割縫襯管完井水平氣井產能評價

黃亮+徐一龍+吳江+余意+彭巍+葛俊瑞

摘 要：割縫襯管完井方式在水平氣井中應用廣泛，特別對疏松砂巖氣藏具有一定的防砂作用。該文將割縫襯管完井表皮系數應用到裸眼完井產能計算公式，建立了水平氣井表皮系數模型及割縫襯管完井的產能預測模型，并分析了割縫襯管參數、氣藏參數地層污染程度、等對產能的影響規律。

關鍵詞：水平井 割縫襯管完井 產能 影響因素

中圖分類號： TE328 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0052-04

割縫襯管完井技術是利用水平井開發疏松砂巖氣藏的重要防砂方式，不僅具備裸眼完井產能高的優點，還能避免裸眼由于井壁坍塌而堵塞井眼的現象，起到一定程度的防砂作用[1]。出砂現象主要表現為井底附近地層結構的破壞，地層流體進入井筒時會帶出脫落的砂，從而導致產能下降甚至停產等現象，降低氣藏采收率，嚴重影響油氣田的正常開采[2]。而割縫襯管完井是在裸眼井段下入一段襯管，襯管下過產層，并在生產套管中超覆一部分長度，針對各產層井段在襯管相應部位采用長割縫或鉆孔，使氣層的氣體從孔眼或縫中流入井底，可以有效地防止地層出砂，提高水平氣井的產能[3]。水平氣井的產能受氣藏參數、地層污染程度、割縫襯管參數等多方面影響，該文依據表皮系數和產能計算模型，分析了各因素的影響規律。

1 割縫襯管完井水平氣井產能計算方法

割縫襯管完井的水平氣井產能計算中，主要是將割縫襯管的表皮系數應用到裸眼完井產能計算模型中，即綜合考慮鉆井污染表皮系數、裸眼水平井的鉆井損害表皮系數、割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數來表示割縫襯管完井的表皮效應，得到水平氣井產能計算公式[4-5]為：

2 表皮系數計算模型

割縫襯管完井的表皮系數對水平氣井的產能影響較大，不同的表皮系數計算方法為：

（1）鉆井污染表皮系數

通過分析鉆井時DST測試獲取的地層資料來計算鉆井污染表皮系數。

（2）裸眼水平井的鉆井損害表皮系數

計算公式為：

其中，為鉆井損害帶半徑（井眼半徑+損害厚度），m；

（3）割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數

一般采用實測或估計，計算公式為：

；

——儲層砂堆積層的滲透率，；

——割縫襯管外地層自然充填砂層滲透率，；

如有實際測量，輸入實測的值。如估計，則。

——割縫襯管外徑，m。的匹配值見表1。

3 產能影響因素分析

根據割縫襯管完井水平氣井產能公式，取一口實際水平氣井數據，對割縫襯管完井的產能進行預測和分析。

氣藏參數為：油層有效厚度m，油層水平方向m2，垂向的滲透率m2，天然氣粘度mPags，水平段長度m，井眼半徑m，鉆井損害帶滲透率m2，鉆井損害帶半徑m，溫度K，偏差系數。計算中未考慮鉆井污染表皮系數。

4 割縫襯管參數

4.1 襯管外地層自然充填滲透率

如圖1、圖2所示，隨著襯管外地層自然充填滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數不變，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數減小，總表皮系數也減小，氣井的產量明顯增加。

4.2 水平段長度

如圖3、圖4所示，隨著鉆井損害帶滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數下降，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。隨著水平段長度的不斷增加，表皮系數和產能受影響的程度也逐漸下降。實際施工中，需綜合考慮鉆井工藝和開采效益，優選合適的水平段長度。

5 氣藏參數

5.1 水平滲透率

如圖5、圖6所示，隨著水平滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增大，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，但氣井的產量同樣增加。由圖6可看出，水平滲透率對水平氣井的產能影響很大。

5.2 垂向滲透率

如圖7、圖8所示，隨著垂向滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數降低，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。對于水平井而言，垂向滲透率減小會引起垂向流動阻力的增加，導致氣井產量的下降。實際開采中，常采用水力壓裂等儲層改造技術，提高水平井產能。

