CN112412445B - 一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体的涉及一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,该方法以渗透率比值、地层系数和储能系数这3个物性指标作为约束条件,计算计划部署井在各层位的井型部署条件;若各层位只满足定向井部署条件,则第k口井的井型为定向井;若存在任意层位满足水平井部署条件,则第k口井的井型为水平井;计算得到所有井的井型后,若计算结果只包含定向井,则混合井型的类型为直井+定向井;若计算结果只包含水平井,则混合井型的类型为直井+水平井;若计算结果同时包含定向井和水平井,则混合井型的类型为直井+定向井+水平井。本发明提升了井型确定过程的科学性和智能化程度,对致密气藏有效开发具有重要价值。
Description
技术领域
本发明涉及致密气藏开采技术领域,具体的涉及一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法。
背景技术
鄂尔多斯盆地广泛发育致密气藏,东西南北不同区域发育不同的主力产层,主力产层呈现出砂体纵横向空间展布复杂、多层叠置、跨度大、非均质强等特征。采用单一井型难以形成有效开发,例如:若采用直井分层开发,由于单层产量很低,导致生产效益差;若采用水平井进行整体开采,为了实现对主力产层的充分控制,需要大量的水平井,导致开发成本高。考虑到物性的区域性与层系间的差异性,为实现各主力产层的最大限度动用,通常采用丛式井组进行开发。
丛式井组由直井+定向井/水平井等井型混合构成,直井作为骨架井无需进行井型确定,致密气藏开发井数多,导致井型确定任务繁重;定向井/水平井的选择主要依靠天然气工作者的个人认识,设计结果存在一定差异。如何提升混合井型确定过程的科学性和智能化程度,对致密气藏开发意义重大。
发明内容
本发明旨在针对上述问题,提出一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法。
本发明的技术方案在于:
一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,以渗透率比值、地层系数和储能系数这3个物性指标作为约束条件,计算计划部署井在各层位的井型部署条件;若各层位只满足定向井部署条件,则第k口井的井型为定向井;若存在任意层位满足水平井部署条件,则第k口井的井型为水平井;计算得到所有井的井型后,若计算结果只包含定向井,则混合井型的类型为直井+定向井;若计算结果只包含水平井,则混合井型的类型为直井+水平井;若计算结果同时包含定向井和水平井,则混合井型的类型为直井+定向井+水平井。
一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,该方法具体如下:
sgn(x-x0)函数的表达式为:
式中:sgn(x-x0)为符号函数;x为数值变量;x0为任意有效的固定数值;
步骤1:利用公式(1),构建非负函数、负值函数和等于函数:
f(x)=sgn(1+sgnx) (2)
g(x)=1-sgn(1-sgnx)-sgnx (3)
h(x)=sgn(1+sgnx)+sgn(1-sgnx)-1 (4)
式中:f(x)为非负函数,当x≥0时f(x)=1,当x<0时f(x)=0;g(x)为负值函数,当x<0时g(x)=1,当x≥0时g(x)=0;h(x)为等于函数,当x=0时g(x)=1,当x<0或者x>0时g(x)=0。
步骤2:构建物性指标判断系数
式中:cα为渗透率比值判断系数,无量纲;Kik为第k口井在第i层处的平均渗透率,mD;Kjk为第k口井在第j层处的平均渗透率,j∈[1,m],j≠i,mD;Kik/Kjk为渗透率比值,无量纲;α为平均渗透率比值下限,无量纲;cβ为地层系数判断系数,mD·m;hik为第k口井在第i层处的平均有效储层厚度,m;Kikhik为地层系数,mD·m;β为平均地层系数下限,mD·m;cγ为储能系数判断系数,m;为第k口井在第i层处的平均孔隙度,无量纲;Sgik为第k口井在第i层处的平均含气饱和度,无量纲;/>为储能系数,m;γ为储能系数下限,m。
步骤3:根据公式(2)、公式(3)和公式(5),建立第k口井在第i层满足的井型部署条件表达式:
式中:(wt)ik为第k口井在第i层满足的井型部署条件;H为水平井部署条件,其为不等于0的常数;D为定向井部署条件,其为不等于0的常数,且满足D≠H;f(cα)为渗透率比值判断系数的非负函数;f(cβ)为地层系数判断系数的非负函数;f(cγ)为储能系数判断系数的非负函数;g(cα)为渗透率比值判断系数的负值函数;g(cβ)为地层系数判断系数的负值函数;g(cγ)为储能系数判断系数的负值函数。
步骤4:构建单井井型判断系数:
