復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律研究

1、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流規(guī)律研究研究目的意研究目的意義及必要性及必要性目前，我國陸上東部大多數(shù)油田已有較高的原油采出程度和綜合含水率，原油產(chǎn)量遞減速度也日益加快；我國西部地區(qū)石油遠(yuǎn)景儲量雖大，但勘探程度不高，勘探開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)較大[1]。這表明我國已進(jìn)入復(fù)雜油氣田開發(fā)時(shí)期，我國石油工業(yè)的發(fā)展正面臨著嚴(yán)峻的科技挑戰(zhàn)。為了將我國70%以上的復(fù)雜油氣田儲量轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，就必須研究開發(fā)復(fù)雜油氣田的新技術(shù)和

2、新理論[2]。在目前國內(nèi)外出現(xiàn)的油氣田開發(fā)新技術(shù)和新理論中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)及其開發(fā)理論對開發(fā)復(fù)雜油氣田有重要意義，值得關(guān)注和研究[3]。復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)是20世紀(jì)80年代以來國內(nèi)外研究和應(yīng)用較廣泛的油氣田開采新技術(shù)。由于鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在已能通過快速增大軌跡造斜鉆井技術(shù)鉆成多種類型復(fù)雜結(jié)構(gòu)井。如今“復(fù)雜結(jié)構(gòu)井”一詞在石油行業(yè)用得很普遍，但不同的人對其理解并不一樣。對鉆井及采油人員來說，當(dāng)井的軌跡不是垂直的或者當(dāng)井出現(xiàn)特殊的鉆井、完井

3、及采油問題時(shí)，就認(rèn)為該井是復(fù)雜結(jié)構(gòu)井。但從油藏工程觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行研究的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井是指非直線型的、具有二維或三維軌跡的單一井眼或由從同一口水平井或直井出發(fā)鉆成的多個(gè)井眼所組成的井，不同的井眼既可以在同一垂直或水平面內(nèi)鉆成，也可以是占據(jù)油藏全部體積的三維井[4]。所以根據(jù)油藏工程的觀點(diǎn)，如今已在油氣田開發(fā)中投入使用的水平井、多分支井、蛇曲井、大位移井、階梯式井、叢式井等井型，都屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的范疇。在多數(shù)情況下，與常規(guī)垂直井相比，利用復(fù)雜結(jié)構(gòu)

4、井進(jìn)行油氣藏開發(fā)具有很多優(yōu)勢。設(shè)計(jì)合理的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井可以穿透多層，儲量動用程度高、水驅(qū)控制儲量大，單井產(chǎn)能高，能有效改善開發(fā)效果，提高油藏原油采收率，獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。復(fù)雜結(jié)構(gòu)井具有很強(qiáng)的油藏適應(yīng)性，可用于復(fù)雜斷塊油藏、低滲透油藏、高角度層狀油藏、氣頂?shù)姿筒?、稠油油藏、互層狀油藏、垂直裂縫油藏等多種油藏的開發(fā)，并有利于降低錯誤部署的風(fēng)險(xiǎn)。由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)井在經(jīng)濟(jì)、高效地開發(fā)復(fù)雜油氣藏方面具有直井不可替代的優(yōu)越性，從20世紀(jì)80年代以來，復(fù)

5、雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)及其開發(fā)理論一直是油氣田開發(fā)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿問題。無論是在研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井和采油工藝技術(shù)方面，還是在研究其地層滲流規(guī)律和進(jìn)行產(chǎn)能分析方面均取得了許多重大研究成果[357]，這為廣泛和成功地應(yīng)用復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。目前復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)已成為國外油氣田開發(fā)的重要技術(shù)，國內(nèi)一些油田應(yīng)用該技術(shù)也取得了一定成效[589]。聯(lián)Bisov[10]發(fā)表了專著《用水平井和斜井采油》，比較系統(tǒng)地總結(jié)了斜井和水平井發(fā)展歷程和生產(chǎn)原理，

