火灾自动报警系统组成第33卷第3期中国海上油气Vol.潜No.3 202)南6%CHINA OFFSHORE OIL AND GAS Jun.202)
文章编号：整73-1506(2021)03-0—5-12DOI GO.油所5/j.issn.1673-1500.2021.00.0—不同类型油藏注水水平井ICD完井优化设计* 罗伟1王珍峰”刘振涛2陈昌杰2刘全宝2王风英2孙涛2
A.南充职业技术学院四川南充637009； 2.中国石油华北油田分公司工程技术研究院河北任丘062559；
0.中国石油华北油田分公司第一采油厂河北任丘062559；口中国石油渤海钻探井下作业分公司河北任丘—2近〜
罗伟往珍峰埋振涛酒•不同类型油藏注水水平井ICD完井优化设计J中国海上油气改21埋为)：渤套为
LUO Wei,T^ANG ZhenlenmWU ZhentaoH ab ICD completion optimization design ot wates injection horizontal wells T different types ot res-6"0让32].ChTa ORhore Oil and Gas,2—1,33为)：渤5-高0.
摘要流入控制阀(1井)完井已被应用于改善注水水平井的注入动态，配置ICD最初入井时的合理完井参数是取得均衡注水效果的关键。本文利用油藏数值模拟软件Eclipse，结合半解析耦合模型建立了稳态dea分析
模拟和瞬态模拟相结合的注水水平井AD完井动态模拟方法。针对高渗均质油藏、非均质砂岩油藏和裂缝性碳酸盐岩油藏配用建立的模拟方法开展了注采模式下注水水平井AD完井动态模拟预测和完井参数优化设计，并对注采模式下2口水平井单独或同时ICD完井的生产动态进行了对比分析。结果表明配寸于上述0种油藏配井完井能有效改善注水水平井的吸水剖面均匀程度，提高整个油藏的水驱波及效率；进行AD限流强度设计时需综合考虑其对吸水剖面均匀程度和吸水指数的影响；对于高渗均质油藏，配井完井不需要下入封隔器，并推荐采用统一布置方式进寸于非均质砂岩油藏，配井完井存在一个最优封隔器个数，统一布置方式和变化布置方式均可进寸于裂缝性碳酸盐岩油藏配井完井推荐最大化封隔器个数，并首推采用变化布置方式；注采模式下为达到整个井网单元内水驱前缘均匀推进的目的注水水平井单独采用AD完井即可。本文研究结果可为不同类型油藏进行注水水平井AD完井参数优化设计提供参考。
关键词注水水平井；进井完井进同类型油藏；注采模式；参数优化设计
中图分类号：TE%4文献标识码：A
ICD completiod optimizatiod desigd of water injectiod horizontai welis
m different types of reservoirf
LUO We%WXNG潜enfenp UN潜entao?CHEA CNnFie”UN Quanto%WXNG Fengying2SUA Ho2 (%Nanchong Vocational and Technical College,Nanchong,Sichuan637000,China； 2.Engineering Technology Research Institute,PetroChinn Huabei Oilfield CompanR,Cenqia,Hebci062550,Chinn；2.OO Produ—oo Plant No.1,PetroC—nn Huabci Oilfield CompanR,Renqiu,Hebei062550,Chinn；0.OozvnhoC Services CompanR,CNPC Bohui Drilliny
Engineering Com为h LK内U,Renqia,Hebei062550,China)
Abstract:Inflow control device(AD)completion has been applied to improve the injection performance of wates injection horizontal wells,and reasonable completion parameters Ms initial placemen)of ICD are the key S achieve balanced wates injection effect.A this paper,using the reservois numerical simulation software Eclipse,combined with the semi analytical coupling model,a dynamic simulation method of ICD completion Ms wates injection horizontal wells is established,which combines steady-state simulation with transient simu-
