魚骨井井型參數對開發動態指標影響研究

孫 明，楊銀山，朱紅宇，王 莉

(1.中國礦業大學，北京 100083;2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202;3.中石化河南油田分公司，河南 南陽 473132;4.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

魚骨井井型參數對開發動態指標影響研究

孫 明1，楊銀山2，朱紅宇3，王 莉4

(1.中國礦業大學，北京 100083;2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202;3.中石化河南油田分公司，河南 南陽 473132;4.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

采用魚骨井技術采油能夠有效增加生產井與油層接觸面積，改善油藏開發效果，但受魚骨井井型參數及注采井網等因素的影響，油井見水時間、含水變化與含水上升速度等開發指標難以預測。基于油藏數值模擬技術，研究了采用直井注水魚骨井采油的注采井網模式對水驅開發動態指標的影響，描述了采用該種注采井網組合的水驅流線分布、壓力場分布以及含水上升規律，對油田開發具有一定的指導意義。

魚骨井;注水開發;井型參數;油藏數值模擬;流線模擬

引 言

魚骨井采油技術目前已廣泛應用于各類油藏的開發實踐之中，隨著魚骨井采油技術在油田開發應用中的逐步深入，一些問題也隨之暴露，如魚骨井見水時間難以預測、見水部位難以確定等問題。當前對魚骨井采油技術的研究主要集中在產能研究上［1－6］，對油井中后期生產狀況及其開發指標變化規律的研究較少［7－10］，但在油田實際開發中，不僅要考慮魚骨井投產初期的產能，而且應考慮油井中后期生產指標變化情況。本文著重研究了直井注水魚骨井采油的井網組合方式下魚骨井井型參數與開發動態指標變化規律之間的關系。

1 模型建立及基礎數據

1.1 數值計算模型

采用Eclipse軟件中井筒計算模型，網格塊與其相連的分段節點之間的液體流入動態關系式為：

式中：qpj為網格塊j處p相的體積流速，m3/d;Twj為w井在網格塊j處的連接傳導率，m3/(Pa·s);Mpj為網格塊j處p相的流動性，mPa·s;pj為網格塊j處壓力，MPa;Hcj為連接點c和網格塊j之間的靜水柱壓力，MPa;pn為分段節點n處的壓力，MPa;Hn為分段節點n和連接點 c之間的靜水柱壓力MPa。

1.2 油藏模擬參數

結合某實際油藏的情況(表1、2)，建立地質模型，模型尺寸為70 m×70 m×70 m，網格尺寸為2 m×20 m×20 m。根據油藏流體性質，選取黑油模型進行計算。

表1 油藏基礎參數

表2 流體高壓物性參數

模擬井網選取注水開發中較為成熟的五點法直井注水+魚骨井采油注采井網(圖1)。

圖1 直井+魚骨井注采井網模式

2 井型參數對含水變化影響

與傳統直井采油井相比，魚骨井井型結構復雜，井筒附近地層中滲流規律復雜。其中，主井筒長度、分支井筒長度、分支井筒數量、分支井筒與主井筒的夾角及其組合是影響開發指標的重要因素。

2.1 主井筒長度對含水的影響

圖2 不同井筒長度魚骨井含水變化曲線

模擬魚骨井有4個分支，分支長度為180 m，分支角度為 15°，分別對 300、400、500、600、700、800 m主井筒長度進行研究(圖2)。模擬表明，經過10 a的開采，在不同的主井筒長度條件下，魚骨井含水變化存在很大差異。主井筒越長見水越早含水上升速度越快，10 a后含水率越高。因此，通過增加魚骨井的主井筒長度可以增加與油層的接觸面積，從而有助于提高油井初期產能，但在控制含水能力方面存在不足。

2.2 分支角度對含水的影響

模擬魚骨井主井筒長500 m，分支長180 m，分支間距為100 m，對 15、30、45、60、75、90°不同分支角度進行模擬研究。結果表明分支角度的大小對魚骨井含水變化沒有明顯的影響(圖3)。

