1、復雜結構井技術新進展復雜結構井技術新進展中國石油大學中國石油大學吳曉東吳曉東一、復雜結構井技術應用概況一、復雜結構井技術應用概況二、基本理論研究及其在復雜井中的應用二、基本理論研究及其在復雜井中的應用三、模擬實驗研究三、模擬實驗研究四、軟件開發簡介四、軟件開發簡介五、研究成果的現場實際應用五、研究成果的現場實際應用六、未來發展展望六、未來發展展望主要內容報告總提綱基本理論研究基本理論研究 實驗研究實驗研究軟件開發軟件開發研究成果的現研究成果的現場實際應用場實際應用課題組研究成果課題組研究成果未來發展展望未來發展展望復復雜雜結結構構井井研研究究新新進進展展復雜井應用復雜井應用概況概況復雜井復雜井

2、/ /壓裂水平井壓裂水平井半解析預測模型半解析預測模型 基于基于PEBIPEBI網格的復雜網格的復雜井數值模擬研究井數值模擬研究復雜結構井完井研究復雜結構井完井研究電模擬實驗研究電模擬實驗研究物理模擬實驗研究物理模擬實驗研究WellproWellpro軟件軟件壓裂水平井井網參壓裂水平井井網參數優化軟件數優化軟件水平井整體井網研究水平井整體井網研究一、復雜結構井技術應用概況一、復雜結構井技術應用概況二、基本理論研究及其在復雜井中的應用二、基本理論研究及其在復雜井中的應用三、電模擬實驗研究三、電模擬實驗研究四、軟件開發簡介四、軟件開發簡介五、研究成果的實際應用五、研究成果的實際應用六、未來發展展望

3、六、未來發展展望 截止到截止到20072007年全世界共鉆水平井年全世界共鉆水平井4500045000多口，分布在多口，分布在世界世界6060多個國家和地區，這其中大多數都屬于美國和加拿多個國家和地區，這其中大多數都屬于美國和加拿大兩國，中國的鉆進數量為大兩國，中國的鉆進數量為26002600多口，預計到多口，預計到20102010年，全年，全世界的水平井年鉆井數量將超過世界的水平井年鉆井數量將超過5 5萬口。萬口。一、一、復雜結構井技術應用概況復雜結構井技術應用概況世界水平井的應用世界水平井的應用水平井分支井在中國的應用水平井分支井在中國的應用-（中石油）（中石油）一、一、復雜結構井技術應用

4、概況復雜結構井技術應用概況多分支井應用類型多分支井應用類型13-3/8”套管 600m24” 導管 125m 400垂深 950 1250未穿未穿9-5/8”套管1900m7” 篩管防砂一、一、復雜結構井技術應用概況復雜結構井技術應用概況多分支井在勝利油田的應用多分支井在勝利油田的應用一、一、復雜結構井技術應用概況復雜結構井技術應用概況多分支井在長慶油田的應用多分支井在長慶油田的應用 杏平杏平1井主水平井完鉆井深井主水平井完鉆井深2768m，主水平段長，主水平段長1203m。共鉆。共鉆7個分支，水平段總長度個分支，水平段總長度3503m，分支井油層鉆遇率，分支井油層鉆遇率87.7。杏平。杏平1

5、井井的試驗成功，不僅開創了長慶鉆井史上的先例，也將為有效開發鄂的試驗成功，不僅開創了長慶鉆井史上的先例，也將為有效開發鄂爾多斯盆地的油氣資源提供新的技術途徑爾多斯盆地的油氣資源提供新的技術途徑一、一、復雜結構井技術應用概況復雜結構井技術應用概況多分支井在國外油田的應用多分支井在國外油田的應用二、基本理論研究及其在復雜井中的應用二、基本理論研究及其在復雜井中的應用（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型（二）壓裂水平井半解析模型（二）壓裂水平井半解析模型（三）基于（三）基于PEBI網格的數值模擬技術網格的數值模擬技術（四）復雜結構井完井研究（四）復雜結構井完井研究（五）水平井

6、整體井網數值模擬研究（五）水平井整體井網數值模擬研究基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型 建立的半解析模型，就是將油井分成小段，對每一段進行油藏滲流建立的半解析模型，就是將油井分成小段，對每一段進行油藏滲流和井筒流動的耦合，然后經過疊代求得這一段油井的壓力分布和流入量和井筒流動的耦合，然后經過疊代求得這一段油井的壓力分布和流入量分布，從而可以得到整個油井的產能。半解析模型包括油藏壓力響應模分布，從而可以得到整個油井的產能。半解析模型包括油藏壓力響應模型、井筒流動模型以及油藏滲流和井筒流動的耦合。型、井筒流動模型以及油藏滲流和井筒流動的耦合。 （