关四川省科技计划项标水平井井下智能控水工具及配套控水设计方法研究⑷号：2——RCDO等、南充职业技术学院博士科研启动项目“井下自动相选择控水阀研发及性能评价⑷号：NZYBZ2C2—部分研究成果°
第-作者简介：罗伟沉埋教授改井年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业酒要从事油气气完井优化方面的研究工作。地址：四川省南充市高坪区小龙宏发路埋邮：号卷所可E-mail：谭cpuTOO、
ma中国海上油气2021%6%
latiou6Aiming at high permeabilBg homogeneous reservoir,heterogeneous sandstone reservois and Nactured carbonate reservoir,the WO completion performance simulation preOctiou and completion parametes optimization design of wates ip ection horizontai wells undec R ection-production pattern arc carried out bp using the established simulation method,and the production performance of two horizontai wells individually/simultanc-dusG adopting WO completion undec ip ection-production pattern arc compared and analyzed.The resultshow that,As the above-mentioned three types of reservoirs,WO completion can eOectivelg enhance the ipection profile uniOrmitg of wates ipection horizontai wells and improve the waterflood sweep eOiciencg of the whole reservoir-Cda design of WO flow-restriction size needs to overall consides its influence on the ipection proBia trn讦ormitg and ipectivitg index；Foe high permeabilitg homogeneous reservoir,WO completion does not need packer,and uniform arrangement is recommended；For heterogeneous sand reservoir,there is井optimal paWm numbes X WO eompletiou,and uRorm arrangement and variable arrangement arc both available；Foe Nactured carbonate reservoir,the maximum numbes of packers is recommende
聂耳与国歌d As WO completion,and variable arrangement is the first choice；Undec the ipection-produe-tiou pattern,in ordes to achieve the goO of trn讦orm advance of waterflood front in the whole well pattern unit,WO completion is onlg needed for the wates ipection horizontai weld The research results of this papes can provide reference As WO completion parametes optimization design of wates ipection horizontai wells X different types of reservoirc6
