CN101187961A - 射孔完井产能预测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射孔完井产能预测系统，包括：输入单元、一级处理单元、二级处理单元、显示单元和存储单元；其中，输入单元用于输入流体物性参数、地层伤害参数、射孔几何参数和生产参数；一级处理单元用于根据输入单元输入的参数从存储单元调用相应的计算模块并进行运算处理，得到该条件下的产能比和产量测量结果；二级处理单元用于根据一级处理的结果进行多变量的扩展处理，即改变孔径、孔密、相位角以及孔深，得到系列的产能比和产量结果；所述显示单元用于显示二级处理单元的产能测量曲线直观的图形结果显示。本发明结构简单，仅需要通过部分关键参数，即可以得到准确的预测结果，为射孔完井产能预测提供了简便、可行的手段。

Description

射孔完井产能预测系统

技术领域

本发明涉及一种油气田井中，砂岩气藏、砂岩油藏射孔完井产能优化设计以及注水井射孔完井优化设计系统，尤其是对射孔参数中孔径、孔深、孔密、相位角的优化设计与产能的定量关系的系统。

背景技术

射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道，如果采用恰当的射孔工艺和正确的射孔设计，就可以使射孔对产层的伤害最小，完善系数高，从而获得理想的产能。多年来人们对射孔工艺、射孔枪弹与仪器、射孔伤害机理及评价方法、射孔优化设计以及射孔负压和射孔液等进行了大量的理论、实验和矿场实验研究，尤其是近十几年来，射孔技术取得了迅速发展，射孔是完井工程的一个关键性环节。为此，采用先进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情况，把射孔完井作为一项系统工程来考虑，优选射孔工艺和优化射孔设计，是搞好完井必不可少的基本条件。

对于射孔完井产能预测方面，油田上往往通过射孔后，用试井方法来预测产能，工作量大，成本高，射孔已经完成，不可能反过来修改参数重新射孔，对相邻井也可以通过相同射孔参数来评估，对结果产生较大的误差，甚至可靠性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种射孔完井产能预测系统，该系统能够在不试井的情况下即能准确预测射孔完井的产能。

本发明的一种射孔完井产能预测系统包括：输入单元、一级处理单元、二级处理单元、显示单元和存储单元；其中，

所述输入单元用于输入流体物性参数、地层伤害参数、射孔几何参数和生产参数；

所述一级处理单元用于根据所述输入单元输入的参数从所述存储单元调用相应的计算模块并进行运算处理，得到该条件下的产能比和产量测量结果；

所述二级处理单元用于根据一级处理的结果进行多变量的扩展处理，即改变孔径、孔密、相位角以及孔深，得到系列的产能比和产量结果；

所述显示单元用于显示二级处理单元的产能测量曲线直观的图形结果显示。

优选地，所述一级处理单元包括：射孔完井有限元模型模块、射孔完井有限元渗流模型模块和裸眼完井有限元模型模块；其中，

所述射孔完井有限元模型模块用于任意射孔完井结构参数下的产能优化结果数据提取，提取数据用于回归经验公式；

所述射孔完井有限元渗流模型模块用于气藏、油藏和注水的不同渗流规律的结果计算，其中，气藏包括达西和非达西渗流判断和计算，注水为反渗流计算；

所述裸眼完井有限元模型模块用于计算理想情况的裸眼完井产量，该产量与射孔完井产量进行换算，以得到射孔完井产率比。

优选地，所述二级处理单元包括：井类型选择模块、气藏射孔产能测量模块、天然气物性参数计算模块、天然气体积系数计算模块、油藏射孔产能测量模块和注水井产能测量模块；其中，

所述井类型选择模块用于在所述一级处理单元处理后，根据在输入单元输入的参数值判断井的类型，并选择相应的测量模块；

所述气藏射孔产能测量模块用于结合所述天然气物性参数计算模块、天然气体积系数计算模块计算得到气藏射孔产能比和产量；

所述油藏射孔产能测量模块用于计算得到油藏射孔产能比和产量；

所述注水井产能测量模块用于计算得到注水井射孔产能比和产量。

优选地，所述流体物性参数包括流体相对密度、井底压力、井底温度和流体粘度；所述地层伤害参数包括地层渗透率、钻井污染程度和射孔压实程度；所述射孔几何参数包括井斜角、钻井污染深度、射孔压实厚度、相位角、孔眼直径、孔密和射孔深度；所述生产参数包括欲大开储层厚度和生产压差。