7、一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型tpczpkypkxpktzyx222222nDDDDDDDDDtxxntxxnttxP4)2 (exp4)2 (exp41),(2200),(1),(1),(1)(222000eeeeeeeeeeeeDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDwztzzzzPzytyyyyPyxtxxxxPxMP格林函數格林函數紐曼積紐曼積模型建立模型建立-滲流模型滲流模型（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理論研究及其在復雜井中的應用基本

8、理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型摩擦因子摩擦因子sin2gASAUqdxdpwI3978. 000153. 01ewRff模型建立模型建立-井筒變質量流模型井筒變質量流模型（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型模型建立模型建立耦合模型耦合模型耦合模型將井分成若干段，然后在每一段都進行計算，耦合地層耦合模型將井分成若干段，然后在每一段都進行計算，耦合地層滲流和井筒內的流動，在耦合和計算的過程中充分考慮摩擦壓降、滲流和井筒內的流動，在耦合和計算的過程中充分考慮摩擦壓降、加速

9、度壓降和重力壓降的影響。加速度壓降和重力壓降的影響。（一）水平井、分支井半解析模型（一）水平井、分支井半解析模型基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型（二）壓裂水平井半解析模型（二）壓裂水平井半解析模型數學模型數學模型DDDDtpzpypxpA22222200, 00, 0DDDDrtprtp0204limqdtrprLktrDDD0_2_22_22_2pszpypxpADDD基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型（二）壓裂水平井半解析模型（二）壓裂水平井半解析模型建模步驟建模步驟塊狀區域三維裂縫塊

10、狀區域三維裂縫塊狀油藏沿多條二維裂縫塊狀油藏沿多條二維裂縫封閉邊界油藏中的二維裂縫封閉邊界油藏中的二維裂縫沿任意方向的一條二維裂縫沿任意方向的一條二維裂縫步驟步驟1步驟步驟2步驟步驟3步驟步驟4基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用-半解析模半解析模型型（二）壓裂水平井半解析模型（二）壓裂水平井半解析模型耦合模型耦合模型xkxktktxxSkxcossinexp2,1220耦合耦合 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（一）傳統笛卡兒網格系統面臨的問題（一）傳統笛卡兒網格系統面臨的問題（1）在較為復雜的地質條件下，油藏非均質

11、性和幾何形態）在較為復雜的地質條件下，油藏非均質性和幾何形態的精細描述不能勝任數值模擬要求；的精細描述不能勝任數值模擬要求；（2）某些條件下存在較嚴重的網格取向效應；）某些條件下存在較嚴重的網格取向效應；（3）水平井、斜井、分支井技術的飛速進步也產生了許多新）水平井、斜井、分支井技術的飛速進步也產生了許多新的問題，如網格方向往往與井的方向、流體實際流動方向不的問題，如網格方向往往與井的方向、流體實際流動方向不一致，即使采用局部網格加密仍解決不好這一問題。一致，即使采用局部網格加密仍解決不好這一問題。基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（二）（二） P

12、EBI網格簡介網格簡介 PEBI網格是指任意兩個網格是指任意兩個相鄰網格塊的交界面一定垂直相鄰網格塊的交界面一定垂直平分相應網格節點連線的網格平分相應網格節點連線的網格系統，在這一網格系統中，網系統，在這一網格系統中，網格塊內每一點與本網格節點之格塊內每一點與本網格節點之間的距離，小于與其它任意節間的距離，小于與其它任意節點之間的距離，流體被認為是點之間的距離，流體被認為是沿沿PEBI網格節點之間連線而網格節點之間連線而流動的。流動的。 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（三）（三） PEBI網格生成方法網格生成方法 針對不規則的油藏邊界、斷層以及

13、復雜井的結構特點，針對不規則的油藏邊界、斷層以及復雜井的結構特點，提出一種新的提出一種新的PEBI網格生成方法，分為以下三步：網格生成方法，分為以下三步： (2)劃分劃分Delaunay三角形三角形 (3)對每一個網格節點構建對每一個網格節點構建PEBI網格網格 在整個模擬區域內分布規則的六邊形在整個模擬區域內分布規則的六邊形PEBI網格作為背景網格，網格作為背景網格，在直井位置和復雜井主井筒位置分別布置徑向網格和笛卡兒網格，在直井位置和復雜井主井筒位置分別布置徑向網格和笛卡兒網格，以斷層線為對稱線，在斷層兩端分布均勻的網格節點。分別成的非以斷層線為對稱線，在斷層兩端分布均勻的網格節點。分別成