圖3 不同分支角度魚骨井含水變化曲線

2.3 不同分支長度的影響

模擬魚骨井主井筒長500 m，分支角度為15°分支間距為100 m，對 100、150、200、250、300 m 分支長度進行模擬研究。結果表明，分支長度越大魚骨井采油見水時間越早，含水率上升速度越快生產10 a后魚骨井綜合含水率較高(圖4)。

圖4 不同分支長度魚骨井含水變化曲線

2.4 分支間距對含水的的影響

模擬魚骨井主井筒長度為500 m，分支井筒長度為180 m，分支角度為15°，設計2分支(分支間距為166.7 m)、3分支(分支間距為125.0 m)、4分支(分支間距為100.0 m)、5分支(分支間距為83.3 m)、6分支(分支間距為71.4 m)、7分支(分支間距為62.5 m)共計6種分支井數值模型。數值模擬計算結果表明，分支數的增加對含水率變化產生了顯著的影響。隨分支數的增加，油井見水時間變短，含水上升速度加快，10 a末含水率也更高(圖5)。這是由于分支數的增多，魚骨井泄油面積增大，虛擬井徑也隨之增大，在提高產能的同時導致較快見水。

圖5 不同分支間距魚骨井含水變化曲線

2.5 井型參數敏感性分析

選取分支角度、分支長度、主井筒長度、單位長度分支數4個參數進行敏感性分析，分支角度取值為60°，分支長度取值為150 m，主井筒長度取值為600 m，單位長度分支數取值為每米0.015個。變化幅度均為25%和50%。考察指標分別是見水時間和10 a末含水率(圖6、7)。

圖6 魚骨井開采見水時間參數敏感性分析

從圖6中可以看出，對魚骨井見水時間影響程度從大到小依次是主井筒長度、分支數、分支長度和分支角度。除主井筒長度對見水影響較大外，分支數也是對見水時間影響較大的因素，而分支長度與分支角度對見水時間的影響不明顯，是影響最小的2個參數。從圖7可以看出，除主井筒長度變化對10 a末含水率影響較大外，其他參數對10 a末含水率影響并不顯著。

圖7 魚骨井開采含水率參數敏感性分析

3 典型井網流場及開發特征分析

采用流線數值模擬方法，模擬了直井注水+魚骨井采油的井網格式注采單元內的壓力分布和流線分布(圖8、9)。

圖8 水平注采井網整體壓力分布

流線模擬結果表明，直井注水時流線在整個區域分布較為均勻，說明直井注水+魚骨井采油的井網中注入水在平面上能夠有效地動用整個井網單元的原油儲量，改善采用常規直井注采井網采油時在注采井之間由于注水波及范圍小而形成的“死油區”，從而提高油層的動用程度。但在靠近井筒附近，流線較為雜亂，流動不規則，說明井筒附近由于多分支井筒影響出現分支干擾現象。

另外，從圖8可以看出，魚骨井趾端區域壓力梯度相對較大，這是由于該區域井筒分支較多，壓力下降較快，從而導致油水運動速度較快。從圖9可以看出，流體從注水井到采油井運移過程中，注入水沿流線方向上的流體分布均勻，流體的滲流速度基本相同，油水前緣呈扇型，說明注入水推進均勻，與傳統直井采油相比，油水前緣突進現象得到有效抑制。

圖9 水平注采井網流線分布

由直井注水魚骨井采油的注采井網組合流線場和壓力場的分布可以看出，該注采井網組合方式注入水波及系數較高，注入水波及范圍大，無死油區，能夠有效增加可采儲量，提高油藏的最終采收率。但是由于受魚骨井井型參數的影響，魚骨井近井地帶滲流特征呈現明顯的非對稱性，對水驅開發效果存在明顯影響。因此，可以通過對魚骨井井型參數的優化設計，以獲得較好的注水開發效果。

