鱼骨井井型参数对开发动态指标影响研究

孙 明，杨银山，朱红宇，王 莉

(1.中国矿业大学，北京 100083;2.中油青海油田分公司，甘肃 敦煌 736202;3.中石化河南油田分公司，河南 南阳 473132;4.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

鱼骨井井型参数对开发动态指标影响研究

孙 明1，杨银山2，朱红宇3，王 莉4

(1.中国矿业大学，北京 100083;2.中油青海油田分公司，甘肃 敦煌 736202;3.中石化河南油田分公司，河南 南阳 473132;4.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

采用鱼骨井技术采油能够有效增加生产井与油层接触面积，改善油藏开发效果，但受鱼骨井井型参数及注采井网等因素的影响，油井见水时间、含水变化与含水上升速度等开发指标难以预测。基于油藏数值模拟技术，研究了采用直井注水鱼骨井采油的注采井网模式对水驱开发动态指标的影响，描述了采用该种注采井网组合的水驱流线分布、压力场分布以及含水上升规律，对油田开发具有一定的指导意义。

鱼骨井;注水开发;井型参数;油藏数值模拟;流线模拟

引 言

鱼骨井采油技术目前已广泛应用于各类油藏的开发实践之中，随着鱼骨井采油技术在油田开发应用中的逐步深入，一些问题也随之暴露，如鱼骨井见水时间难以预测、见水部位难以确定等问题。当前对鱼骨井采油技术的研究主要集中在产能研究上［1－6］，对油井中后期生产状况及其开发指标变化规律的研究较少［7－10］，但在油田实际开发中，不仅要考虑鱼骨井投产初期的产能，而且应考虑油井中后期生产指标变化情况。本文着重研究了直井注水鱼骨井采油的井网组合方式下鱼骨井井型参数与开发动态指标变化规律之间的关系。

1 模型建立及基础数据

1.1 数值计算模型

采用Eclipse软件中井筒计算模型，网格块与其相连的分段节点之间的液体流入动态关系式为：

式中：qpj为网格块j处p相的体积流速，m3/d;Twj为w井在网格块j处的连接传导率，m3/(Pa·s);Mpj为网格块j处p相的流动性，mPa·s;pj为网格块j处压力，MPa;Hcj为连接点c和网格块j之间的静水柱压力，MPa;pn为分段节点n处的压力，MPa;Hn为分段节点n和连接点 c之间的静水柱压力MPa。

1.2 油藏模拟参数

结合某实际油藏的情况(表1、2)，建立地质模型，模型尺寸为70 m×70 m×70 m，网格尺寸为2 m×20 m×20 m。根据油藏流体性质，选取黑油模型进行计算。

表1 油藏基础参数

表2 流体高压物性参数

模拟井网选取注水开发中较为成熟的五点法直井注水+鱼骨井采油注采井网(图1)。

图1 直井+鱼骨井注采井网模式

2 井型参数对含水变化影响

与传统直井采油井相比，鱼骨井井型结构复杂，井筒附近地层中渗流规律复杂。其中，主井筒长度、分支井筒长度、分支井筒数量、分支井筒与主井筒的夹角及其组合是影响开发指标的重要因素。

2.1 主井筒长度对含水的影响

图2 不同井筒长度鱼骨井含水变化曲线

模拟鱼骨井有4个分支，分支长度为180 m，分支角度为 15°，分别对 300、400、500、600、700、800 m主井筒长度进行研究(图2)。模拟表明，经过10 a的开采，在不同的主井筒长度条件下，鱼骨井含水变化存在很大差异。主井筒越长见水越早含水上升速度越快，10 a后含水率越高。因此，通过增加鱼骨井的主井筒长度可以增加与油层的接触面积，从而有助于提高油井初期产能，但在控制含水能力方面存在不足。

2.2 分支角度对含水的影响

模拟鱼骨井主井筒长500 m，分支长180 m，分支间距为100 m，对 15、30、45、60、75、90°不同分支角度进行模拟研究。结果表明分支角度的大小对鱼骨井含水变化没有明显的影响(图3)。

图3 不同分支角度鱼骨井含水变化曲线

2.3 不同分支长度的影响

模拟鱼骨井主井筒长500 m，分支角度为15°分支间距为100 m，对 100、150、200、250、300 m 分支长度进行模拟研究。结果表明，分支长度越大鱼骨井采油见水时间越早，含水率上升速度越快生产10 a后鱼骨井综合含水率较高(图4)。

图4 不同分支长度鱼骨井含水变化曲线

2.4 分支间距对含水的的影响

模拟鱼骨井主井筒长度为500 m，分支井筒长度为180 m，分支角度为15°，设计2分支(分支间距为166.7 m)、3分支(分支间距为125.0 m)、4分支(分支间距为100.0 m)、5分支(分支间距为83.3 m)、6分支(分支间距为71.4 m)、7分支(分支间距为62.5 m)共计6种分支井数值模型。数值模拟计算结果表明，分支数的增加对含水率变化产生了显著的影响。随分支数的增加，油井见水时间变短，含水上升速度加快，10 a末含水率也更高(图5)。这是由于分支数的增多，鱼骨井泄油面积增大，虚拟井径也随之增大，在提高产能的同时导致较快见水。