Key words：wates ipection horizontai well；WO completion；different types of reservoirs；ipection-produe-tiou pattern；parametes optimization design
随着钻完井技术的提高，水平井注水已大量应用于国内外油田的开发。水平井注水相对于直井具有不可比拟的优势，井筒流动压降和储层渗透率非均质性一方面增加了井眼长度，另一方面也使水平井注水暴露出一些较为严重的问题，例如沿水平段非均匀注入导致注入水在临井过早突破，注水波及效率低等年%、近些年，国外提出了以均衡吸水剖面为目的的完井控制方法此卩在注水水平井中安装流入控制阀(inflow controi device, QD)的完井方法，该技术在巴西Marlix油田、澳大利亚Stag不田和尼日尼亚Erha油田都有成功应用，并取得了良好效果构质，但目前WD完井方法在中国还尚未应用构1。 注水水平井采用WO完井主要为了解决3类问题：①高渗均质油藏由于井筒流动压降而引起的跟1效应；②非均质砂岩油藏由于渗透率非均质性而引起的非均匀注入；③裂缝性碳酸盐岩油藏由于裂缝的
存在而引起的非均匀注入。由于WD是一种“被动”的流入控制设备，一旦入井其限流强度则无法调节，这种被动的限流特性使得最初入井时的完井参数变得尤为重要，而且注水水平井WO完井动态模拟预测又是确定合理完井参数的前提条件构1。因此，本文针对注水水平井WO完井优化领域存在的关键问题，开展了不同类型油藏注水水平井WD完井动态模拟预测及完井参数优化设计研究，并对注采模式下2口水平井单独或同时WO 完井的生产动态进行了对比分析，以期为不同类型油藏进行注水水平井WO完井参数优化设计提供参考依据。
1注水水平井QD完井动态模拟方法
1.1稳态模拟方法
采用2口水平井⑴注一采应勺井网模式，建立注水水平井ICD完井动态模拟半解析模型，模型建立过程中涉及注采水平井两边流动的耦合以及各自井内油藏入流和井筒流动的耦合。
1.1.1油藏入流模型
假设1个强度为q的体积源在箱型封闭油藏中作用，通过正交变换和逆变换可得该体积源在油藏中任意1点的压力响应1，然后将注水水平井和生产水平井分别离散成犖和犖段，再通过尺寸转换和叠加原理，并综合考虑各向异性、储层渗透率非均质性和钻井污染，可得2口水平井同时在该油藏工作时，注水水平井第Z段中心对应的砂面压力：
第33卷第3期罗伟等期同类型油藏注水水平井犆完井优化设计132
—，=
o p厂
—Q-A J
段号
B ro
3-6VJ——p
X
才才A g—（编更w（编层更中5+讷）2-0E-0/2-0
Y
X
才才A£⑶）（有⑶C计（D+显）l-=m-=-==Y
段Qw/ 5.2—Q偏软
/,G属=0G以精^，以(1)式中)中：上标IX分别代表注水水平井和生产水平井压为注水水平井第，段中心对应的砂面压力，MPa——为原始地层压力再Pa,At纵分别为生产水平井和注水水平井离散的段数，无因次临(压分别为生产水平井和注水水平井第J段的产液量和注入量，评/M r s纵分别为油和水的黏度，mPa•c；VWmy、内Na分别为生产水平井和注水水平井第(段体积源的体积快所同为束缚水饱和度下的油相渗透率，mD渤i残余油饱和度下的水相渗透率，偏(编,%证)为注水水平井第，段体积源的中心坐标，以；若为注水水平井第2段体积源的半高，Q i Y为特征值，无因次且为注水水平井第，段的长
dgs度，m；s X为注水水平井第，段的总表皮，无因次。1.1.2井筒流动模型
注水水平井XY完井的井筒流动分为环空流动段、基管流动段和XY流动段，流动过程可表述为注入水首先通过基管进入ICD，然后通过井筒环空从油藏砂面进入油藏内部。对于环空流动段、基管流动段和XY流动段，其流动压降分别为年地
4）q=p”gsi—可一段）阶,+
2C可层=*0=*L,（6B）
兀等⑸中-⑸证—等D W-D RQ图
16p”g；（约2口至4
n%（DW）2—（dr。）2%2
（2）
4J=P”gsin⑸一段X计亠平地—犙地编
十丘⑸证-（5）