5.3 儲層厚度

如圖9、圖10所示，隨著儲層厚度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數成線性增大，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，但氣井的產量同樣增加。

6 地層污染程度

6.1 鉆井2損害帶滲透率

如圖11、圖12所示，隨著鉆井損害帶滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數下降，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。鉆井過程中鉆井液發生濾失，濾液進入地層與粘土發生反應，粘土膨脹后導致部分松動的顆粒隨濾液進入地層，從而降低滲透率，傷害儲層。因此鉆井液的優選對儲層保護尤為重要。

6.2 鉆井損害帶半徑

如圖13、圖14所示，隨著鉆井損害帶半徑的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增加，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，氣井的產量降低。鉆井過程中，為了防止出現溢流、井涌等復雜情況，常采用過平衡鉆井方式，而壓差的存在將迫使鉆井液濾液和固體侵入近井地層造成傷害，濾液侵入的深度由鉆井液類型決定，施工過程中應優選鉆井液配方，最大限度地保護油氣藏。

7 結語

（1）割縫襯管完井的產能與割縫襯管參數、氣藏參數和地層污染程度等有關，割縫襯管參數越合理、氣藏條件越好、地層污染越輕，水平氣井產能越高。

（2）襯管外地層自然充填滲透率的增大，有利于增加水平氣井的產能，且影響作用較大。水平段越長，水平氣井產能越高，隨著水平段的增大，其提高的幅度逐漸降低，實際施工中應綜合考慮工藝水平和經濟效益，優選水平段長度。

（3）割縫襯管完井條件下，水平滲透率、垂向滲透率的影響作用于裸眼完井相同，高滲透率有利于提高水平氣井產能。儲層厚度的增加對產能的增加有一定的作用，但效果相對較小。

（4）水平氣井低污染程度對提高產能作用較大，鉆井損害帶滲透率的增大、鉆井損害帶半徑的減小，都會提高水平氣井的產能。

參考文獻

[1] 熊友明，童敏，潘迎德.疏松淺氣層防砂完井方式的選擇[J].天然氣工業，1997，17（3）：39-42.

[2] 鐘兵，馬力寧，楊雅和，等.多層組砂巖氣藏氣井出砂機理及對策研究[J].天然氣工業，2004，24（10）：89-92.

[3] 吳宗國.單一產層襯管完井方法[J].鉆采工藝，1992，15（2）：93-94.

[4] 竇宏恩.預測水平井產能的一種新方法[J].石油鉆采工藝，1996，18（1）：76-78.

[5] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井不同完井方式下產能預測方法研究[J].特種油氣藏，2006，13（1）：60-63.endprint

摘 要：割縫襯管完井方式在水平氣井中應用廣泛，特別對疏松砂巖氣藏具有一定的防砂作用。該文將割縫襯管完井表皮系數應用到裸眼完井產能計算公式，建立了水平氣井表皮系數模型及割縫襯管完井的產能預測模型，并分析了割縫襯管參數、氣藏參數地層污染程度、等對產能的影響規律。

關鍵詞：水平井 割縫襯管完井 產能 影響因素

中圖分類號： TE328 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0052-04

割縫襯管完井技術是利用水平井開發疏松砂巖氣藏的重要防砂方式，不僅具備裸眼完井產能高的優點，還能避免裸眼由于井壁坍塌而堵塞井眼的現象，起到一定程度的防砂作用[1]。出砂現象主要表現為井底附近地層結構的破壞，地層流體進入井筒時會帶出脫落的砂，從而導致產能下降甚至停產等現象，降低氣藏采收率，嚴重影響油氣田的正常開采[2]。而割縫襯管完井是在裸眼井段下入一段襯管，襯管下過產層，并在生產套管中超覆一部分長度，針對各產層井段在襯管相應部位采用長割縫或鉆孔，使氣層的氣體從孔眼或縫中流入井底，可以有效地防止地層出砂，提高水平氣井的產能[3]。水平氣井的產能受氣藏參數、地層污染程度、割縫襯管參數等多方面影響，該文依據表皮系數和產能計算模型，分析了各因素的影響規律。