14、的非背景網格節點同每一個背景網格節點之間的距離，如果小于限定的背景網格節點同每一個背景網格節點之間的距離，如果小于限定的最小距離，則剔除相應的背景網格節點。最小距離，則剔除相應的背景網格節點。 (1)分布網格節點分布網格節點 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（四）與實際井型相結合的（四）與實際井型相結合的 PEBI網格劃分實例網格劃分實例基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（五）（五） PEBI網格技術的實際應用網格技術的實際應用復雜井壓力、含油飽和度分布描述復雜井壓力、含油飽和度分布描述基本理論研究及

15、其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（五）（五） PEBI網格技術的實際應用網格技術的實際應用分支井產能影響因素敏感性分析分支井產能影響因素敏感性分析基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用PEBI網格網格（六）小結（六）小結1. 基于基于Bowyer-watson算法提出了對平面內已有網格節點進行快算法提出了對平面內已有網格節點進行快速速Delaunay三角形劃分方法；三角形劃分方法；2. 針對不規則的油藏邊界、斷層以及復雜井的結構特點，提出了針對不規則的油藏邊界、斷層以及復雜井的結構特點，提出了一種新的一種新的PEBI網格生成方法，完全

16、克服了笛卡兒坐標在描述網格生成方法，完全克服了笛卡兒坐標在描述復雜邊界以及復雜井型方面的缺陷；復雜邊界以及復雜井型方面的缺陷；3. 以水平井、分支井以及羽狀分支井等復雜井型為例分別進行了以水平井、分支井以及羽狀分支井等復雜井型為例分別進行了PEBI網格的劃分，與笛卡兒網格相比，新生成的網格的劃分，與笛卡兒網格相比，新生成的PEBI網格系網格系統更能適應于復雜井精細油藏數值模擬的要求。統更能適應于復雜井精細油藏數值模擬的要求。 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（一）（一）多分支井完井類型分類多分支井完井類型分類 1994 1994年在英國北海油田的

17、合伙作業者召開的年在英國北海油田的合伙作業者召開的一次多分支水平井研討會上，專家們提出了多分一次多分支水平井研討會上，專家們提出了多分支井技術進步支井技術進步(TAML)(TAML)的概念，的概念，19971997年在蘇格蘭年在蘇格蘭ABERDEENABERDEEN召開了第一次多分支井技術進步會議，召開了第一次多分支井技術進步會議，把多分支井分為把多分支井分為6 6種形式，而這六種形式的水平種形式，而這六種形式的水平井已經被許多合伙作業者和作業公司制定為井已經被許多合伙作業者和作業公司制定為TAMLTAML分類的工業標準，根據多分支井的復雜性分類的工業標準，根據多分支井的復雜性和主井眼與兩個分

18、支井眼交匯處的聯結器功能進和主井眼與兩個分支井眼交匯處的聯結器功能進行分類。行分類。TAMLTAML將多分支井完井系統分為將多分支井完井系統分為6 6種。種。基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（一）（一）多分支井完井類型分類多分支井完井類型分類 TAML對分支井的分類系統對分支井的分類系統1200口700口290口228口48口15口OGJ2003、2、10奧斯丁白堊層加拿大委內瑞拉重油北海等復雜地區無機械支撐有機械支撐統一的壓力系統基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（一）（一）多分支井完井類型分類多分

19、支井完井類型分類-應用實例應用實例3級篩管完井級篩管完井(加拿大加拿大)3級篩管完井級篩管完井(委內瑞拉委內瑞拉)基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（二）（二）多分支井完井方式選擇多分支井完井方式選擇裸眼完井裸眼完井割縫襯管完井割縫襯管完井帶眼襯管完井帶眼襯管完井射孔完井射孔完井裸眼礫石填充完井裸眼礫石填充完井射孔礫石填充完井射孔礫石填充完井基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（二）（二）多分支井完井方式選擇多分支井完井方式選擇井井筒筒與與地地層層參參數數縫寬縫寬 縫長縫長 縫密度縫密度過流面積過流面積孔

20、密孔密 孔徑孔徑 孔深孔深相位角相位角 壓實區參數壓實區參數水平井長度水平井長度水平方向污染帶長水平方向污染帶長污染帶滲透率污染帶滲透率 井筒半徑井筒半徑 地層水平滲透率地層水平滲透率 地層垂向滲透率地層垂向滲透率水平井產量水平井產量原油物性原油物性裸眼完井裸眼完井割縫襯管割縫襯管完井完井帶眼襯管帶眼襯管完井完井射孔完井射孔完井礫石充填參數礫石充填參數礫石充填礫石充填完井完井完完井井參參數數基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在

