水平井产能分析理论与方法研究

水平井是一项前景广泛的采油技术,在中国油气田的应用方兴未艾。论文以普通水平井、压裂水平井和分支水平井为主要对象,从油气地下渗流理论出发,重点研究了各种井型的产能评价方法。通过数学模型和分析计算得到了以下认识和结果: (1)改进了直井不稳态产能分析渗流数学模型,求解后形成了新的理论图板。在渗透边界的影响下,新图板中后段曲线不符合Arps产量递减方程。 (2)给出了压敏地层中两种新的水平井产量公式,结果表明当渗流参数按幂率变化时,可能存在产量反转现象,即存在最大生产压差,超过此压差水平井产量不增反降;根据启动压力梯度模型,利用等值渗流阻力法给出了新的水平井的产能公式,计算出不同启动压力梯度下的布井极限井距。 (3)通过对圆形封闭地层三维不稳定渗流解式作渐近分析,得到了水平井三维渗流当量井径模型;利用压降叠加原理建立了不同布井方式下的分支水平井产能评价方法,指出水平井的分支数、单分支的长度和分支夹角均可以改变水平井采油指数及其分布。 (4)建立了底水或气顶地层、三维底水和气顶地层的水平井三维不稳定渗流数学模型并进行了求解,通过渐近分析得到了晚期稳态流动压力公式。给出了底水脊进临界条件方程,并在此基础上计算得到了无量纲水脊(锥)临界位置和水平井临界产量。 (5)用汇源积分方法给出了平面分支水平井三维不定常渗流的Green函数型新解式。分析计算表明:N分支水平井压力曲线簇在中后期达到平面径向流,而对应的压力导数dPD/dLn(tD/CD)曲线簇在相应处趋近于(N/2),无量纲井长LD主要影响曲线簇水平位置和对应各个流态特征曲线出现和消失;N分支水平井的单个分支井段弹性产量递减受分支数影响明显,分支数越多、其产量递减越快。 (6)通过对垂直裂缝井不稳定渗流数学模型的分析和求解,建立了垂直裂缝的当量井径模型,研究指出压开裂缝数、裂缝长度、裂缝导流能力均可以改变水平井采油指数及其分配状况。 复杂结构的水平井产能评价方法目前还处于研究阶段,本文的只是作了初步探索,相关结果对提高水平井的应用效果具有积极的指导意义。