图5 不同分支间距鱼骨井含水变化曲线

2.5 井型参数敏感性分析

选取分支角度、分支长度、主井筒长度、单位长度分支数4个参数进行敏感性分析，分支角度取值为60°，分支长度取值为150 m，主井筒长度取值为600 m，单位长度分支数取值为每米0.015个。变化幅度均为25%和50%。考察指标分别是见水时间和10 a末含水率(图6、7)。

图6 鱼骨井开采见水时间参数敏感性分析

从图6中可以看出，对鱼骨井见水时间影响程度从大到小依次是主井筒长度、分支数、分支长度和分支角度。除主井筒长度对见水影响较大外，分支数也是对见水时间影响较大的因素，而分支长度与分支角度对见水时间的影响不明显，是影响最小的2个参数。从图7可以看出，除主井筒长度变化对10 a末含水率影响较大外，其他参数对10 a末含水率影响并不显著。

图7 鱼骨井开采含水率参数敏感性分析

3 典型井网流场及开发特征分析

采用流线数值模拟方法，模拟了直井注水+鱼骨井采油的井网格式注采单元内的压力分布和流线分布(图8、9)。

图8 水平注采井网整体压力分布

流线模拟结果表明，直井注水时流线在整个区域分布较为均匀，说明直井注水+鱼骨井采油的井网中注入水在平面上能够有效地动用整个井网单元的原油储量，改善采用常规直井注采井网采油时在注采井之间由于注水波及范围小而形成的“死油区”，从而提高油层的动用程度。但在靠近井筒附近，流线较为杂乱，流动不规则，说明井筒附近由于多分支井筒影响出现分支干扰现象。

另外，从图8可以看出，鱼骨井趾端区域压力梯度相对较大，这是由于该区域井筒分支较多，压力下降较快，从而导致油水运动速度较快。从图9可以看出，流体从注水井到采油井运移过程中，注入水沿流线方向上的流体分布均匀，流体的渗流速度基本相同，油水前缘呈扇型，说明注入水推进均匀，与传统直井采油相比，油水前缘突进现象得到有效抑制。

图9 水平注采井网流线分布

由直井注水鱼骨井采油的注采井网组合流线场和压力场的分布可以看出，该注采井网组合方式注入水波及系数较高，注入水波及范围大，无死油区，能够有效增加可采储量，提高油藏的最终采收率。但是由于受鱼骨井井型参数的影响，鱼骨井近井地带渗流特征呈现明显的非对称性，对水驱开发效果存在明显影响。因此，可以通过对鱼骨井井型参数的优化设计，以获得较好的注水开发效果。

4 结论及认识

(1)主井筒长度、分支长度、分支角度与鱼骨井见水时间成正相关关系，分支间距与鱼骨井见水时间呈反相关关系。另外，鱼骨井井型参数都存在某一合理值，并非鱼骨井主井筒长度、分支角度及分支长度越大、分支间距越小，开发效果越好。

(2)对鱼骨井见水时间及含水上升速度影响最大的因素是主井筒长度，其次为分支长度和单位长度分支数，而分支角度影响较小。由于分支角度影响较小，从钻井技术角度而言，在目前无法实现大角度钻井的情况下，采用小分支角度鱼骨井对开发效果没有明显的影响。

(3)鱼骨井采油可以改善水驱开发效果，但由于鱼骨井井型导致渗流场呈现出一定的非对称性分支井筒趾端渗流快，有可能造成一定程度的油水前缘快速推进，影响注水开发效果。因此，有必要根据鱼骨井井型参数对注采井网进行优化，弱化甚至消除由鱼骨井井型自身因素对开发指标的不利影响，改善水驱开发效果。

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Impact of fishbone well structure on production performance

SUN Ming1，YANG Yin－shan2，ZHU Hong－yu3，WANG Li4
(1．China University of Mining＆ Technology，Beijing，100083，China;2．Qinghai Oilfield Company，PetroChina，Dunhuang，Gansu 736202，China;3．Henan Oilfield Company，SINOPEC，Nanyang，Henan 473132，China;4．Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning 124010，China)

Fishbone well can increase contact area with reservoir and improve development effect．However，it is difficult to forecast development indices such as water breakthrough time，water cut changes and water cut increase rate as affected by parameters of fishbone well structure and flooding pattern．Based on numerical simulation，this paper studies the impact of the flooding pattern of vertical injector and fishbone producer on production performance，and introduces the flooding streamline distribution，pressure field distribution and water cut increasing trend of this flooding pattern．The study has an instructive significance to oilfield development．

fishbone well;water flooding;well structure;reservoir simulation;streamline simulation

TE355.6

A

1006－6535(2012)02－0062－04

20110409;改回日期：20110930

国家“十一五”油气重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2008ZX05009－004－03)

孙明(1970－)，男，高级工程师，1994年毕业于西南石油学院油藏工程专业，2009年毕业于中国地质大学(北京)油气田开发工程专业，获博士学位，现主要从事油气田勘探开发研究工作。

编辑孟凡勤