21、復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 射孔完井數值模擬實例射孔完井數值模擬實例基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 表皮因子計算總模型表皮因子計算總模型 wotoFfss,101011DDDDDDDDodAdAs102DDDDtdAf11101010DDDDDdAdAksDDDD102DDDDDtdAf基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表

22、皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 裸眼完井表皮因子計算模型裸眼完井表皮因子計算模型井眼周圍流動為非達西流動壓力分布圖井眼周圍流動為非達西流動壓力分布圖存在地層污染水平井裸眼完井垂直剖面圖存在地層污染水平井裸眼完井垂直剖面圖 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 裸眼完井表皮因子計算模型裸眼完井表皮因子計算模型01101010DDDDOdAdAsDDDD11110122,DbrDDDDOtrdrrdAfDDDb井眼附近區域沒有明顯的地層污染井眼附近區域沒有明顯

23、的地層污染11ln12210anianiDsHDsHDsOIIrrks1111122212,aniDsHDsHaniDsDsswDsswbwswDsswrrrrDDrrDDDsOtIrrIrrrrrrrrrrrdrrdrfwbwsws井眼附近區域存在地層污染井眼附近區域存在地層污染 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 割縫或帶眼襯管完井表皮因子計算模型割縫或帶眼襯管完井表皮因子計算模型 割縫襯管完井壓力剖面圖割縫襯管完井壓力剖面圖割縫襯管完井等壓線圖割縫襯管完井等壓線圖 帶

24、眼襯管三維壓力剖面圖帶眼襯管三維壓力剖面圖基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 割縫或帶眼襯管完井表皮因子計算模型割縫或帶眼襯管完井表皮因子計算模型 縫外徑向流表皮因子和紊流因子表示為縫外徑向流表皮因子和紊流因子表示為)1ln(2ln/1ln12/1/21ln20,vlvwlmwlnwlmnSDsDuDssDuDssDSDsssrSlvlvlvlwvwwllmlnwlwwnwwlnwllmnfDsDsDsDuDuDuDsDssDssDuDsDsDusDsDuDsssDDsDs

25、ssrSLt1121)1 (2)1 (2)1 ()1 (212)/1ln()1 (412/)1 ()1 (22)1 ()1 (424/1/21ln)1 (42222,DlDsDssslSLktwmnS20,DsDlDssslSLttwmnf2,縫內線性流表皮因子和紊流因子表示為縫內線性流表皮因子和紊流因子表示為基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 射孔完井表皮因子計算模型射孔完井表皮因子計算模型 水平井射孔的幾何參數 不同相位角射孔圖 射孔完井孔眼周圍流動簡化圖 孔眼周圍壓實

26、區域 射孔完井孔眼未穿透污染層 射孔完井孔眼穿透污染層 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 射孔完井表皮因子計算模型射孔完井表皮因子計算模型 5 . 0222cossin21ln11ln14lnzyzyDpmDpmDkkkklls（1 1）二維平面內流動的表皮）二維平面內流動的表皮；（2 2）井眼障礙表皮）井眼障礙表皮；（3 3）三維聚流引起的表皮）三維聚流引起的表皮。根據根據KarakasKarakas和和TariqTariq的模型，可以把射孔表皮分為三部分：的模型，可以

27、把射孔表皮分為三部分： DwbDpssss320DpmDpmmwblclcbsexpln2211310DeDeDrhs基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 礫石充填完井表皮因子計算模型礫石充填完井表皮因子計算模型低滲透油藏套管礫石充填完井壓力剖面裸眼礫石充填井剖面圖 高滲透油藏套管礫石充填完井壓力剖面 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（三）（三）多分支井完井表皮計算模型研究流程多分支井完井表皮計算模型研究流程 礫石充填完井表皮因

28、子計算模型礫石充填完井表皮因子計算模型11ln1ln22110anianiDsHDsHDsDgiDgOGIIrrkrks1111122,aniDsHDsHaniDsDsDgiDgOGtIrrIrf裸眼礫石充填完井裸眼礫石充填完井套管礫石充填完井套管礫石充填完井1110DDDDDDDCGdAdAks00,11111,ocCGDDocDicssdAdAkdAkicCGDDDDDDDD,1110DDococCGDDDDDdAdAksDcgDctDctDpDtDctDpDcgktrhdxrhkDct202122基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（四）（四）

