魚骨狀分支水平井井型設計及注采配置優化研究張世明，2010年5月，江蘇南京匯報提綱前言單井井型設計優化注采井網配置優化結束語前言勝利油田水平井井型發展歷程分支井（魚骨狀）優勢（1）增大泄油面積，增加油井產量，提高采油速度。（2）提高儲量控制程度，增加可采儲量，提高采收率。（3）充分利用上部主井眼,節約鉆井費用。前言勝利油田魚骨狀水平井發展歷程油層少，厚度薄，主力層突出儲量豐度低產能低離主體遠，開發投資大89.4魚骨井與定向井產量對比圖中石化第一口自主知識產權的魚骨狀分支水平井CB26-ZP1由邊際油田向主力油田拓展由新區向老區拓展由油藏向氣藏拓展由稀油油藏向稠油油藏拓展應用領域拓展：已完鉆6口，單井增加可采儲量為普通水平井的2~5倍，魚骨狀分支水平井的優勢日益突出。前言

實踐表明，魚骨狀分支水平井完鉆井技術的突破促進了分支井的廣泛應用，而與之相適應的油藏工程研究尚未成熟。因此，從油藏工程角度出發，開展魚骨狀分支水平井開發關鍵技術研究，對于完善配套技術，提高推廣應用成功率意義重大。◆井型設計◆注采配置匯報提綱前言單井井型設計優化注采井網配置優化結束語單井井型設計優化（一）魚骨狀水平井特點特點一：空間結構（拓撲關系）復雜魚骨井生產段三維數字描述示意需要精確描述魚骨狀水平井的井身結構。單井井型設計優化（一）魚骨狀水平井特點特點二：流入動態特征復雜A、井筒變質量流B、加速度壓降不為零C、主流剖面變形D、支間匯流和干擾需要合理反映魚骨狀水平井井筒流動特征。井筒壁井筒壁油藏滲流與井筒多相流耦合單井井型設計優化（二）井型優化模型分支井產能計算方法不適合魚骨狀分支水平井——（半）解析方法均有一定的適用條件

A、模型只適合于單相；

B、多數模型未綜合考慮井筒壓降的影響;C、模型大都只適合無限大地層穩定滲流條件；D、多數模型無法考慮非均質儲層的影響；方法局限性：單井井型設計優化——數值計算方法數學模型（多段井模型）：油藏滲流方程耦合井筒質量守恒方程：耦合流動產能方程：井筒壓降方程：每段存在4個變量:流動壓力P、總流量GT、水和氣的分流量Fg、Fw。壓降方程中考慮重力、加速度及摩擦阻力壓降三方面的影響。壓降計算，三種計算模型:

均質流模型（各相流速相等）漂流模型（存在相間滑脫）

VFP模型（插值）（二）井型優化模型單井井型設計優化——數值計算方法1）井筒被離散成多個段，實現井軌跡的精確描述；多段井模型井結構描述示意圖2）井筒變質量流，實現井筒與油藏間的耦合；3）計算多種井筒壓降，精確表征井筒流體流動特征。（二）井型優化模型單井井型設計優化——數值計算方法A、精確描述分支井的井身結構、井軌跡（離散井筒模型）B、準確描述井筒流體流動特征

