水平井压力分布对产能和井网部署的影响

彭永灿（西南石油大学石油工程学院，四川 成都610500 新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

欧阳可悦，易任之，石 军 邢 坤，许维娜，孔垂显（新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

水平井压力分布对产能和井网部署的影响

彭永灿（西南石油大学石油工程学院，四川 成都610500 新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

欧阳可悦，易任之，石 军 邢 坤，许维娜，孔垂显（新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

常规的概念认为水平井水平段的压力分布是个椭圆，水平井产能与水平段呈线性增加关系。通过考虑水平段井筒压力损失，重新认识水平段压力分布、产能计算和水平井网的优化部署，可更好地把握水平井的实施应用，达到提高油藏开发效果的目的。

水平井；压力分布；产能；井网部署

1 水平段井筒压力损失对水平井产能的影响

不考虑水平井井筒压力损失或压力损失较小时，在理想的条件下，常用的水平井产能计算方法表明水平井产量和水平段长度呈线性正相关关系，如公式（1）［1］反映出水平井产量随着水平段长度增加呈线性增加。但实际上由于水平段管柱摩阻的影响，水平井水平段的渗流特征决定了水平段存在井筒压力损失，特别是水平段越长、井筒压力损失越大。水平段井筒压力损失将对水平井产能产生直接影响，即水平井产能和水平段长度不是一直遵循较好的线性正相关关系，当水平段达到一定长度后，水平井产能增加幅度将减少［2，3］。即水平井产量随着长度增加到一定程度会出现产量增加幅度减小的非线性特征（见图1）。根据产液量水平、管径及粗糙度对水平井井筒压力损失的影响，可确定最大的水平段长度，确定产量随水平井长度的增加出现增长幅度减小的长度为合理长度。

随着水平段管径、粗糙度不同，流动阻力变化，压力损失有明显差异，水平井长度、供油体积大小也有所不同，应成为水平井设计的重要研究内容。

根据Dikken提出的井筒压力损失计算方法［4］，可计算出不同液量下的井筒压力损失，再采用数值模拟方法按水平段分段定流压生产来模拟不同井筒压力损失下的水脊特征及开采效果。

1）井筒流体阻力：式中，Rw为井筒流动阻力，MPa；d为水平段井筒直径，cm；ρo为原油密度，kg/m3。

2）无因次水平段距离xD（在水平段跟端A点处距离为0）：

式中，α为水平段井筒压力损失指数（即Dikken系数），α＝0为粗糙表面，α＝0.25为光滑表面（一般取值为：0、0.15、0.25）；Jos为水平段采油指数，m3/（d·100kPa·m）；x为水平段任意一点距跟端的长度，m。

K为系数，按下式计算：

式中，ΔP为供油区边界压力与水平井跟端流动压力之差，100kPa。

3）水平段无因次分布产量：

式中，qw（x）为水平井任意截面产量，m3/d。

qwD（xD）为水平井无因次产量与无因次距离关系：

4）水平段无因次分布压差：

式中，Pw（x）为水平井任意一点压力，MPa；Pwf为井底流压，MPa。

根据Dikken提出的水平段压力损失计算方法，计算出不同井底流压下水平段压力分布与水平井长度关系（见图2）。图2表明水平段末端（B点）和起始端（A点）的压力值是有差异的，在A点生产压差最大，而越靠近B点生产压差越小，因此在相同的地质条件下越靠近B点的水平段对水平井产量的贡献也越小。

图1 考虑井筒压力损失条件下水平井产量与水平段长度关系图

图2 水平段压力与水平井长度关系曲线（Pi＝13.7MPa）

2 水平井压力分布对井网部署的影响

由于水平段管内流体压力损失，水平段附近地层压力分布是不均衡的，使远离A点的水平段压力与地层压力差异较小，即A点压力损失大，B点压力损失小，A、B两点的压力损失和损失半径都不同，影响了供油区形态，造成水平段地层压力分布场不是一个椭圆（见图3），与以前认为的椭圆形态差异较大。相应地水平井注采井网的部署就应该考虑这种压力分布的不均衡性。水平井布井方式除了考虑油层物性、非均质性、分布形态、最大主应力方向等地质因素外，还必须考虑A点和B点位置的适应性，以获得较大的供油体积。因此部署水平井井网时，A点和B点反向对应部署比A点和B点同向对应部署效果好，这样可以达到不同水平井压力场涉及范围互补，最大限度地减小剩余油的范围（见图4）。

图3 考虑井筒压降和不考虑井筒压降近水平段附近压力场分布图

图4 考虑井筒压降损失时的水平井部署井网图

对于水平井注水、水平井采油的注采井网，考虑水平井压降损失造成的压力分布不均衡性，单元均质模型模拟研究表明水平井A、B两点反向正对比同向正对开发效果好，A、B两点反向交错又比A、B两点反向正对水驱体积大，开发效果好（见图5）［5，6］。

图5 水平井正对部署和交错部署生产效果对比图

对于水平井采油、直井注水的井网，因为B点压力与地层压力接近，所以靠近B点的注水井可适当增大注水量、提高注水压力，达到与A点相同的注水压差，可达到消除压力场分布不均、提高均匀水驱的目的。

3 结 论

1）水平井井筒摩阻对水平井产能有影响，可作为合理优选水平段长度的依据之一。

2）水平井泄油区不是椭圆，水平井井网部署要考虑水平段压力场分布，研究表明水平井平行交错反向井网生产效果最好。

［1］陈元千.对Joshi各向异性水平井产量公式的质疑、推导与对比［J］.新疆石油地质，2008，29（3）：331～334.

［2］Seines K，Aavatsmark L.Considering wellbore friction effects in planning horizontal wells［J］.JPT，1993，45（10）：994～1000.

［3］Ozkan E.The influence of pressure drop along the wellbore on horizontal well productivity［J］.SPE 25502，1993.

［4］Dikken B J.Pressure drop in horizontal wells and its effect on production performance［J］.JPT，1990，42（11）：1426～1433.

［5］Popa C G.Waterflooding by horizontal injectors and producers［J］.SPE 78989，2002.

［6］Popa C G.Improved waterflooding efficiency by horizontal wells［J］.SPE 50400，1998.

Effect of Pressure Distribution of Horizontal Wells on Productivity and Well Pattern Arrangement

PENG Yong－can（Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China；Exploration and Development Research Institution，Xinjiang Oilfield Company，CNPC，Karamay834000，Xinjiang，China）
OUYANG Ke－yue，YI Ren－zhi，SHI Jun，XING Kun，XU Wei－na，KONG Chui－xian（Exploration and Development Research Institution of Xinjiang Oilfield Company，CNPC，Karamay834000，Xinjiang，China）

The usual concept thought that pressure distribution of horizontal sections was ellipical，the relationship between horizontal well productivity and horizontal section was linear.The pressure drop of horizontal sections，the pressure distribution of horizontal sections，productivity and horizontal well pattern arrangement were stadied.According to the analysis of these factors，the implementation and application are better，and the development effect of reservoirs is improved.

horizontal well；pressure distribution；productivity；well pattern arrangement

TE324

A

1000－9752（2010）05－0299－03

2010－07－10

彭永灿（1968－），男，1990年西南石油学院毕业，高级工程师，博士生，现主要从事油气田开发工作。

［编辑］ 萧 雨