式中:cD为定向井判断系数;cH为水平井判断系数;为各层的井型部署条件之和;根据公式(6)计算得到第k口井在所有层位满足的井型部署条件后,根据公式(4)和公式(7),建立第k口井的井型确定表达式:
(wt)k=wD×h(cD)+wH×h(cH) (8)
式中:(wt)k为第k口井的井型;wD为定向井;wH为水平井;h(cD)为定向井判断系数的等于函数;h(cH)为水平井判断系数的等于函数;
根据公式(8)的计算结果,当(wt)k=wD时代表第k口井的井型为定向井,当(wt)k=wH时代表第k口井的井型为水平井。
一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,还包括步骤5:定义混合井型判断系数:
式中:cV+D为“直井+定向井”判断系数;cV+H为“直井+水平井”判断系数;cV+D+H为“直井+定向井+水平井”判断系数;为井型之和;nH为水平井的数量;
根据公式(8)计算得到所有井的井型后,根据公式(4)和公式(9),建立确定混合井型的表达式:
wt=(wV+wD)×h(cV+D)+(wV+wH)×h(cV+H)+(wV+wD+wH)×h(cV+D+H) (10)
式中:wt为混合井型,wV为直井;wD为定向井;wH为水平井;wV+wD为“直井+定向井”;wV+wH为“直井+水平井”;wV+wD+wH为“直井+定向井+水平井”;h(cV+D)为“直井+定向井”判断系数的等于函数;h(cV+H)为“直井+水平井”判断系数的等于函数;h(cV+D+H)为“直井+定向井+水平井”判断系数的等于函数;
根据公式(10)的计算结果,当wt=wV+wD时代表混合井型为“直井+定向井”,当wt=wV+wH时代表混合井型为“直井+水平井”,当wt=wV+wD+wH时代表混合井型为“直井+定向井+水平井”。
本发明的技术效果在于:
本发明从渗透率比值、地层系数和储能系数这3个物性指标出发,通过构建非负函数、负值函数、等于函数和判断系数,实现了单井井型和混合井型的数学计算,避免了现有井型确定主要依靠个人经验的缺陷,提升了井型确定过程的科学性和智能化程度,对致密气藏有效开发具有重要价值。
具体实施方式
一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,具体过程如下:
步骤1:统计目标区域的主力层位数量m,确定计划部署定向井/水平井数量n
目标区域位于鄂尔多斯盆地东南部,为致密气藏发育区,自上而下发育4个主力层位,即m=4,分别是盒8、山1、山2和本溪,目前已在该区域部署了直井作为骨架井,计划采用丛式井组进行开发,其中定向井/水平井数量n为4,总井数为5。
步骤2:统计目标区域的物性参数
表1目标区域物性参数统计表
步骤3:确定目标区域的物性指标下限α、β、γ值、D和H值、wV、wD和wH值为保证水平井的开发效果,适合部署水平井的产层需具备较好的渗流能力和储集能力,物性指标下限过低则水平井开发效果不佳,物性指标下限过高则产层不容易满足,根据致密气藏的水平井开发经验,α通常介于30~300,β通常介于2~100,γ通常介于0.2~1。在本实施例中,取
平均渗透率比值下限α=50;
平均地层系数下限β=3;
储能系数下限γ=0.4;
关于D和H值,根据目标区域定向井和水平井的平均投资进行赋值,公式为:
式中:D为定向井部署条件,其为不等于0的常数,且满足D≠H;H为水平井部署条件,其为不等于0的常数;CD为定向井的平均投资,万元;CH为水平井的平均投资,万元。
本实施例目标区域的CD=900,CH=2300,计算得到D=0.28,H=0.72;
关于wV、wD和wH值,根据目标区域直井、定向井和水平井的平均投资进行赋值,公式为:
式中:wV为直井;wD为定向井;wH为水平井;CV为直井的平均投资,万元;
本实施例目标区域的CV=800,计算得到wV=0.2,wD=0.225,wH=0.575。
步骤4:令k=1。
步骤5:令i=1。
步骤6:计算物性指标判断系数
根据表1,计算得到Kik/Kjk分别等于0.69、0.50和0.91,Kikhik=2.32,第i层渗透率比值的最小值min(Kik/Kjk)=0.50;
利用公式(5)计算得到物性指标判断系数cα、cβ和cγ,得到:cα=-49.5,cβ=-0.6821,cγ=0.0392。
步骤7:利用公式(2)和公式(3)计算当x=cα、x=cβ和x=cγ时的非负函数和负值函数,得到f(cα)=0,f(cβ)=0,f(cγ)=1,g(cα)=1,g(cβ)=1,g(cγ)=0。
步骤8:利用公式(6)计算第k口井在第i层满足的井型部署条件。
步骤9:令i=2到m,重复步骤6到步骤8,计算第k口井在第1至第m层满足的井型部署条件,得到(wt)1k=0.28,(wt)2k=0.28,(wt)3k=0.28,(wt)4k=0.28。