29、完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例應用應用1：一級完井：一級完井(二分支魚骨刺井二分支魚骨刺井) 主井筒表皮因子主井筒表皮因子分支井筒表皮因子分支井筒表皮因子無污染無污染00污染帶長軸半長污染帶長軸半長0.2m2.161.97污染帶長軸半長污染帶長軸半長0.5m4.384.11主井筒產能主井筒產能(m3/d)分支分支1產能產能(m3/d)分支分支2產能產能(m3/d)總產能總產能(m3/d)無污染無污染75.0326.7327.75129.51污染帶長軸半長污染帶長軸半長0.2m64.5424.0424.52113.10污染帶長軸半長污

30、染帶長軸半長0.5m56.5421.3221.7999.65基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（四）（四）完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例鉆完井對儲層的污染能夠很大程度上降低復雜井的產能，污染程度鉆完井對儲層的污染能夠很大程度上降低復雜井的產能，污染程度越嚴重、污染深度越大，復雜井的初期產能損失也越大。越嚴重、污染深度越大，復雜井的初期產能損失也越大。主井筒、分支井筒在空間中的方向不同，即使污染程度和污染深度主井筒、分支井筒在空間中的方向不同，即使污染程度和污染深度都相同，所產生的表皮因子

31、也有可能不相同。都相同，所產生的表皮因子也有可能不相同。不同完井表皮下的魚骨井主井筒以及分支井筒流入剖面規律基本是不同完井表皮下的魚骨井主井筒以及分支井筒流入剖面規律基本是一樣的流入量越大的井段完井表皮影響就越大。一樣的流入量越大的井段完井表皮影響就越大。 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（四）（四）完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例應用應用2：三級完井：三級完井(二分支魚骨刺井二分支魚骨刺井) 參數名稱參數名稱數數 值值污染帶長軸半長污染帶長軸半長0.4m污染帶滲透率污染帶滲透率10mD

32、主井筒主井筒井筒一周孔數井筒一周孔數4孔孔孔密孔密6.562孔孔/m孔徑孔徑6.35mm分支井分支井筒筒井筒一周縫數井筒一周縫數12條條一組縫的條數一組縫的條數1條條一組縫的寬度一組縫的寬度1.524mm縫長縫長0.0508m縫寬縫寬1.524mm過流面積比例過流面積比例0.0255表皮因子表皮因子主井筒主井筒射穿污染帶射穿污染帶(射孔深度射孔深度0.5m)-0.894未射穿污染帶未射穿污染帶(射孔深度射孔深度0.3m)2.338分支井筒分支井筒污染帶深度污染帶深度0.4m4.443主井筒產能主井筒產能(m3/d)分支分支1產能產能(m3/d)分支分支2產能產能(m3/d)總產能總產能(m3/

33、d)主井筒射穿污染帶主井筒射穿污染帶(射孔深度射孔深度0.5m)93.2320.0920.68134主井筒未射穿污染帶主井筒未射穿污染帶(射孔深度射孔深度0.3m)66.2920.0220.51106.82基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用完井研究完井研究（四）（四）完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例完井表皮與半解析模型相結合的復雜井產能分析實例 對于射孔完井而言，由于鉆井液、完井液、水泥漿等對于射孔完井而言，由于鉆井液、完井液、水泥漿等外來流體與地層的相互作用，使得射孔完井近井地帶儲層外來流體與地層的相互作用，使得射孔完井近井地帶儲層滲透率受傷害的程

34、度要高于其它完井方式，因此是否射穿滲透率受傷害的程度要高于其它完井方式，因此是否射穿污染帶對表皮因子的影響非常大，當射孔深度足以穿透水污染帶對表皮因子的影響非常大，當射孔深度足以穿透水泥環及其傷害區域的時候，就能夠有效的減小表皮因子，泥環及其傷害區域的時候，就能夠有效的減小表皮因子，甚至達到超完善井。甚至達到超完善井。 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用井網研究井網研究（一）（一）新型水平井井網類型新型水平井井網類型 (1)(1)(3)(3)(2)(2)(4)(4)(5)(5)(1)(1)、線性井網、線性井網(3)(3)、五點法井網、五點法井網(2)(2)、錯開線

35、性井網、錯開線性井網(4)(4)、七點法井網、七點法井網(5)(5)、九點法井網、九點法井網 基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜井中的應用井網研究井網研究（二）流線法研究（二）流線法研究不同井網的滯油區分布不同井網的滯油區分布 線性井網線性井網五點法井網五點法井網錯開線性井網錯開線性井網七點法井網七點法井網九點法井網九點法井網 應用流線法研究不同井網剩余油的分布，圖中顯示了滯油應用流線法研究不同井網剩余油的分布，圖中顯示了滯油區的分布形狀，顏色的深淺表征了剩余油飽和度的大小區的分布形狀，顏色的深淺表征了剩余油飽和度的大小基本理論研究及其在復雜井中的應用基本理論研究及其在復雜

