水平井注采井网合理井距及注入量优化

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以流体均匀流入剖面 ( Ⅰ型 ) 为例 , 推导压降预测 公式 。从图 2 可以看出 ,在 d x 段上进入井筒的流量可 写为公式 ( 7) ,则沿水平段至距离趾端 x 处的流量为 :
q ( x) p =
从趾端到 x 处的压降为 :
d p Ⅰ ( x) =
∫
0
x
λ d p = - 0 . 81
Flood pattern optimization of horizontal well injection
L IN G Zo ng2fa1 , WAN G Li2juan2 , HU Yo ng2le2 , L I Bao2zhu2 ( 1 . Chi na U ni versit y of Geosciences , B ei j i n g 100083 , Chi na; 2 . Resea rch I nstit ute of Pet roleum E x p loration & Develop ment , Pet roChi na , B ei j i n g 100083 , Chi na)
流入类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
( 15 )
对 ( 5) 式中变量进行单位变换 ,得
a = 0 . 088 Lh K ( piwf - pi ) Q iμ w ( 6)
即 ρ 2 Δ p = - 0 . 81 λ q5 L
gd
( 16 )
对于生产井 :
d q ( x) p =
qp dx L ( 7)
根据文献 [ 28 ,29 ] , 流体流入剖面有 5 种情况 , 即 均匀流入 、 线性递减流入 、 线性递增流入 、 抛物线递增 流入 、 抛物线递减流入 ( 见图 2) 。
0 引言
水平井技术已成为开发复杂油藏的有效手段[ 124 ] , 随着水平井钻井技术的日益发展 , 水平井注水开发油 田也成为可能 。水平井注水技术研究始于 20 世纪 90 年代初 [ 527 ] , 并 相 继 在 世 界 上 一 些 油 田 得 到 成 功 应 用 [ 8217 ] 。利用水平井注采井网开发低渗 、 薄层油藏可有 效地保持油藏压力 、 提高油藏采出程度 、 降低水井注入 [ 17227 ] 压力 。 从经济角度考虑 , 水平注水井与生产井的控制面 积、 油井产量越大越经济 。但由于薄层 、 低渗油藏渗流 能力限制 ,如果井距过大将导致生产井井底压力降低 到正常生产最小流动压力 , 注水井井底压力升高 , 超过 最大极限压力 , 影响正常生产 。所以水平井注采井网
石 油 勘 探 与 开 发 2008 年 2 月 P ETROL EU M EXPLORA TION AND D EV ELO PM EN T Vol. 35 No . 1 文章编号 :100020747 (2008) 0120085207
2 3 ρ o qp x 5 2 gd L 3
( 19 )
d q ( x) ∫
0
x
p
=
qp dx L
( 17 )
( 19) 式 ,沿程的总压降为 : 由 ( 16) 式 、
( 16) 式 、 ( 17 ) 式可知 ,在 d x 段内的压降 由 ( 14) 式 、 可表示为 :
2 ρ ρ qp 2 2 o v dx λ o5 dp = - λ = - 0 . 81 2 x dx 2 gd gd L
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2008 年 2 月 凌宗发 等 : 水平井注采井网合理井距及注入量优化
1 . 2 考虑压力损失 1. 2. 1 水平井压力损失计算
图1 水平井注采井网前缘相遇示意图
d x 段到水驱前缘区间应用达西公式 :
KA d p d q ( x) i = - α μw d y ( 2)
通过对有关水平井压力降落计算方法的比较 ,认为 文献 [28 ,29 ]计算方法简单 、 结果基本符合估算要求。 如果所有流体都在水平井某一端 ( 跟端或趾端 ) 流 入井筒 ,可以称这种流入模式为一次流入 。那么 , 趾端 一次流入压降是最大可能的压力降 ; 跟端一次流入压 降最小 。假设生产井水平段可用一水平管代替 , 通过 该水平管的流体为不可压缩的单相流体 , 沿水平管的 摩擦阻力系数为一常数 , 那么应用质量 、 动量和能量守 恒定律 ,沿该水平井段的压降可写为 :
存在最大极限井距和合理注入量 。本文利用渗流力学 理论 ,考虑低渗 、 薄层油藏渗流特点 , 推导考虑和不考 虑水平井水平段压力损失两种情况下水平井注采井网 的合理注入量 、 合理井距公式 ,并分析其影响因素 。
1 合理井距推导
水平井水平段存在压力损失 , 为了便于推导 , 首先 在不考虑压力损失情况下进行相关推导 , 然后在此结 果基础上进行考虑压力损失的推导 。 1 . 1 不考虑压力损失 考虑到问题的复杂性 ,Βιβλιοθήκη Baidu作如下假设 : 油藏均质 , 渗 透率为 K ; 不考虑水平井水平段压力损失 ,注水井水平 段内各点压力相等 , 均为 piwf , 生产井水平段内各点压 力均为 pwf ; 注水井水驱前缘与其压降前缘一致 ; 不考
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水平井注采井网合理井距及注入量优化
凌宗发1 , 王丽娟2 , 胡永乐2 , 李保柱2
(1. 中国地质大学 ( 北京) ; 2. 中国石油勘探开发研究院)