6、提出了水平井穩(wěn)態(tài)產(chǎn)量計(jì)算公式。文中雖然未介紹公式的詳細(xì)推導(dǎo)過程，但是這些工作為后來研究水平井的油藏問題奠定了良好基礎(chǔ)。1984年法國的Giger[11]等人根據(jù)Bisov[10]的公式，根據(jù)水電相似原理研究了水平井的油藏問題，提出了自己的水平井產(chǎn)量計(jì)算公式，但他們也沒有介紹公式的推導(dǎo)過程。根據(jù)相同方法，Giger[12]還研究了低滲透油藏壓裂水平井的產(chǎn)能，獲得了水平井的滲流場及壓力分布規(guī)律。1986年Joshi[13]根據(jù)擬三維思想將水

7、平井的三維滲流問題簡化為垂直及水平面內(nèi)的兩個(gè)二維滲流問題，根據(jù)勢能理論推導(dǎo)了均質(zhì)各向同性油藏中水平井的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能方程。同時(shí)，他利用平均滲透率的概念，引入滲透率的各向異性，將各向同性情形下的產(chǎn)能方程修正為各向異性影響的產(chǎn)能方程，該方程考慮了水平井偏離油層中部對產(chǎn)能的影響。此外，他還提出了水平井有效井筒半徑的概念，研究了影響水平井產(chǎn)能的因素，指出了水平井開采油藏的優(yōu)越性。該文提出的產(chǎn)能方程目前得到了廣泛應(yīng)用。Karcher[14]論述了具有網(wǎng)

8、狀裂縫的油藏中水平井及壓裂井?dāng)M穩(wěn)態(tài)流動時(shí)的產(chǎn)能分析方法，并與直井的產(chǎn)能進(jìn)行了比較。Giger[15]論述了利用水平井開采低滲透油藏的可能性，假設(shè)油藏均質(zhì)各向同性，將水平井的三維滲流問題簡化為垂直及水平面內(nèi)的二維滲流問題，根據(jù)水電相似原理研究低滲透油藏的產(chǎn)量方程和生產(chǎn)壓差，給出了水平井的滲流場分布。Joshi[16]從鉆井、完井及油藏工程的角度，對水平井技術(shù)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的綜述。Joshi[17]考慮地層單相流動、溶解氣驅(qū)、天然裂縫等情況

9、，比較了水平井與未壓裂直井及壓裂直井的產(chǎn)能，目的在于為水平井措施的評價(jià)提供依據(jù)。1989年Babu[18]建立了任意盒型封閉油藏中水平井?dāng)M穩(wěn)態(tài)流的計(jì)算方程，該公式考慮了油層滲透率各向異性、水平井在油層內(nèi)的位置及鉆開程度等因素，具有一定的使用價(jià)值。1991年Frick[19]等人根據(jù)水平井首段與鉆井液及處理液接觸時(shí)間比末段長，受污染的范圍更寬的特點(diǎn)，推導(dǎo)出了相應(yīng)的計(jì)算水平井表皮效應(yīng)的解析式，同時(shí)給出了考慮表皮效應(yīng)的水平井產(chǎn)量計(jì)算公式。Mu

10、kherjee[20]利用Joshi[14]的產(chǎn)能方程，運(yùn)用等效井筒半徑的概念，將無因次井筒半徑和無因次裂縫導(dǎo)流能力、裂縫半長聯(lián)系起來，研究了水平井與壓裂直井產(chǎn)能的關(guān)系，獲得了裂縫半長與等效井筒半徑的關(guān)系。Renard[21]根據(jù)勢能理論研究了地層損害情形下水平井的產(chǎn)能方程，在定義了與直井相似的流動效率后，提出了水平井的流動效率公式，比較了直井與水平井的流動效率。研究結(jié)果表明，當(dāng)水平與垂直滲透率比值增大到一定數(shù)值后，地層損害對直井的影響