36、井中的應用井網研究井網研究（三）低滲透油藏與新型井網的匹配（三）低滲透油藏與新型井網的匹配 以以20年采出程度和面積掃油系數為參考指標，當排距、井距之比為年采出程度和面積掃油系數為參考指標，當排距、井距之比為1時，時，線性井網為優勢井網。線性井網為優勢井網。 三、模擬實驗研究三、模擬實驗研究（一）水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（一）水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）復雜結構井物理模擬實驗研究（二）復雜結構井物理模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（一）實驗裝置介紹（一）實驗裝置介紹（1）組成：容器、精確定位、供電和測

37、量）組成：容器、精確定位、供電和測量 （2）特點：）特點：擁有精密絲杠和步進電機組成的精確定位系統，可以將探針擁有精密絲杠和步進電機組成的精確定位系統，可以將探針定位在任意指定的位置，為準確測量參數和描述等壓線提供了定位在任意指定的位置，為準確測量參數和描述等壓線提供了保證；保證；采用變頻交流電源提供電壓，容易消除導電介質的極化現象；采用變頻交流電源提供電壓，容易消除導電介質的極化現象；采用采用6 1/2位數字萬用表測量電壓和電流，保證了測量的精度。位數字萬用表測量電壓和電流，保證了測量的精度。水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應

38、用（二）電模擬實驗的應用分支水平井的產能分析分支水平井的產能分析基本井型基本井型雙分支井雙分支井對稱分支井對稱分支井魚骨井魚骨井水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用分支水平井的產能分析分支水平井的產能分析實驗成果實驗成果200300400500600700800900100300500700X坐標(mm)Y坐標(mm)0.5V等壓線0.3V等壓線0.2V等壓線等壓線的分布反映了井型特征等壓線的分布反映了井型特征驗證不同解析公式精度驗證不同解析公式精度水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓

39、裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用分支水平井的產能分析分支水平井的產能分析實驗成果實驗成果分支對稱性對分支井產能影響分支對稱性對分支井產能影響分支不對稱井的產量高于對稱井的產量，且隨著分支數的增加，增加的幅度隨之增大 實驗結果表明：水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用分支水平井的產能分析分支水平井的產能分析實驗成果實驗成果分支數目對分支井產能影響分支數目對分支井產能影響分支長度增加，相應的最優分支數目減小分支長度增加，相應的最優分支數目減小水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗

40、研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用分支水平井的產能分析分支水平井的產能分析實驗成果實驗成果分支夾角對分支井產能影響分支夾角對分支井產能影響分支夾角增加，產能增加，曲線表明夾角分支夾角增加，產能增加，曲線表明夾角4060較合理較合理水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用壓裂水平井水平井的產能分析壓裂水平井水平井的產能分析基本井型示意圖基本井型示意圖水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模

41、擬實驗的應用壓裂水平井水平井的產能分析壓裂水平井水平井的產能分析實驗成果實驗成果最優裂縫條數研究最優裂縫條數研究（1 1）壓裂水平井產量都隨縫條數的增加而增加，但存在極限值）壓裂水平井產量都隨縫條數的增加而增加，但存在極限值（2 2） 最優裂縫條數與井長度有關，水平段越長最優條數大最優裂縫條數與井長度有關，水平段越長最優條數大水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用壓裂水平井水平井的產能分析壓裂水平井水平井的產能分析實驗成果實驗成果最優裂縫長度研究最優裂縫長度研究（1 1）壓裂水平井產量都隨半縫）壓裂水平井產量

42、都隨半縫長的增加而增加，不同縫條數下長的增加而增加，不同縫條數下的規律不同的規律不同（2 2） 較小的縫長時，條數改變較小的縫長時，條數改變對產能帶來的影響不明顯，原因對產能帶來的影響不明顯，原因為縫與主井筒之間干擾較大為縫與主井筒之間干擾較大水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用壓裂水平井水平井的產能分析壓裂水平井水平井的產能分析實驗成果實驗成果最優裂縫角度研究最優裂縫角度研究 壓裂井的產量隨著裂壓裂井的產量隨著裂縫角度的增加而增加。裂縫角度的增加而增加。裂縫角度的增加意味著裂縫縫角度的增加意味著裂縫之間距

