水平井變密度射孔技術研究

杜小龍

（中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西西安 710000）

水平井變密度射孔技術研究

杜小龍

（中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西西安 710000）

為研究水平井變密度射孔技術的發展與運用現狀，通過對水平井變密度射孔技術基礎性模型研究，并根據經驗進行現場運用要點的總結，以期為油田開發增產提供建設性意見。

水平井；變密度；射孔；產能

隨著社會的進步與技術的發展，傳統的直井鉆探技術已經不適應薄油層、稠油及其非常規領域的開發。取而代之的是水平井、大尺度斜井、單井口多分支的分支井等鉆探技術，而井下工藝也隨之改進。以水平井射孔完井技術為例，水力模型優化與井下工具升級正給單井產量的提升給與幫助?；诖?，本文對水平井變密度射孔技術展開深入探討，為油田開發增產提供建設性意見。

1 水平井變密度射孔技術研究

水平井因特殊的大斜度變軌工藝而逐步將井身鉆探至水平，通常在該種井筒內其油液流動方向存在壓力降，由油、氣、水組成的復合壓力降在長水平段會誘發非均勻流動，在油藏間的天然壓力差影響下，使下游流量發生總體增大式的復雜流動，最終導致各射孔段出液量不均，通常在油氣藏低壓井筒部位下游能獲得高產，高壓上游端較小。特別是在一些高滲透性油氣藏和薄層油藏，注意并運用好這些壓力降對后續開采非常有幫助。而在我國相應油氣田儲層中薄油層占絕大多數，具有底水和氣頂特征的油田數不勝數。若射孔不利，氣錐和水錐出現的概率很大，嚴重影響生產[1]。針對此，通過合理射孔密度的設定將射孔孔眼的節流作用充分進行組合運用，科學控制井筒液量，保證均勻流動，為穩產和高產做好技術儲備。

水平井變密度射孔技術的核心在于復雜情況下的射孔模型研究。常規的射孔模型都是基于直井環境下展開的，且為均勻射孔密度。而水平井由于出現較晚，井下情況復雜，其相應的射孔模型研究也是在20世紀90年代才起步研究的，其相關基礎性積累還有待完善。

在該領域最早起步的是 1991 年 Landman 和 Goldthorpe 在常規井筒內進行的流體動量守恒方程研究。在模型建立之初就考慮到了射孔的有效均質油藏的達西流動方程和水平井管中的流動方程產生的現場誤差，所以將其耦合在一起，并獲取相應現場數據進行擬合性修正，盡量減小擾動誤差。簡單勾勒出了水平井模擬管中混合液體井筒流動壓力和速度變化剖面，最終通過這些數據進行不同產量與穩產周期下的最優的射孔分布，但僅限于室內試驗，并未現場實驗射孔方案。隨后 Landman 運用當時情況下的計算機數學擬合模擬技術進行了針對于特定工區內的高滲、均質和各向異性地層中不同井斜、孔密、孔相位和壓實帶破壞等情況下的產量公式擬合推算，得出了原始計算機式數學模型，并且通過現場工區論證了沿著井筒的孔密應該有疏有密的分布這一經驗性成果。1993年，Marett 進行了室內研究結果的現場試驗，在真實的水平井水平段井筒內進行了不同壓差下的孔密優化，最終通過在距離井筒下游端足夠遠的位置進行射孔加密，驗證了密度射孔能有效補充井筒壓降這一成果。隨后水平井變密度射孔技術開始成體系性發展與運用。如 1994年 Oseberg 油田就首創性設計了考慮射孔油相、單相流的流動模型，并進行現場射孔試驗。最終得出該方案能有效控制油相環境下水平井筒內的流動剖面。

2 現場施工情況下水平井變密度射孔注意要點

根據國外相關室內試驗與現場運用研究，并通過多年的技術引進與我國自身研究發展基礎上，在基于當前井下工藝及其施工技術的革新幫助下，我國已經形成具有自主知識產權的成體系施工設計與現場控制要點。具體總結如下：

1）科學進行射孔密度的預設能有效調節水平井生產剖面，保證其高產、穩產。根據室內核算與現場工作經驗，施工前應依據水平井完井方式、氣液總產量、井內流體性質和儲層性質，實現水平井均勻的流入剖面以減緩可能出現的水氣錐進，從而最終提高油藏的開采效率，射孔密度從水平井趾端到跟端應是逐漸減小。

2）若在同一個油藏環境與生產設計下，水平井變密度射孔的產量低于等密度射孔的產量，則能充分表明油藏條件好、底水差的油藏不適用變密度射孔，只有在油藏厚度較薄、底水氣頂能量充足的情況下，需要對水平井筒的流入剖面進行控制時變密度射孔才具有經濟性運用價值。

3）水平井水平段的兩端受邊油藏的影響較為嚴重，其所在的位置產量較大，很難進行人為剖面的控制，在進行變密度射孔設計時，應盡量避射水平井的跟端和趾端。

4）地層滲透率和水平段長度均是水平井變密度射孔設計中的重要影響因素，地層滲透率和水平段長度的較小變化，能夠引起水平井射孔密度的急劇變化。

3 結束語

水平井工藝的運用相比常規直井在各方面都具有一定優勢，具體來說其在遏制油井過早出水、提高單井產量、穩產、限產、可持續開采問題上具有前瞻性。而水平井變密度射孔技術的運用能有效克服儲層非均質性、水平段井斜角變化、水平段內摩擦損失等因素造成的單井產液剖面不均衡現象，為水平井的科學開發做出了輔助性幫助。下步應對復雜情況下的擾動干擾模型進行研究，進一步優化水平段射孔方案，使其更加匹配不同地質條件下的水平井開發。

[1] 李華 .水平井變密度射孔和分段射孔完井技術研究 [D].青島 ：中國石油大學（華東），2008.

Study on Variable Density Perforation Technology in Horizontal Wells

Du Xiao-long

In order to study the development and application of variable-density perforation technology in horizontal wells，this paper summarizes the basic models of variable-density perforation technology in horizontal wells and summarizes them according to the experience，so as to provide constructive results for oil fi eld development and production opinion.

horizontal well；variable density ；perforation ；production capacity

TE275.1

：B

：1003–6490（2017）07–0072–01

2017–05–22

杜小龍（1978—），男，陜西商州人，助理工程師，主要從事油田測井工作。