1 割縫襯管完井水平氣井產能計算方法

割縫襯管完井的水平氣井產能計算中，主要是將割縫襯管的表皮系數應用到裸眼完井產能計算模型中，即綜合考慮鉆井污染表皮系數、裸眼水平井的鉆井損害表皮系數、割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數來表示割縫襯管完井的表皮效應，得到水平氣井產能計算公式[4-5]為：

2 表皮系數計算模型

割縫襯管完井的表皮系數對水平氣井的產能影響較大，不同的表皮系數計算方法為：

（1）鉆井污染表皮系數

通過分析鉆井時DST測試獲取的地層資料來計算鉆井污染表皮系數。

（2）裸眼水平井的鉆井損害表皮系數

計算公式為：

其中，為鉆井損害帶半徑（井眼半徑+損害厚度），m；

（3）割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數

一般采用實測或估計，計算公式為：

；

——儲層砂堆積層的滲透率，；

——割縫襯管外地層自然充填砂層滲透率，；

如有實際測量，輸入實測的值。如估計，則。

——割縫襯管外徑，m。的匹配值見表1。

3 產能影響因素分析

根據割縫襯管完井水平氣井產能公式，取一口實際水平氣井數據，對割縫襯管完井的產能進行預測和分析。

氣藏參數為：油層有效厚度m，油層水平方向m2，垂向的滲透率m2，天然氣粘度mPags，水平段長度m，井眼半徑m，鉆井損害帶滲透率m2，鉆井損害帶半徑m，溫度K，偏差系數。計算中未考慮鉆井污染表皮系數。

4 割縫襯管參數

4.1 襯管外地層自然充填滲透率

如圖1、圖2所示，隨著襯管外地層自然充填滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數不變，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數減小，總表皮系數也減小，氣井的產量明顯增加。

4.2 水平段長度

如圖3、圖4所示，隨著鉆井損害帶滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數下降，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。隨著水平段長度的不斷增加，表皮系數和產能受影響的程度也逐漸下降。實際施工中，需綜合考慮鉆井工藝和開采效益，優選合適的水平段長度。

5 氣藏參數

5.1 水平滲透率

如圖5、圖6所示，隨著水平滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增大，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，但氣井的產量同樣增加。由圖6可看出，水平滲透率對水平氣井的產能影響很大。

5.2 垂向滲透率

如圖7、圖8所示，隨著垂向滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數降低，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。對于水平井而言，垂向滲透率減小會引起垂向流動阻力的增加，導致氣井產量的下降。實際開采中，常采用水力壓裂等儲層改造技術，提高水平井產能。

5.3 儲層厚度

如圖9、圖10所示，隨著儲層厚度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數成線性增大，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，但氣井的產量同樣增加。

6 地層污染程度

6.1 鉆井2損害帶滲透率

如圖11、圖12所示，隨著鉆井損害帶滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數下降，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。鉆井過程中鉆井液發生濾失，濾液進入地層與粘土發生反應，粘土膨脹后導致部分松動的顆粒隨濾液進入地層，從而降低滲透率，傷害儲層。因此鉆井液的優選對儲層保護尤為重要。

6.2 鉆井損害帶半徑

如圖13、圖14所示，隨著鉆井損害帶半徑的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增加，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，氣井的產量降低。鉆井過程中，為了防止出現溢流、井涌等復雜情況，常采用過平衡鉆井方式，而壓差的存在將迫使鉆井液濾液和固體侵入近井地層造成傷害，濾液侵入的深度由鉆井液類型決定，施工過程中應優選鉆井液配方，最大限度地保護油氣藏。

7 結語

（1）割縫襯管完井的產能與割縫襯管參數、氣藏參數和地層污染程度等有關，割縫襯管參數越合理、氣藏條件越好、地層污染越輕，水平氣井產能越高。

（2）襯管外地層自然充填滲透率的增大，有利于增加水平氣井的產能，且影響作用較大。水平段越長，水平氣井產能越高，隨著水平段的增大，其提高的幅度逐漸降低，實際施工中應綜合考慮工藝水平和經濟效益，優選水平段長度。