式编)〜编)中：研Xw为注水水平井第，环空段的流动压降再P8W w为注入水的密度精g/M压为注水水平井第，段的井斜角证OR q为注水水平井第，段环空流动摩擦系数的修正系数，无因次；若，为注水水平井第，段环空流动的摩擦系数，无因次；R Y t 为注水水平井第，环空段的流量，评/MRQ为注水水平井的井筒直径，以右Xo W分别为注水水平井基管的外径和内径，以;4f为注水水平井基管内的流动压降，精Pa压-为注水水平井基管的长度，以压r 为注水水平井基管流动的摩擦系数，无因次注为注水水平井基管内的流量，评/M4lcY为注水水平井XD内的流动压降再Pa’QUh为注水水平井XY 内的流量，评/M渤为XD的流动系数，无因次；dIcY为注水水平井XY的等效直径，以。
1.1.3耦合模型及求解
假设注水水平井被封隔器分隔成了M个完井分区，对于第观个完井分区，环空被分成了O”恢+ O"评个流动段。
第i ICD单元两边环空流动段中点对应的压力可表示为
h
—4以评=pY Ww-4地精—A4—%-0-万—%
itg偏-
E=1,2，属，储压=1,2，属，属"评(5)
段1
—%==地精由―4自精—A4am%-2-54自以恢
偏一-
m=1以，属，储；、=1以，属,O™%(7)式(5)-(7)中：上标—分别代表完井分区内XY 左、右两侧计地以评、风4以恢分别为第m个ICD单元左边和右边第、段环空流动段中点的压力，评［至其为注水水平井
被封隔器分隔成的段数，无因次；N m%、N m分别为第观个完井分区ICD左右两边的环空段数，无因次。
第观个XY单元的入口压力可表示为
—储＞四=—地—A△—以—A4—m=-即，…，储
偏一-偏一-
(2)式增)中研地精由为第m个ICD单元的入口压力，MPa计以为注水水平井的井底压力再Pa；4e2为第偏个ICD单元处的加速压降再Pc。
根据质量守恒原理，注水水平井环空、纵D和基
管内的流量可表示为
N%
Q Q恢=A b同评
k—-
m=-Qw w；、=-Aw..，恢评（9）
N恢
Q XC恢=A*—同恢
一
=犼
m=-Qw w；-Am..，左恢（3
）
05中国海上油气”层-%6%
N供N供
Q mm=X<?G Q'C+S<?C mH犿=—水•倾
a-)a-)
(表)
M
Q h=Xomm犿=1图水・，直(A)采用NewtonDaphson迭代方法对耦合模型进行数值求解，求解步骤如下：①假设一组砂面压力分布初值；②利用油藏入流模型计算藏入流分布；④计算环空压力分布，并令新的砂面压力分布等于环空压力分布；⑤新的砂面压力分布和上一迭代过程的砂面压力分布进行对比例口果误差达到精度要求，说明迭代收敛，退出迭代计算；如果没有达到精度要求，更新砂面压力分布继续迭代过程。
1.2瞬态模拟方法
半解析耦合模型能实现注水水平井AD完井参数快速优化设计，但不能获得AD完井参数对整个生产周期内井筒和油藏流动动态的影响规律，本文借助软件Eclipse2011™中的多段井模型来实现注水水平井AD完井动态瞬态模拟，Eclipse 代层™以后的版本都能模拟“发散式科勺井筒流动结构，其利用循环流动路径来模拟ICD之间的流动交换2拗近o
2不同类型油藏注水水平井AD完井优化设计
2.1高渗均质油藏
2.1.1ICD完井动态模拟
相关基础参数见表1，该油藏为箱型封闭油藏，2/水平井(一注一采)正对平行布置，相距类0%。生产水平井配产2KO%期2，注水水平井按1：1注采比配注2%)0%1。为了消除由于井筒流动压降而引起的跟拗效应，注水水平井采用ICD完井，根据总配注量和吸水指数确定AD安装个数为30, AD限流强度为有效喷嘴自径T=0mm，不下入封隔器。利用Eclipse总—进行ICD完井动态瞬态模拟时，采用块中心网格得到该油藏网格模型为康方向网格数60，网格步长%锦总长编0锦由方向网格数个，网格步长代锦总长600m凝方向网格数—网格步长3锦总长个％。在建立井筒模型时采用的是Eclipse多段井模型，能够自动考虑井筒表1高渗均质油藏注水水平井ICD完井动态模拟基础参数Table S Basic parameters Or high-permeability homogeneous reservoir ICD completion performance simulatiod
类型名称数值
长度1322
宽度/%6构
厚度136
油藏
原始地层压力iPc24
黄如论中学水平平透率1D2种”
孔孔度12
各向异性系数0.5
岩石压缩系数/(A1MPa-—25223
原油密度/«-m-30m4m
原油深度/(mPa-s) 5.55
原油体积系数 1.0地层流体
原油压缩系数/(A1MPa-——个
注入水密度/(<*m_—2——
注入水黏度/(⑴所)253
注入水体积系数 1.55
地层水压缩系数/(A1MPa1)35m
生产水平平1水水平平长度16构
生产水平井井筒直径10.—9水平平筒注水水平井井筒直径
1 5.—9
注水水平平完井管柱外径19.—85