本发明具有如下优点：

1、本发明可以通过相近参数插值得到其产能比和预测产量，比过去单一的经验公式更准确，应用更广泛。

2、本射孔完井产能预测系统，同时具有气藏射孔完井产能预测、油藏射孔完井产能预测和注水射孔完井产能优化设计和产能预测的功能。

4、本发明结构模块化，操作简单，仅需要输入部分关键参数，即可以得到准确的预测结果，为射孔完井产能预测提供了简便、可行的手段。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为实施例1砂岩气藏射孔完井产能预测曲线图；

图3为实施例1砂岩气藏射孔完井产量预测曲线图；

图4为实施例2砂岩油藏射孔产能预测曲线图；

图5为实施例2砂岩油藏射孔产量预测曲线图；

图6为实施例3砂岩注水射孔注水比(相对于裸眼井)预测曲线图；

图7为实施例3砂岩注水射孔注水量预测曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：输入单元100、一级处理单元200、二级处理单元300、显示单元400和存储单元500；其中，

输入单元100用于输入流体物性参数(包括流体相对密度、井底压力、井底温度和流体粘度)、地层伤害参数(包括地层渗透率、钻井污染程度和射孔压实程度)、射孔几何参数(包括井斜角、钻井污染深度、射孔压实厚度、相位角、孔眼直径、孔密和射孔深度)和生产参数(包括欲大开储层厚度和生产压差)；

一级处理单元200用于根据所述输入单元100输入的参数从所述存储单元500调用相应的计算模块并进行运算处理，得到该条件下的产能比和产量测量结果。

一级处理单元200包括：射孔完井有限元模型模块210、射孔完井有限元渗流模型模块220和裸眼完井有限元模型模块230，射孔完井有限元模型模块210是气藏射孔产能计算、油藏射孔产能计算和注水井产能计算的通用结构模型模块，射孔完井有限元渗流模型模块220由连续性方程 $\frac{{\∂v}_x}{\∂x}+\frac{{\∂v}_y}{\∂y}+\frac{{\∂v}_z}{\∂z}=0,$ 达西方程 $v_x=-k_x\frac{\∂p}{\∂x},$ $v_y=-k_y\frac{\∂p}{\∂y},$ $v_z=-k_z\frac{\∂p}{\∂x}$ 和稳定渗流的微分方程 $\frac{\∂}{\∂x}\left(k_x\frac{\∂p}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left(k_y\frac{\∂p}{\∂y}\right)+\frac{\∂}{\∂z}\left(k_z\frac{\∂p}{\∂z}\right)=0$ 构成。裸眼完井有限元模型模块230是计算气藏、油藏和注水裸眼产能的模型模块，是计算产能比的基准模块。同时结合输入单元100中的参数数据，可以分别得到气藏、油藏和注水的多个(比如，可以是1470个)产能计算公式。

二级处理单元300用于根据一级处理100的结果进行多变量的扩展处理，即改变孔径、孔密、相位角以及孔深，得到系列的产能比和产量结果。

二级处理单元300用于根据一级处理单元200的结果进行多变量的扩展处理。二级处理单元300包括：井类型选择模块310、气藏射孔产能测量模块320、天然气物性参数计算模块321、天然气体积系数计算模块322、油藏射孔产能测量模块330和注水井产能测量模块340。从一级处理单元200进入二级处理单元300时，首先进入井类型选择模块310进行井类型识别，根据输入单元100中的井斜数据判断该井属于直径、小斜度井、中斜度井还是大斜度井，同时识别气藏、油藏还是注水类型井，如果是气藏井，则进入气藏射孔产能测量模块320，结合输入单元100中的参数数据，在气藏射孔产能测量模块320中调用对应的气藏产能测量公式Q＝A₁L³+B₁L²+C₁L+D₁，同时需要调用天然气物性参数计算模块321和天然气体积系数计算模块322中的天然气粘度计算公式 ${\mathrm{\μ}}_g={10}^{-4}K\·e^{0.01(350+\frac{54777.7}{T}+{\mathrm{MW}}_g){\mathrm{\ρ}}_g^{(2.4-0.2x)}}$ 式中 $K=\frac{2.6832\×{10}^{-2}(470+{\mathrm{MW}}_g)T^{1.5}}{116.1+10.56{\mathrm{MW}}_g+T}$ 和体积膨胀系数 $B_g=\frac{V_R}{V_{\mathrm{sc}}}=\frac{p_{\mathrm{sc}}\mathrm{ZT}}{p{Z}_{\mathrm{sc}}{T}_{\mathrm{sc}}},$ 最终得到气藏射孔产能比和产量结果。如果是油藏井，则进入油藏射孔产能测量模块330，结合输入单元100中的参数数据，在油藏射孔产能测量模块330中调用对应的油藏产能测量公式Q＝A₂L³+B₂L²+C₂L+D₂，得到油藏射孔产能比和产量结果。如果是注水井，则进入注水井射孔产能测量模块340，结合改变输入单元100中的参数数据，在注水井射孔产能测量模块340中调用对应的注水井产能测量公式Q＝A₃L³+B₃L²+C₃L+D₃，得到注水井射孔产能比和产量结果。