（3）割縫襯管完井條件下，水平滲透率、垂向滲透率的影響作用于裸眼完井相同，高滲透率有利于提高水平氣井產能。儲層厚度的增加對產能的增加有一定的作用，但效果相對較小。

（4）水平氣井低污染程度對提高產能作用較大，鉆井損害帶滲透率的增大、鉆井損害帶半徑的減小，都會提高水平氣井的產能。

參考文獻

[1] 熊友明，童敏，潘迎德.疏松淺氣層防砂完井方式的選擇[J].天然氣工業，1997，17（3）：39-42.

[2] 鐘兵，馬力寧，楊雅和，等.多層組砂巖氣藏氣井出砂機理及對策研究[J].天然氣工業，2004，24（10）：89-92.

[3] 吳宗國.單一產層襯管完井方法[J].鉆采工藝，1992，15（2）：93-94.

[4] 竇宏恩.預測水平井產能的一種新方法[J].石油鉆采工藝，1996，18（1）：76-78.

[5] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井不同完井方式下產能預測方法研究[J].特種油氣藏，2006，13（1）：60-63.endprint

摘 要：割縫襯管完井方式在水平氣井中應用廣泛，特別對疏松砂巖氣藏具有一定的防砂作用。該文將割縫襯管完井表皮系數應用到裸眼完井產能計算公式，建立了水平氣井表皮系數模型及割縫襯管完井的產能預測模型，并分析了割縫襯管參數、氣藏參數地層污染程度、等對產能的影響規律。

關鍵詞：水平井 割縫襯管完井 產能 影響因素

中圖分類號： TE328 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0052-04

割縫襯管完井技術是利用水平井開發疏松砂巖氣藏的重要防砂方式，不僅具備裸眼完井產能高的優點，還能避免裸眼由于井壁坍塌而堵塞井眼的現象，起到一定程度的防砂作用[1]。出砂現象主要表現為井底附近地層結構的破壞，地層流體進入井筒時會帶出脫落的砂，從而導致產能下降甚至停產等現象，降低氣藏采收率，嚴重影響油氣田的正常開采[2]。而割縫襯管完井是在裸眼井段下入一段襯管，襯管下過產層，并在生產套管中超覆一部分長度，針對各產層井段在襯管相應部位采用長割縫或鉆孔，使氣層的氣體從孔眼或縫中流入井底，可以有效地防止地層出砂，提高水平氣井的產能[3]。水平氣井的產能受氣藏參數、地層污染程度、割縫襯管參數等多方面影響，該文依據表皮系數和產能計算模型，分析了各因素的影響規律。

1 割縫襯管完井水平氣井產能計算方法

割縫襯管完井的水平氣井產能計算中，主要是將割縫襯管的表皮系數應用到裸眼完井產能計算模型中，即綜合考慮鉆井污染表皮系數、裸眼水平井的鉆井損害表皮系數、割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數來表示割縫襯管完井的表皮效應，得到水平氣井產能計算公式[4-5]為：

2 表皮系數計算模型

割縫襯管完井的表皮系數對水平氣井的產能影響較大，不同的表皮系數計算方法為：

（1）鉆井污染表皮系數

通過分析鉆井時DST測試獲取的地層資料來計算鉆井污染表皮系數。

（2）裸眼水平井的鉆井損害表皮系數

計算公式為：

其中，為鉆井損害帶半徑（井眼半徑+損害厚度），m；

（3）割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數

一般采用實測或估計，計算公式為：

；

——儲層砂堆積層的滲透率，；

——割縫襯管外地層自然充填砂層滲透率，；

如有實際測量，輸入實測的值。如估計，則。

——割縫襯管外徑，m。的匹配值見表1。

3 產能影響因素分析

根據割縫襯管完井水平氣井產能公式，取一口實際水平氣井數據，對割縫襯管完井的產能進行預測和分析。

氣藏參數為：油層有效厚度m，油層水平方向m2，垂向的滲透率m2，天然氣粘度mPags，水平段長度m，井眼半徑m，鉆井損害帶滲透率m2，鉆井損害帶半徑m，溫度K，偏差系數。計算中未考慮鉆井污染表皮系數。