步骤10:利用公式(7)计算单井井型判断系数,得到cD=0,cH=-0.4375。
步骤11:利用公式(4)计算x=cD和x=cH时的等于函数,得到h(cD)=1,h(cH)=0。
步骤12:利用公式(8)计算第k口井的井型(wt)k,得到(wt)k=0.225,此结果表明第k口井的井型为定向井。
步骤13:令k=2到n,重复步骤5到步骤12,计算剩余计划部署井的井型当k=2到n时,计算第k口井的井型,得到:(wt)2=wD=0.225,(wt)3=wD=0.225,(wt)4=wH=0.575。
统计水平井数量,得到nH=1。
步骤14:根据公式(9)计算混合井型判断系数,计算得到cV+D=0.35,cV+H=-1.05,cV+D+H=0。
步骤15:通过公式(4)计算x=cV+D、x=cV+H和x=cV+D+H时的等于函数,得到:h(cV+D)=0,h(cV+H)=0,h(cV+D+H)=1。
步骤16:利用公式(10)计算混合井型的类型,得到wt=1。由于wV+wD+wH=1,故计算结果表明混合井型的类型为“直井+定向井+水平井”。
Claims (2)
1.一种确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,其特征在于:以渗透率比值、地层系数和储能系数这3个物性指标作为约束条件,计算计划部署井在各层位的井型部署条件;若各层位只满足定向井部署条件,则第k口井的井型为定向井;若存在任意层位满足水平井部署条件,则第k口井的井型为水平井;计算得到所有井的井型后,若计算结果只包含定向井,则混合井型的类型为直井+定向井;若计算结果只包含水平井,则混合井型的类型为直井+水平井;若计算结果同时包含定向井和水平井,则混合井型的类型为直井+定向井+水平井;
具体为:
步骤1:构建物性指标判断系数
式中:cα为渗透率比值判断系数,无量纲;Kik为第k口井在第i层处的平均渗透率,mD;Kjk为第k口井在第j层处的平均渗透率,j∈[1,m],j≠i,mD;Kik/Kjk为渗透率比值,无量纲;α为平均渗透率比值下限,无量纲;cβ为地层系数判断系数,mD·m;hik为第k口井在第i层处的平均有效储层厚度,m;Kikhik为地层系数,mD·m;β为平均地层系数下限,mD·m;cγ为储能系数判断系数,m;为第k口井在第i层处的平均孔隙度,无量纲;Sgik为第k口井在第i层处的平均含气饱和度,无量纲;/>为储能系数,m;γ为储能系数下限,m;
步骤2:建立第k口井在第i层满足的井型部署条件表达式
式中:(wt)ik为第k口井在第i层满足的井型部署条件;H为水平井部署条件,其为不等于0的常数;D为定向井部署条件,其为不等于0的常数,且满足D≠H;f(cα)为渗透率比值判断系数的非负函数;f(cβ)为地层系数判断系数的非负函数;f(cγ)为储能系数判断系数的非负函数;g(cα)为渗透率比值判断系数的负值函数;g(cβ)为地层系数判断系数的负值函数;g(cγ)为储能系数判断系数的负值函数;
步骤3:构建单井井型判断系数:
式中:cD为定向井判断系数;cH为水平井判断系数;为各层的井型部署条件之和;
根据公式(6)计算得到第k口井在所有层位满足的井型部署条件后,建立第k口井的井型确定表达式:
(wt)k=wD×h(cD)+wH×h(cH) (8)
式中:(wt)k为第k口井的井型;wD为定向井;wH为水平井;h(cD)为定向井判断系数的等于函数;h(cH)为水平井判断系数的等于函数;
根据公式(8)的计算结果,当(wt)k=wD时代表第k口井的井型为定向井,当(wt)k=wH时代表第k口井的井型为水平井。
2.根据权利要求1所述确定致密气藏混合井型的数字化表征方法,其特征在于:还包括定义混合井型判断系数:
式中:cV+D为“直井+定向井”判断系数;cV+H为“直井+水平井”判断系数;cV+D+H为“直井+定向井+水平井”判断系数;为井型之和;nH为水平井的数量;
根据公式(8)计算得到所有井的井型后,根据公式(4)和公式(9),建立确定混合井型的表达式:
wt=(wV+wD)×h(cV+D)+(wV+wH)×h(cV+H)+(wV+wD+wH)×h(cV+D+H) (10)
式中:wt为混合井型,wV为直井;wD为定向井;wH为水平井;wV+wD为“直井+定向井”;wV+wH为“直井+水平井”;wV+wD+wH为“直井+定向井+水平井”;h(cV+D)为“直井+定向井”判断系数的等于函数;h(cV+H)为“直井+水平井”判断系数的等于函数;h(cV+D+H)为“直井+定向井+水平井”判断系数的等于函数;
根据公式(10)的计算结果,当wt=wV+wD时代表混合井型为“直井+定向井”,当wt=wV+wH时代表混合井型为“直井+水平井”,当wt=wV+wD+wH时代表混合井型为“直井+定向井+水平井”。
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