43、離的增加，縫間干之間距離的增加，縫間干擾也會隨之減小，進而引擾也會隨之減小，進而引起產量的增加起產量的增加 。水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（二）電模擬實驗的應用（二）電模擬實驗的應用壓裂水平井水平井的產能分析壓裂水平井水平井的產能分析實驗成果實驗成果裂縫對稱性對產能的影響裂縫對稱性對產能的影響方案方案3 3效果最好效果最好 。裂縫交叉不對稱分布減小了裂縫交叉不對稱分布減小了裂縫之間的干擾；裂縫之間的干擾；由于模型為定壓邊界，不對由于模型為定壓邊界，不對稱時裂縫靠近邊界，能量補稱時裂縫靠近邊界，能量補充充足。充充足。水平井、分支井、壓裂水平井電

44、模擬實驗研究水平井、分支井、壓裂水平井電模擬實驗研究（三）電模擬實驗的不足（三）電模擬實驗的不足u不能實現對非均質性和各項異性油藏的模擬；u單井模型中無法實現對封閉邊界的情況的模擬；u電解液的電導率對應實際油藏中的流度（k/），所以給定濃度的電解液無法判定對應高粘高滲油藏還是低粘低滲透油藏，而同樣k/值，同時增加或者減小k和的值會對實際的油藏開發效果帶來多大的影響也有待進一步研究。復雜結構井物理模擬實驗研究復雜結構井物理模擬實驗研究（一）實驗裝置簡介（一）實驗裝置簡介四大模塊四大模塊物理模型物理模型 供液及回路控制供液及回路控制 壓力流量測量壓力流量測量 系統主控系統主控 外模型外模型 內模型

45、內模型 復雜結構井物理模擬實驗研究復雜結構井物理模擬實驗研究（二）實驗裝置功能（二）實驗裝置功能（1 1）模擬）模擬水平井和多分支井水平井和多分支井井底和分支周圍的壓力分布、井底和分支周圍的壓力分布、流量和壓力之間的關系；流量和壓力之間的關系；（2 2）模擬）模擬壓裂水平井壓裂水平井的壓力分布；的壓力分布；（3 3）模擬）模擬水平井射孔完井水平井射孔完井條件下流量和壓力之間的關系，條件下流量和壓力之間的關系，為建立復雜結構井的滲流規律和產能預測提供實驗驗證，為建立復雜結構井的滲流規律和產能預測提供實驗驗證，并為以產能為目標優化復雜井的結構提供依據。并為以產能為目標優化復雜井的結構提供依據。 四

46、、軟件開發簡介四、軟件開發簡介（一）水平井、分支水平井產能預測及完井參數優化（一）水平井、分支水平井產能預測及完井參數優化軟件（軟件（wellpro軟件）軟件）（二）壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件（二）壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件軟件開發軟件開發水平井產能預測及完井參數優化軟件水平井產能預測及完井參數優化軟件（一）軟件功能介紹（一）軟件功能介紹（1）水平井、分支水平井產能預測；）水平井、分支水平井產能預測；（2）水平井完井表皮計算；）水平井完井表皮計算；（3）水平井完井參數優化；）水平井完井參數優化； （一）軟件功能介紹（一）軟件功能介紹表皮分析表皮分析射孔優化射孔優化割縫優化割

47、縫優化動態預測動態預測軟件開發軟件開發水平井產能預測及完井參數優化軟件水平井產能預測及完井參數優化軟件（二）軟件特色（二）軟件特色（1）考慮油藏實際邊界情況；）考慮油藏實際邊界情況；（2）考慮實際油藏滲透率分布狀況；）考慮實際油藏滲透率分布狀況；（3）水平井分段完井產能預測；）水平井分段完井產能預測；（4）非穩態產能預測；）非穩態產能預測；（5）六種水平井完井方式表皮分析；）六種水平井完井方式表皮分析； 軟件開發軟件開發水平井產能預測及完井參數優化軟件水平井產能預測及完井參數優化軟件（一）軟件功能（一）軟件功能軟件開發軟件開發壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件壓裂水平井產能預測及井網參數優化

48、軟件（1）水平井、壓裂水平井井網參數自動優化）水平井、壓裂水平井井網參數自動優化（2）壓裂水平井產能計算；）壓裂水平井產能計算；（3）水平井網產能計算）水平井網產能計算 （二）軟件原理簡介（二）軟件原理簡介軟件開發軟件開發壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件 井網自動優化軟件基于遺傳算井網自動優化軟件基于遺傳算法基本原理，針對水平井井網優化法基本原理，針對水平井井網優化的參數需求和特點，采用二進制編的參數需求和特點，采用二進制編碼形式，將問題空間的所有參數表碼形式，將問題空間的所有參數表示為基于字符集示為基于字符集0,1構成的個體，構成的個體，每一個體就包含

