水平井多井系统地层压力及流线计算方法研究

随着水平井钻井技术的提高和钻井成本的降低, 水平井作为一种高效开发油气藏的方法和手段, 在世界上应用范围越来越广。针对水平井试井及产能的研究, 国内外已有许多研究成果, 但对于水平井开发过程中地层压力变化及流体质点运动轨迹方面的研究则较少[1,2,3,4]。本文利用源汇函数求解了水平井的压力分布公式, 并给出了流线的绘制方法, 再利用压降叠加原理即可绘制多井系统的水平井地层压力分布及流线分布示意图, 本文以两水平井同时生产为例, 给出了地层压力分布及流线分布的特点, 为合理高效利用水平井开发油气田提供了理论基础和依据。

1 水平井地层压力计算方法

假设上下底封闭、水平方向无限大油藏中一水平井以定产量 (Q) 生产, 油藏水平渗透率 (kh) 、垂直渗透率 (kv) 、孔隙度 (ϕ) 、厚度 (h) 及压缩系数 (Ct) 均为常数。油藏的原始压力为pi, 油藏中为微可压缩单相流体渗流, 流体粘度为μ。水平井井筒半径为rw, 长度为2L。

根据上述地层及水平井的条件, 可建立水平井的数学模型, 利用点源函数及格林函数法对水平井的数学模型进行求解, 得到水平井的无

量纲压力解:

式中:

2 水平井地层流线计算方法

利用压降叠加原理即可得到多条水平井同时生产时的地层压力分布公式, 将压力公式对xD及yD求导代入公式 (2) 和公式 (3) 即可求出地层中质点i在x及y方向的流速。

其中:VxDi为i质点x方向流速;VyDi为i质点y方向流速。

再利用欧拉方法即式 (4) 可求出下一点 (i+1) 点的位置, 从而可绘制水平井的流线。

欧拉方法:

其中:∆xD、∆yD分别为x、y方向给定步长;VDi为质点合速度

3 水平井多井系统地层压力及流线分析

3.1 两口生产井地层压力分布及流线分析

(1) 两口生产井地层压力分布分析。

假设两口水平井均以同产量同时开井生产, 地层各项参数均相同, 从图1可以看出, 两口生产井的压力场均呈椭圆形分布, 并且越靠近井底等压线越密集, 说明井底压力消耗较大。

(2) 两口生产井地层流线特点分析。

从图2可以看出, 两井的中心线x轴保持着分流线的作用, 由于在坐标轴中心位置处流体所受的力各个方向均相同, 因此该位置处的流体流速为0, 形成“死油区”。

3.2 一注一采地层压力分布及流线分析

(1) 一注一采地层压力分布分析。

从图3可以看出, 注水井的井底压力最高, 而生产井的井底压力最低。

(2) 一注一采地层流线分析。

从图4可以看出, 沿y轴这条流线上流体流动最快, 即在生产井的该点处见水最早。为避免该现象的产生, 在行列注水开发的井网中, 应采用交错布井方式进行开发。

4 结语

(1) 两口水平生产井的压力场均呈椭圆形分布, 并且越靠近井底等压线越密集, 说明井底压力消耗较大。

(2) 两口水平生产井的中心线x轴保持着分流线的作用, 在两井的正中心位置存在“死油区”。

(3) 一注一采两口水平井同时生产时, 注水井的井底压力最高, 而生产井的井底压力最低;在两井的中垂线y轴上流体流动最快, 即在生产井的中心点处见水最早。

摘要：本文利用源汇函数得到了无限大地层中一口水平井的地层压力分布公式。给出了地层中流动质点运动轨迹的计算方法, 利用压降叠加原理, 绘制了两口水平井同时生产时的地层压力分布及流线分布示意图。研究表明:两口水平生产井的压力场均呈椭圆形分布, 并且越靠近井底等压线越密集, 两井的中心线保持着分流线的作用, 两井的正中心位置存在“死油区”;一注一采两口水平井同时生产时, 沿两井中垂线上的流体流动最快。研究内容为进一步了解水平井地下渗流规律, 合理指导油气田开发提供了理论基础和应用依据。

关键词：水平井,压力场,流线,多井系统,源汇函数

参考文献

[1] 刘月田, 王世军, 郭小哲.水平井网渗流分析方法及其在油藏工程中的应用[J].中国海上油气, 2005, 17 (6) :384～388.

[2] 王世军, 刘月田.矩形区域内多点多线源汇流动分析及应用[J].水动力学研究与进展 (A辑) , 2005, 20 (3) :321～325.

[3] 刘月田.各向异性油藏水平井开发井网设计方法[J].石油勘探与开发, 2008, 35 (5) :619～624.

[4] 尹洪军, 周洪亮, 李美芳.水平井井网渗流场的流线分析[J].辽宁工程技术大学学报 (自然科学版) , 2009, 28 (增刊) :82～84.