◆井筒與油藏耦合（變質量流模型）；

◆綜合考慮井筒壓降（摩阻壓降、加速度壓降、水靜力學壓降）；

◆多相流體流動特征（匯流、滑脫、井筒儲層）；C、可以計算非穩態產能D、可以考慮各種復雜地質因素的影響E、可以模擬“智能井”方法優越性：（二）井型優化模型單井井型設計優化——方法對比評價CB26-ZP1井基本參數不同計算方法產能計算結果對比對比可見，半解析法誤差較小，數值法結果準確。（二）井型優化模型單井井型設計優化（三）井型設計優化魚骨狀分支井電模擬實驗裝置敏感性參數滲流場中的產量、壓力和等壓線30度魚骨水平井45度魚骨水平井分支角度、分支長度、分支數（間距）分支點位置、同異側、對稱性利用水電相似理論，電場模擬滲流場。電場中的電流、電壓和等位線單井井型設計優化（三）井型設計優化——分支展布參數分支點位置、同/異側、對稱性單井井型設計優化（三）井型設計優化——分支展布參數分支點位置、同/異側、對稱性分支展布在布井時受到油藏的限制較大，因此，在設計過程中應充分考慮油藏情況，首先確定相應參數，然后再進行形態參數優化。單井井型設計優化（三）井型設計優化——分支形態參數分支角度、長度、數目/間距分支長度與產能大小（或增幅）圖版受分支數目對干擾影響（角度影響小），不同分支數條件下分支長度對產能增長的影響不同。較小分支數條件下具有增大分支長度的優勢。單井井型設計優化（三）井型設計優化——分支形態參數分支角度、長度、數目/間距分支數目與產能大小（或增幅）圖版分支長度太小時，增加分支數目意義不大。分支長度越大，分支角度越大，選擇越多的分支數目能夠帶來更為可觀的產能效果。最少分支數不應小于2支。單井井型設計優化（三）井型設計優化——分支形態參數分支角度、長度、數目/間距分支角度與產能大小（或增幅）圖版受分支數目、長度對干擾的影響，分支數目、分支長度較小時，可以選擇較小的分支角度（但不應小于30度），分支數目、分支長度較大時，分支角度越大越好。單井井型設計優化（三）井型設計優化——參數敏感性評價