以上公式中符号说明：v_x，v_y和v_z-坐标方向的渗流分速度m/s；k_x，k_y和k_z分别为坐标方向的渗透率；ρ_g-气体在任意压力、温度下的密度kg/m³；MW_g-混合气拟相对分子质量，kg/kmol；V_R-天然气的地下体积，m³；V_sc-在地面标准条件下天然气体积，m³；p_sc-地面标准压力，MPa；T_sc-地面标准温度，K；T-地层温度，K；p-地层压力，MPa；Z-气体压缩因子；Z_sc-地面标准条件下气体偏差系数。Q-产量；L-孔深mm；Ai，Bi，Ci和Di(i＝1，2，3，4)分别为系数。

显示单元400用于显示二级处理单元300的产能测量曲线直观的图形结果显示。

存储单元500用于存储输入单元100、二级处理单元300以及显示单元400的所有结果。

通过以上的处理，克服了常规而复杂的经验预测方法所不可避免的缺陷，不仅具有通用化高、成本低的优点，而且可靠性高。

本发明能够提供14700个油气藏射孔完井有限元渗流模型，在归一化参数下，对每种模型均计算出了对应的产能比和产量，并通过数理统计回归提供1470个经验公式库，这些公式库均包含在射孔完井产能优化设计的配套软件中，不在这些公式库中的参数可以通过相近参数插值得到其产能比和预测产量。

本发明除直井完井优化设计和产能预测外，还提供了小斜度井(0°＜θ≤20°)、中斜度井(20°＜θ≤60°)和大斜度井(60°＜θ＜90°)射孔完井产能优化设计和产能的预测，本发明同时还能用于裸眼完井产能的预测。实施例1砂岩气藏射孔参数优化设计-大斜度75(120相位角)

按照表1-1、1-2和1-3的参数进行处理，具体处理方式如上所述。

表1-1砂岩气藏射孔基本参数

相对密度(小数)	地层压力(MPa)	地层温度(°)	气体粘度(10-2mPa.s)	体积系数(10-3)	密度(kg/m3)	分子量(g/mol)
							0.58	25	60	2.072	4.209	168.69	16.8

表1-2砂岩气藏射孔优化参数

井斜角(°)	污染深度(mm)	压实厚度(mm)	相位角(°)	孔眼直径(mm)	孔密(孔/m)	射孔深度(mm)
							75	150	12	120	10	16	600

表1-3地层参数及其生产参数

地层渗透率(mD)	污染程度	压实程度	射孔层顶端深度(m)	射孔段厚度(m)	生产压差(MPa)	供给半径(m)	气井半径(mm)
								10.0	0.3	0.1	2000	10.0	5.0	100	100

处理后的结果如表1-4：

表1-4射孔产能预测结果

产率比	井底产量(m3/d)	地面产量(万m3/d)	表皮系数
				0.920	2538.86	60.322	0.601

得到的产能、产量预测曲线如图2、3所示。

实施例2砂岩油藏射孔参数优化设计-大斜度75(120相位角)

按照表2-1、2-2和2-3的参数进行处理，具体处理方式如上所述。

表2-1砂岩油藏射孔基本参数

流体密度(g/cm3)	地层压力(MPa)	地层温度(°)	流体粘度(mPa.s)
				0.85	25	80	40

表2-2砂岩油藏射孔优化参数

井斜角(°)	污染深度(mm)	压实厚度(mm)	相位角(°)	孔眼直径(mm)	孔密(孔/m)	射孔深度(mm)
							75	150	12	120	10	16	600