基金项目 : 国家重点基础研究发展规划项目 (2001CB209100) 摘要 : 为解决水平井注采井网中合理井距及注入量优化问题 ,利用渗流力学理论 ,考虑低渗 、 薄层油藏渗流特点 ,并假设注 水井为刚性水驱 ,推导出考虑和不考虑水平井水平段压力损失两种情况下水平井注采井网的合理井距 、 合理注入量公式 。 根据公式分析认为 ,水平井水平段压力损失受管径 、 注水量或产油量 、 水平段长度影响 。对于特定水平井 , 压降损失主要 受产油量或注水量影响 ; 对于确定的油藏 ,影响最大井距的主要因素是水平井长度 、 生产井产量 、 水井注水量 。利用该研 究结果设计的塔里木油田哈得 4 薄砂层油藏水平井注采井网在开发中起到了降低注入压力 、 增大注入量 、 有效保持地层 压力的作用 ,应用效果良好 。图 2 表 2 参 29 关键词 : 水平井 ; 水平井注水 ; 井网优化 ; 低渗透油藏 ; 薄层油藏 中图分类号 : TE342 文献标识码 :A
任意点压降 : ρ 2 Δ p ( x) = - λ v x 2 gd
对 ( 4) 式积分 :
∫
0
a
dy = -
∫
pi
αL h K d p piwf qiμ w
( 5)
( 14 )
水平段压降 : ρ 2 Δp = - λ v L 2 gd
LhK( a =α piwf - pi ) qiμ w
虑重力 、 毛细管力 。 假设注水井为刚性水驱 , 注水井水驱前缘与生产 井压降前缘相遇时 ( 见图 1) ,相遇处的油藏压力为油藏 原始压力 pi 。注采井水平段长度均为 L , 在注水井水 平段上取微元 d x :
d q ( x) i =
qi dx L ( 1)
d q( x) p = - α ( 7) 式 、 ( 8) 式可得 : 由 ( 3) 式 、
dp = dL dp dL dp + dL dp + dL
( 12 )
a
h
f
又因为 :
A = hd x ( 3)
考虑到重力压降和加速度压降可忽略不计 ,则
dp dL
=λ
f
由 ( 1) 式 —( 3) 式得 :
LhK dy = - α dp qiμ w ( 4)
ρ v2 2 gd
( 13 )
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石油勘探与开发 ・ 油气田开发 Vol. 35 No . 1
Δp Ⅰ =
∫
0
L
λ d p Ⅰ ( x ) = - 0 . 81
2 ρ o qp
gd
5
L
1 1 = Δp 3 3
( 20 )
( 18 )
其他 4 种类型流入剖面压降预测推导同上 ,d x 段 井筒的流量 、 沿程任意点压降 、 总压降计算式见表 1 。
图2 水平井 5 种流入剖面示意图 表1 不同流入剖面的压降预测
Abstract : To optimize well spacing and injectio n rate in ho rizo ntal well flood pattern , fo rmulae of t he reasonable injectio n rate and well spacing are derived under f raction and no2f raction conditio ns respectively using filt ratio n t heory. The formulae take into account t he fluid flow in low2permeability and t hin reservoirs , and assume t hat ho rizo ntal well injection is rigid water driving. Acco rding to t hese formulae , t he influencing facto rs of p ressure lo ss o n t he horizontal sectio n are diameter of casing pipe , p roduction rate , and lengt h of horizontal section. Fo r a well wit h fixed casing diameter and ho rizo ntal sectio n lengt h , t he influencing factors of p ressure lo ss on horizo ntal section is only p roductio n or injection rate ; for a reservoir , t he influencing factors of maximal well space are lengt h of horizontal section , oil p roduction rate and water injectio n rate. The research result s are applied in t he Hade 4 t hin layer sandsto ne reservoir of Tarim Oilfield. The designed flood pattern decreases injection p ressure , augment s injection , and keep s field p ressure. K ey words : horizontal well ; horizontal well injection ; well spacing optimization ; low2permeability reservoir ; thin layer reservoir
KA d p μ o dy
( 8)
LhK dy = - α dp qpμ o
( 9)
对 ( 9) 式两边积分
∫
D- b
D
dy = -
α dp qμ ∫
pi
pwf
LhK
p o
LhK( b =α pi - pwf ) qpμ o
( 10 )
对 ( 10) 式进行单位变换得 :
b = 0 . 088 Lh K ( pi - pwf ) Q pμ o ( 11 )