4 結論及認識

(1)主井筒長度、分支長度、分支角度與魚骨井見水時間成正相關關系，分支間距與魚骨井見水時間呈反相關關系。另外，魚骨井井型參數都存在某一合理值，并非魚骨井主井筒長度、分支角度及分支長度越大、分支間距越小，開發效果越好。

(2)對魚骨井見水時間及含水上升速度影響最大的因素是主井筒長度，其次為分支長度和單位長度分支數，而分支角度影響較小。由于分支角度影響較小，從鉆井技術角度而言，在目前無法實現大角度鉆井的情況下，采用小分支角度魚骨井對開發效果沒有明顯的影響。

(3)魚骨井采油可以改善水驅開發效果，但由于魚骨井井型導致滲流場呈現出一定的非對稱性分支井筒趾端滲流快，有可能造成一定程度的油水前緣快速推進，影響注水開發效果。因此，有必要根據魚骨井井型參數對注采井網進行優化，弱化甚至消除由魚骨井井型自身因素對開發指標的不利影響，改善水驅開發效果。

［1］劉想平，張兆順，崔桂香，等.魚骨型多分支井向井流動態關系［J］.石油學報，2000，21(6)：57－60.

［2］Holmes J A，Barkve T.Application of a multisegmen well model to simulate flow in advanced wells［C］SPE50646，1998：171 －181.

［3］陳衛東，Hill A D.多分支井產能預測方法［J］.中國海上油氣，2006，18(6)：394 －398.

［4］于國棟，王曉冬，魏奎生.分支水平井不穩定壓力和產量的計算［J］.大慶石油學院學報，2004，28(1)：21－24.

［5］范玉平，韓國慶，楊長春.魚骨井產能預測及分支井形態優化［J］.石油學報，2006，27(4)：101－104.

［6］韓國慶，毛鳳英，吳曉東，等.非對稱魚骨狀分支井形態優化模型［J］.石油學報，2009，30(1)：92－95.

［7］江懷友，李治平，鐘太賢，等.世界低滲透油氣田開發技術現狀與展望［J］.特種油氣藏，2009，16(4)：13－16.

［8］孫貴陽.邊臺潛山油藏地質特征研究及水平井開發部署［J］. 特種油氣藏，2009，16(S0)，79－81.

［9］黃世軍，程林松，趙鳳蘭，等.考慮多段流動耦合的魚骨刺井產能評價模型［J］.中國石油大學學報：自然科學版，2010，32(2)：83 －88.

［10］蔡星星，唐海，周科，等.低滲透薄互層油藏水平井開發井網優化方法研究［J］.特種油氣藏，2010，17(4)72－74.

Impact of fishbone well structure on production performance

SUN Ming1，YANG Yin－shan2，ZHU Hong－yu3，WANG Li4
(1．China University of Mining＆ Technology，Beijing，100083，China;2．Qinghai Oilfield Company，PetroChina，Dunhuang，Gansu 736202，China;3．Henan Oilfield Company，SINOPEC，Nanyang，Henan 473132，China;4．Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning 124010，China)

Fishbone well can increase contact area with reservoir and improve development effect．However，it is difficult to forecast development indices such as water breakthrough time，water cut changes and water cut increase rate as affected by parameters of fishbone well structure and flooding pattern．Based on numerical simulation，this paper studies the impact of the flooding pattern of vertical injector and fishbone producer on production performance，and introduces the flooding streamline distribution，pressure field distribution and water cut increasing trend of this flooding pattern．The study has an instructive significance to oilfield development．

fishbone well;water flooding;well structure;reservoir simulation;streamline simulation

TE355.6

A

1006－6535(2012)02－0062－04

20110409;改回日期：20110930

國家“十一五”油氣重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”(2008ZX05009－004－03)

孫明(1970－)，男，高級工程師，1994年畢業于西南石油學院油藏工程專業，2009年畢業于中國地質大學(北京)油氣田開發工程專業，獲博士學位，現主要從事油氣田勘探開發研究工作。

編輯孟凡勤