为水平井线性注水，增强适应性，进一步扩大涉及。〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔3〕整体注采井网优化根底井网调整模式一调整模式二调整模式三三种井网调整效果比照〔三〕鱼骨井整体注采配置鱼骨状水平井注采关系优化〔3〕整体注采井网优化鱼骨状分支水平井整体开发注采参数优化〔三〕鱼骨井整体注采配置预测控制参数：1、单井日产油量：平均80