注水水平平完井管柱内径1252362
完井管柱内表面粗糙度19.油年
变质量流动2本例模拟时设定相邻两网格的油藏流入直接进入就近的ICD中，同时利用循环流动路径模拟环空流动和相邻ICD之间的流动交换。
图%为高渗均质油藏注水水平井AD完井和常规完井对应的吸水剖面，可以看出，常规完井由于井筒流动压降使注水水平井跟端的注入量远大于趾端的注入量，导致整个油藏的水驱前缘不均匀推进，而使得生产水平井跟端过早见水，降低生产水平井的累积产油量，这一点可以从对应生产水平井累积产油量随生产时间的变化(中号)得到证实；而AD完井的注水水平井跟端和趾端注入量的差异变小，整个吸水剖面变得更加均匀，这主要是由于ICD 完井能够调节注水水平井的砂面压力分布，使得各井段注入压差的差异变小。
2.1.2ICD完井参数敏感性分析
以2.—南AD完井管柱结构为基本方案，分析ICD限流强度、封隔器个数和变化布置方式对高渗均质油藏注水水平井CD完井动态的影响°%AD限流强度。
从不同AD限流强度对应的吸水剖面(图2和可以看出，随着ICD 限流强度的增加(有效喷嘴直
第33卷第3期
罗 伟等冯同类型油藏注水水平井犆完井优化设计井3
6 5
4 3 2
“
(冷
.J .S )、*Y 担腆舉
常规完井
0 100 200 300 400 500 600 700 0 200 400 600 800 1000 1200
距跟端距离/m 生产时间/d
(a)吸水剖面
(b)累积产油量
图1高渗均质油藏注水水平井ICD 完井与常规完井的吸水剖面和累积产油量对比
Fig. 1 Outflow profiles md variations in cumulative oil production We ICD completion md conventional completion
6 5
4 3 2“
r E <p ・8)、*Y 担哑杲
0-----常规完井
------- ICD 完井-喷嘴直径6.0 mm -\
------- ICD 完井-喷嘴直径4.0 mm x\. ------- ICD 完井-喷嘴直径3.0mm ------ICD 完井-喷嘴直径2.5 mm —
— ICD 完井-喷嘴直径2.0 mm 3332
313029282726
2524
231.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5
100 200 300 400 500 600 700
距跟端距离/m (a)吸水剖面
喷嘴直径/ mm
（b ）井底压力（配注2 000 m7d ）
Fig. 3 Outflow 图2高渗均质油藏注水水平井ICD 完井不同限流强度对应的吸水剖面和井底压力
profiles and bottomhole pressure of water injection horizontal well foe different ICD flow-restriction sizes
径的减小），注水水平井的吸水剖面变得越来越均 匀；同时吸水剖面均匀程度的增加幅度随有效喷嘴 直径的减小变得越来越小。图2l 不同WD 限流 强度注水水平井配注2 D2 m %2对应的井底压力: 可以看出，虽然WO 限流强度的增加能使吸水剖面 更加均匀，但同时也会降低注水水平井的吸水指数 （注入压差增加，吸水指数降低），因此在进行WO 限流强度设计时，需综合考虑其对吸水剖面均匀程
度和吸水指数的影响。
另外可以发现存在一个明显的有效喷嘴直径临 界点注=3 mm ），当有效喷嘴直径大于该临界值时，
有效喷嘴直径的减小会使吸水剖面越来越均匀，而 对注水水平井的井底压力影响很小，但当有效喷嘴
直径小于该临界值时，有效喷嘴直径的减小会使注 水水平井的井底压力急剧升高而对吸水剖面均匀程 度影响很小，因此定义该有效喷嘴直径临界点为最
优WD 限流强度、
2）封隔器个数式
设置了 3种不同封隔器个数的完井情形，从不 同封隔器个数对应的吸水剖面⑴3）可以看出，不 带封隔器WO 完井相对于常规完井能使注水水平 井的吸水剖面均匀程度大大提高，但随着加入封隔
器以及封隔器个数的增加，吸水剖面均匀程度不会
进一步增加。因此，对于高渗均质油藏，当注水水平 井采用WD 完井时不需要下入封隔器即可获得最 佳完井效果，下入封隔器不仅不会给注入动态带来 任何益处，反而会增加完井成本和安装风险。
）变化布置方式。
高渗均质油藏的变化布置方式为“梯形”的D 完
井设计：高限流强度的WD
位于注水水平井的跟
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议