49、了水平井井網優化每一個體就包含了水平井井網優化參數參數(包括井網參數和裂縫參數包括井網參數和裂縫參數)的的二進制編碼所組成的信息。二進制編碼所組成的信息。適應性值評估檢測適應性值評估檢測 結束！結束！選擇編碼方法選擇編碼方法初始群體生成初始群體生成選擇選擇交叉交叉變異變異滿足精度滿足精度NY優化目標函數優化目標函數（三）軟件優化實例（三）軟件優化實例軟件開發軟件開發壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件砂巖厚度砂巖厚度(m)1.7地層原油密度地層原油密度(t/m3)0.822有效厚度（有效厚度（m）0.8地層原油粘度地層原油粘度(mpa.s)9.0有效孔隙度有

50、效孔隙度(%)21.0飽和壓力飽和壓力(MPa)4.83水平滲透率水平滲透率(10-3m2)37.0原始氣油比原始氣油比(m3/t)18.62含油飽和度含油飽和度(%)65體積系數體積系數1.073地面原油密度地面原油密度(t/m3)0.8648初始地層壓力初始地層壓力(MPa)13.38地面原油粘度地面原油粘度(mpa.)40.8油層綜合壓縮系數油層綜合壓縮系數(10-4/MPa)8.08大慶外圍葡萄花油層的地質情況大慶外圍葡萄花油層的地質情況 數值模型網格大小取為數值模型網格大小取為10m10m1.7m（XYZ），有效），有效厚度取厚度取0.8m。采油井井底流壓取。采油井井底流壓取3.5M

51、Pa，注水井井底流壓取，注水井井底流壓取28.5MPa，考慮水平井井筒內摩擦損失。模擬預測時間為，考慮水平井井筒內摩擦損失。模擬預測時間為10年。年。 （三）軟件優化實例（三）軟件優化實例軟件開發軟件開發壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件七點法矩形井網七點法矩形井網 優化參數：水平段長度優化參數：水平段長度(250m-550m) 井排距井排距(150m-450m) 優化指標：單位平方公里初期產能優化指標：單位平方公里初期產能(1年末年末) 單位平方公里單位平方公里10年累產年累產 （二）軟件優化實例（二）軟件優化實例軟件開發軟件開發壓裂水平井產能預測及井網

52、參數優化軟件壓裂水平井產能預測及井網參數優化軟件運行結果圖，共運行三次，最優結果分別為：運行結果圖，共運行三次，最優結果分別為：水平井長水平井長430m，井排距，井排距240m，初產，初產(一年末一年末)32.87m3/d/km2水平井長水平井長540m，井排距，井排距300m，累產，累產3.13*104m3/km2五、研究成果的實際應用五、研究成果的實際應用（二）冀東油田復雜結構井產能預測及井型優化研究（二）冀東油田復雜結構井產能預測及井型優化研究（一）低滲透油藏水平井油藏工程研究（一）低滲透油藏水平井油藏工程研究（三）水平井動態預測與完井優化技術研究（三）水平井動態預測與完井優化技術研究（

53、一）低滲透油藏水平井油藏工程研究（一）低滲透油藏水平井油藏工程研究 （中石油低滲透改造重大攻關項目部分內容）（中石油低滲透改造重大攻關項目部分內容） 1、低滲透油藏水平井開采技術界限研究、低滲透油藏水平井開采技術界限研究 （1）包括油藏類型、儲層物性下限、流體性質條件等。）包括油藏類型、儲層物性下限、流體性質條件等。（2）研究了不同水平段長度下的水平井的自然產能和壓裂后的單井）研究了不同水平段長度下的水平井的自然產能和壓裂后的單井產能預測方法，首先找到水平井裸眼完井和壓裂的產能預測方法，然產能預測方法，首先找到水平井裸眼完井和壓裂的產能預測方法，然后從產能的角度分析對比水平井裸眼完井和壓裂的差別，找到了低滲后從產能的角度分析對比水平井裸眼完井和壓裂的差別，找到了低滲透油藏中透油藏中水平井是否壓裂的界限水平井是否壓裂的界限。 2、水平井注采能力預測方法研究。、水平井注采能力預測方法研究。 3、不同裂縫系統水平井注采井網設計方法研究、不同裂縫系統水平井注采井網設計方法研究 （二）冀東油田復雜結構井產能預測及井型優化研究（二）冀東油田復雜結構井產能預測及井型優