影響魚骨狀分支井產能的因素眾多，且彼此之間相互干擾、影響，歸納起來主要體現在以下三方面：

◆導致魚骨狀分支井泄油面積增大(增產動力)。

◆導致主井筒受到干擾，產能降低(增產阻力)。

◆導致分支井筒與油藏接觸長度、接觸面積增加(增產動力)。不同形態參數影響的程度？單井井型設計優化（三）井型設計優化——參數敏感性評價因素敏感性大小為：分支長度、分支數目、分支角度、分支間距。魚骨狀分支水平井產能影響因素正交試驗表極差分析正交實驗分析法單井井型設計優化（三）井型設計優化分支長度增加100m分支數目增加1分支角度增加30度分支間距增加100m原始二分支井分支長度分支數目分支角度分支間距增加泄油面積++++++++定性敏感性分析結果分段耦合模型分析法——參數敏感性評價單井井型設計優化（三）井型設計優化二分支井中主井筒的產出剖面二分支井中分支井筒的產出剖面定性敏感性分析結果——參數敏感性評價分段耦合模型分析法單井井型設計優化（三）井型設計優化增加泄油面積干擾主井筒增加油藏接觸面積合力分支長度+++--++++++++分支數目++-+++++++分支角度+++0+++分支間距++0++定性敏感性綜合分析結果綜合分析影響魚骨狀分支井的主要因素依次為分支長度、分支數目、分支角度，分支間距影響較小。——參數敏感性評價分段耦合模型分析法匯報提綱前言單井井型設計優化注采井網配置優化結束語注采井網配置優化研究思路：復雜井型注采井網特征研究復雜井型井網配置研究復雜井型井網整體開發界限研究井網微單元注采井網配置優化（一）注采特征研究直井注采直井注水平井采直井注分支井采（1）直井注分支井采（2）四種注采對應關系注采井網配置優化（一）注采特征研究直井注\水平井采直井注采注采特征：流線在對角線兩側邊對稱分布；注入水主要從中部向注水井突破；中部流線明顯比兩側密集。注采特征：流線明顯密集，趾部比跟部密集，中部最為稀疏；兩端流量差別隨時間增大，流入剖面變更陡；注入水并非首先從井趾處突破，而是從靠近井趾的地方首先見水。趾部跟部注采井網配置優化（一）注采特征研究反斜分支井斜分支井分支井的存在使得流場復雜化，流線更加密集，流線的形態、密度及分布不均衡，與井型關系密切，且動態變化。注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（1）魚骨井型優勢注采關系任意井網下的典型微單元不同微單元油井90%含水時水淹圖整體開發效果：反斜＞斜＞反斜上＞斜上＞頂＞反頂＞（反）邊注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（1）魚骨井型優勢注采關系注水井位于背向遠離分支點位置，可以充分發揮分支井優勢。見水時間無水采出程度采出程度（90%含水）注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（2）魚骨井型優勢井網有利微單元中等微單元不利微單元以水平井為基準，將12種微單元劃分為三類注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究直線排狀正對井網矩形注采單元微單元分析有利：中等：不利=1：2：1直線排狀交錯井網直線排狀正對井網（反）九點注采井網七點注采井網四點注采井網>>>>1：2：11：2：11：1：2.51：2：30：1：2五點井網為適宜的魚骨狀分支水平井基礎井網（2）魚骨井型優勢井網注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究原則：發揮有利微單元，調整不利微單元，實現均衡驅替。策略一：調整分支井偏角。優化結論：分支端正對注水井效果最差，正偏比反偏效果改善大，應避免注水井與分支正對。正偏15度效果對比-----魚骨井型調整對策注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究策略二：縮短斜上正對注水井分支長度。優化結論：分支長度越長，注水效果越差。分支端正對注水井時，應縮短支長。分支長度縮短150m效果對比分支長度（正對）與見水時間/采出程度關系曲線-----魚骨井型調整對策注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究策略三：優化分支位置：設分支與主支根部距離為50、100、150、200優化結論：分支位置距水井越近，注水效果越差。應盡量避免分支距離注水井過近。分支位置平移50m效果對比不同分支點位置與見水時間/采出程度關系曲線-----魚骨井型調整對策注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究策略一：調整注水井比例（1:1:1:1->1:2:1.2:1.8）。1234------魚骨井注采關系調整對策注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究——井網研究策略二：調整注水井井別。------魚骨井注采關系調整對策注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究——井網研究策略二：調整注水井井別。無水采油期√不同微單元下的水平井注水效果隨水平井長度的變化規律各異，與直井注水相比優勢不同，因此整體設計中需要區別對待。采出程度注采井網配置優化（二）魚骨狀水平井注采關系研究（3）改善水驅效果對策研究——井網研究策略三：調整注水井縱向位置。底層注水水驅效果：頂層注水水驅效果:采出程度采出程度頂層注水效果優于底層注水------魚骨井注采關系調整對策注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（1）井網設計原則設計原則：以五點法井網單元為基礎以調整不利注采微單元保持有利注采微單元為原則以實現均衡驅替為目標建立整體開發不規則面積井網模式優化方向：不規則分支井面積井網的整體靜態規則化不均衡注采參數（排距、井距、強度）的整體動態均衡化注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（2）注采井網優化調整模式一調整方式：增大斜向微單元分支端點與注水井距離，形成與四口注水井距不等的非對稱井網，延緩水淹，擴大波及。調整模式二調整方式：建立對稱性的分支井網分布，根據對稱油井排間的分支展布規律，整體平移水井，增大斜向微單元注采井距，形成交錯排狀井網。調整模式三調整方式：在建立對稱性的分支井網分布的基礎上，將排狀交錯的直井點狀注水改為水平井線性注水，增強適應性，進一步擴大波及。注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（2）注采井網優化基礎井網調整模式一調整模式二調整模式三三種井網調整效果對比注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（3）技術政策研究------采油速度優化含水90%時采出程度不同開采年限下的采出程度采油速度高于2.5%后,采出程度增加幅度變緩注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（3）技術政策研究含水90%時采出程度不同開采年限下的采出程度地層壓力下降至0.8~0.85PI后注水開發，采出程度高，開發效果好。------注水時機優化注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（3）技術政策研究------注采比優化注采比保持1.0,開發效果好注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（3）技術政策研究------井網密度優化含水與采出程度關系曲線15年采出程度曲線井網密度低,含水上升慢,但采出程度低,井網密度高,含水上升快,采出程度高.注采井網配置優化（三）魚骨狀水平井注采井網研究（2）注采井網優化基礎井網調整模式一調整模式二調整模式三三種井網調整效果對比注采井網配置優化（四）整體開發初步應用201井區館上段油藏是受構造、巖性雙重控制的油藏，