表2-3地层参数及其生产参数

地层渗透率(mD)	污染程度	压实程度	射孔层顶端深度(m)	射孔段厚度(m)	生产压差(MPa)	供给半径(m)	油井半径(mm)
								10.0	0.3	0.1	2000	20.0	5.0	100	100

处理后的结果如表2-4：

表2-4射孔产能预测结果

产率比	产量(体积)(m3/d)	产量(重量)(t/d)	表皮系数
				0.920	7.182	6.105	0.601

实施例3砂岩注水射孔参数优化设计大斜度75(120相位角)

按照表3-1、3-2和3-3的参数进行处理，具体处理方式如上所述。

表3-1砂岩射孔基本参数

注入水密度(g/cm3)	注入水压力(MPa)	注入水温度(°)	注入水粘度(mPa.s)
				1	25	30	.27

表3-2砂岩油藏注水射孔优化参数

井斜角(°)	污染深度(mm)	压实厚度(mm)	相位角(°)	孔眼直径(mm)	孔密(孔/m)	射孔深度(mm)
							75	150	12	120	10	16	600

表3-3地层参数及其生产参数

地层渗透率(mD)	污染程度	压实程度	射孔层顶端深度(m)	射孔段厚度(m)	注水压差(MPa)	控制半径(m)	注水井半径(mm)
								10.0	0.3	0.1	2000	20.0	5.0	100	100

处理后的结果如表3-4：

表3-4射孔注水量预测结果

注水比	注水量(体积)(m3/d)	注水量(重量)(t/d)	表皮系数
				0.920	1064.035	1064.035	0.601

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种射孔完井产能预测系统，其特征在于，包括：输入单元(100)、一级处理单元(200)、二级处理单元(300)、显示单元(400)和存储单元(500)；其中，

所述输入单元(100)用于输入流体物性参数、地层伤害参数、射孔几何参数和生产参数；

所述一级处理单元(200)用于根据所述输入单元(100)输入的参数从所述存储单元(500)调用相应的计算模块并进行运算处理，得到该条件下的产能比和产量测量结果；

所述二级处理单元(300)用于根据一级处理(100)的结果进行多变量的扩展处理，即改变孔径、孔密、相位角以及孔深，得到系列的产能比和产量结果；

所述显示单元(400)用于显示二级处理单元(300)的产能测量曲线直观的图形结果显示。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一级处理单元(200)包括：射孔完井有限元模型模块(210)、射孔完井有限元渗流模型模块(220)和裸眼完井有限元模型模块(230)；其中，

所述射孔完井有限元模型模块用于任意射孔完井结构参数下的产能优化结果数据提取，提取数据用于回归经验公式；

所述射孔完井有限元渗流模型模块用于气藏、油藏和注水的不同渗流规律的结果计算，其中，气藏包括达西和非达西渗流判断和计算，注水为反渗流计算；

所述裸眼完井有限元模型模块用于计算理想情况的裸眼完井产量，该产量与射孔完井产量进行换算，以得到射孔完井产率比。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二级处理单元(300)包括：井类型选择模块(310)、气藏射孔产能测量模块(320)、天然气物性参数计算模块(321)、天然气体积系数计算模块(322)、油藏射孔产能测量模块(330)和注水井产能测量模块(340)；其中，

所述井类型选择模块(310)用于在所述一级处理单元(200)处理后，根据在所述输入单元(100)输入的参数值判断井的类型，并选择相应的测量模块；

所述气藏射孔产能测量模块(320)用于结合所述天然气物性参数计算模块(321)、天然气体积系数计算模块(322)计算得到气藏射孔产能比和产量；

所述油藏射孔产能测量模块(330)用于计算得到油藏射孔产能比和产量；

所述注水井产能测量模块(340)用于计算得到注水井射孔产能比和产量。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体物性参数包括流体相对密度、井底压力、井底温度和流体粘度；所述地层伤害参数包括地层渗透率、钻井污染程度和射孔压实程度；所述射孔几何参数包括井斜角、钻井污染深度、射孔压实厚度、相位角、孔眼直径、孔密和射孔深度；所述生产参数包括欲大开储层厚度和生产压差。

Images