直、斜、水平井产能计算

6.3 注采井产能确定（直、斜、水平井）

文23储气库注采井根据所处产能区的不同，将会采用直井、斜度井和水平井三种不同的井型来进行注采，而准确的分析三种井型的产能，对于气库井网部署有着极其重要的意义。 6.3.1注采井产能确定依据与方法

1）直井产能计算模型

根据天然气在多孔介质中流动的偏微分方程的解析解可得到垂直井产能计算方程为：

压力平方形式为：

22

()/()

0.472ln

sc sc R wf i i sc g e

w

KhZ T p p Z p T q r r πμ-=

式中：K ———————气层渗透率， 10-3μm 2；

h ———————生产层有效厚度，m ； Z SC ———————标准状况下的气体偏差因子； T SC ———————标准状况下的温度，K ； P R ———————地层压力，MPa ； P wf ———————井底流压，MPa ；

μi ———————初始条件下的气体粘度，mpa.s Z i ———————初始条件下的气体偏差因子；

P SC ———————标准状况下的地面压力，MPa ； r s ———————气井泄气半径，m ； r w ———————气井井筒半径，m ；

利用该公式，分别在高、中、低产井区选取了3口代表井进行产能计算，以验证公式理论推算气量与实际生产气量、不同井区各井的产量比率。

表6.3-1 模拟计算参数表

通过计算，得到了3口井的理论产量（见表6.3-2），其计算值与实际值较为接近，均略小于其实值。

表6.3-2 3口气井产量计算表

2）斜井产能计算模型

Cinco、Miller和Ramey等人提出了在直井产能方程中加入斜井拟表皮因子的方法解决了斜井的产能计算问题，并提出了计算斜井（图6.3-1）拟表皮因子的方法：

图6.3-1 斜井示意图

' 2.06' 1.865

'1(/41)(/56)log(/100)/tan )s D D w

S h h h r αααα-⎧⎪=--⎪⎪

⎪

=⎨⎪⎪

⎪=⎪⎩

该方法适用于75α≤

的斜井，可用于均质储层和非均质储层。

3）水平井产能计算模型

Joshi 用基于非均质储层的油井水平井产能计算模型推得的用于非均质储层的气井水平井产能计算模型：

压力平方形式：

22

()/()

h k hZ T p p Z p T q πμ-=

⎢⎥⎣⎦

式中：β=Van den Vilis 等人提出了在非均质储层中钻一口水平井时，其有效井筒半径的表达式为：

'4sin(90)cos(/180)4hL

w w

r L r h h δ⎡⎤=⨯⨯⎢⎥

⎣⎦

式中：δ——井中心到储层中部深度处的垂向距离。 3）水平井与直井的产能对比

采用Joshi 产能计算模型计算不同水平段长度时的水平井产能，计算参数详见表6.3-3，计算结果详见表6.3-4，由计算结果作水平井与直井产能比和水平段长度关系图（图2-7）。

由表6.3-4和图6.3-2可以看出：随着水平段长度的增加，气井产能增加，水平段长度从200m 增加到800m ，水平井与直井产能比由1.17倍增加到3.73倍。可见，采用较长水平段的水平井开发要比直井开发效果好。

表6.3-3不同水平段长度下的水平井产能计算参数表

表6.3-4 不同水平段长度下水平井的产能计算成果表

图6.2-2 水平井与直井产能比和水平段长度关系图

4）水平井与斜井的产能对比

采用Van den Vilis方法计算不同井斜角度时的斜井产能，计算参数详见表6.3-6，计算结果详见表6.3-7，由计算结果作斜井与直井产能比和井斜角度关系图（图6.2-3）。

表6.3-6 不同井斜角度下的斜井产能计算参数表

表6.3-7 不同井斜角度下斜井的产能计算成果表

由表6.2-8和图6.2-3可以看出：

（1）随着井斜角度的增大，气井产能增加，井斜角度由20度增加到60度，斜井与直井的产能比由1.07倍增加到1.67倍。

（2）在井斜角度较小时，随着井斜角度的增大斜井产能提高倍数增长较慢，在井斜角度较大时，随着井斜角度的增大斜井产能提高倍数增长较快。

综合以上分析可以看出，采用水平井开发要比斜井开发效果好。

图6.3-4高产井区压力-产量结点分析图

图6.3-5中产井区压力-产量结点分析图

图6.3-6低产井区压力-产量结点分析图

按照气库40亿调峰气量预测，分别分析高、中、低产气井管柱对产能的影响，结果如下：

高产井区：

新井最大配产72万方，老井最大配产48万方，模拟76mm、99.6mm油管最大产气量78.3、86.8万方，均高于最大配产。采用内径76mm以上的油管能够满足高产井配产要求。

图6.3-7高产井管径与产气能力关系曲线

中产井区：

老井最大配产29.5万方，新井最大配产41.3万方，模拟62mm、76mm、99.6mm 油管最大产气量29.5、30.7、31万方。老井协调产量均高于最大配产。新井协调产量均低于最大配产。老井采用直井、内径62mm以上油管能够满足配产要求。新井采用直井、62mm及以上油管不能满足配产要求。需采用大斜度或水平井提高产气能力。

图6.3-8中产井管径与产气能力关系曲线

低产井区：老井最大配产14.1万方，新井最大配产28.2万方，模拟62mm、76mm、99.6mm油管最大产气量14.4万方。老井协调产量均高于最大配产。新井协调产量均低于最大配产。老井采用直井、内径62mm以上油管能够满足配产要求。新井采用直井、62mm及以上油管不能满足配产要求。需采用大斜度或水平井提高产气能力。

图6.3-9低产井管径与产气能力关系曲线

综合考虑推荐高产新井采用内径76mm油管，中产、低产新井和老井采用内径62mm油管。

表6.3-8 采气井不同油管内径下最大采气能力