4 割縫襯管參數

4.1 襯管外地層自然充填滲透率

如圖1、圖2所示，隨著襯管外地層自然充填滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數不變，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數減小，總表皮系數也減小，氣井的產量明顯增加。

4.2 水平段長度

如圖3、圖4所示，隨著鉆井損害帶滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數下降，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。隨著水平段長度的不斷增加，表皮系數和產能受影響的程度也逐漸下降。實際施工中，需綜合考慮鉆井工藝和開采效益，優選合適的水平段長度。

5 氣藏參數

5.1 水平滲透率

如圖5、圖6所示，隨著水平滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增大，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，但氣井的產量同樣增加。由圖6可看出，水平滲透率對水平氣井的產能影響很大。

5.2 垂向滲透率

如圖7、圖8所示，隨著垂向滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數降低，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。對于水平井而言，垂向滲透率減小會引起垂向流動阻力的增加，導致氣井產量的下降。實際開采中，常采用水力壓裂等儲層改造技術，提高水平井產能。

5.3 儲層厚度

如圖9、圖10所示，隨著儲層厚度的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數成線性增大，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，但氣井的產量同樣增加。

6 地層污染程度

6.1 鉆井2損害帶滲透率

如圖11、圖12所示，隨著鉆井損害帶滲透率的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數下降，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數減小，氣井的產量增加。鉆井過程中鉆井液發生濾失，濾液進入地層與粘土發生反應，粘土膨脹后導致部分松動的顆粒隨濾液進入地層，從而降低滲透率，傷害儲層。因此鉆井液的優選對儲層保護尤為重要。

6.2 鉆井損害帶半徑

如圖13、圖14所示，隨著鉆井損害帶半徑的增加，水平井裸眼鉆井產生的表皮系數增加，割縫襯管外地層自然充填砂層表皮系數不變，總表皮系數增大，氣井的產量降低。鉆井過程中，為了防止出現溢流、井涌等復雜情況，常采用過平衡鉆井方式，而壓差的存在將迫使鉆井液濾液和固體侵入近井地層造成傷害，濾液侵入的深度由鉆井液類型決定，施工過程中應優選鉆井液配方，最大限度地保護油氣藏。

7 結語

（1）割縫襯管完井的產能與割縫襯管參數、氣藏參數和地層污染程度等有關，割縫襯管參數越合理、氣藏條件越好、地層污染越輕，水平氣井產能越高。

（2）襯管外地層自然充填滲透率的增大，有利于增加水平氣井的產能，且影響作用較大。水平段越長，水平氣井產能越高，隨著水平段的增大，其提高的幅度逐漸降低，實際施工中應綜合考慮工藝水平和經濟效益，優選水平段長度。

（3）割縫襯管完井條件下，水平滲透率、垂向滲透率的影響作用于裸眼完井相同，高滲透率有利于提高水平氣井產能。儲層厚度的增加對產能的增加有一定的作用，但效果相對較小。

（4）水平氣井低污染程度對提高產能作用較大，鉆井損害帶滲透率的增大、鉆井損害帶半徑的減小，都會提高水平氣井的產能。

參考文獻

[1] 熊友明，童敏，潘迎德.疏松淺氣層防砂完井方式的選擇[J].天然氣工業，1997，17（3）：39-42.

[2] 鐘兵，馬力寧，楊雅和，等.多層組砂巖氣藏氣井出砂機理及對策研究[J].天然氣工業，2004，24（10）：89-92.

[3] 吳宗國.單一產層襯管完井方法[J].鉆采工藝，1992，15（2）：93-94.

[4] 竇宏恩.預測水平井產能的一種新方法[J].石油鉆采工藝，1996，18（1）：76-78.

[5] 劉健，練章華，林鐵軍.水平井不同完井方式下產能預測方法研究[J].特種油氣藏，2006，13（1）：60-63.endprint