筛管砾石充填完井水平气井产能评价

　　摘 要：筛管砾石充填完井方式在水平气井中应用广泛。该文综合考虑流体通过射孔孔眼周围压实带的压降、流体通过射孔孔眼的压降和流体通过筛套环空的压降，建立了表皮系数模型及筛管砾石充填完井水平气井的产能预测模型，并对影响产能的因素筛管砾石充填参数、气藏参数、地层污染程度等进行了分析。其中气藏条件和地层污染情况对产能影响较大。

　　关键词：水平井 筛管砾石充填完井 产能 影响因素

　　中图分类号：TE328 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0078-05

　　砾石充填技术是目前疏松砂岩油气藏水平井开发中重要的防砂方式[1]。油气井出砂主要是由于井底附近岩层结构破坏，从而导致脱落的砂随储层流体进入井筒，影响生产作业[2]。而筛管砾石充填是在油气井下入筛管后进行砾石充填，在筛套环空、射孔炮眼内填满砾石[3]，可以有效地防止地层出砂，提高油气藏采收率，提高水平气井的产能。笔者在综合考虑砾石充填完井的表皮系数影响下，根据水平气井产能计算方程，对影响气井产能的各个因素进行了分析，通过实例计算揭示了其影响规律，为以后水平井砾石充填完井优化设计提供了依据。

　　1 筛管砾石充填完井水平气井产能计算方法

　　水平气井生产过程中的泄气区形状与垂直井不同，垂直井的泄气区可以假定是一个圆柱体，而水平井所形成的泄气区形状是椭球体[4]。采用筛管砾石充填完井时，主要包括以下几方面的伤害：流体通过射孔孔眼周围压实带的压降、流体通过射孔孔眼的压降和流体通过筛套环空的压降。综合考虑上述影响因素，采用钻井污染表皮系数、裸眼水平井的钻井损害表皮系数、水平井射孔损害表皮系数、双层筛管外地层自然充填砂层表皮系数、双层筛管预充填砾石层表皮系数表示筛管砾石充填完井的表皮效应，得到水平气井产能计算公式为：

　　2 表皮系数计算模型

　　筛管砾石充填完井水平气井的产能与表皮系数关系紧密，各种表皮的计算方法是：

　　（1）钻井污染表皮系数

　　钻井时通过DST测试可获得地层资料，通过分析地层资料可以获得钻井污染表皮系数的值。

　　（2）裸眼水平井的钻井损害表皮系数

　　3 产能影响因素分析

　　根据筛管砾石充填完井水平气井产能公式可以看出，产能与气藏参数、污染程度、射孔参数、筛管砾石充填参数等有关。取一口实际水平气井数据，对筛管砾石充填完井的产能进行预测和分析。

　　气藏参数为：油层有效厚度m，油层水平方向m2，垂向的渗透率m2，天然气粘度mPas，水平段长度m，井眼半径m，钻井损害带渗透率m2，钻井损害带半径m，温度K，偏差系数。射孔采用24孔/m，孔眼半径0.015m，射孔深度0.55m，相位角60°。计算中未考虑钻井污染表皮系数。

　　3.1 筛管砾石充填参数

　　（1）双层筛管充填层渗透率

　　采用不同的双层筛管充填层渗透率。如图1、图2所示，随着双层筛管充填层渗透率的增加，双层筛管预充填砾石层表皮系数减小，总表皮系数减小，但整体变化小，气井的产量增加，但不明显。实例中筛管充填的渗透率远远高于储层的渗透率，因此影响作用很小。

　　（2）水平段长度的影响

　　如图3、图4所示，随着水平段长度的增加，水平井射孔损害表皮系数减小，水平井裸眼钻井表皮系数减小，总表皮系数减小，气井的产量增加。随着水平段长度的不断增加，表皮系数和产能受影响的程度也逐渐下降，趋于平稳值。因此在实际施工中，应综合考虑工艺和经济效益，优选合适的水平段长度。

　　3.2 气藏参数

　　（1）水平渗透率

　　如图5、图6所示，随着储层水平渗透率的增加，双层筛管预充填砾石层表皮系数略微增大，水平井射孔损害表皮系数增大，水平井裸眼钻井表皮系数增大，总表皮系数增大，气井的产量增加。由图6可看出，水平渗透率对水平气井的产能影响很大。

　　（2）垂向渗透率的影响

　　如图7、图8所示，随着垂向渗透率的增加，水平井射孔损害表皮系数减小，水平井裸眼钻井表皮系数减小，总表皮系数减小，气井的产量增加。对于水平井而言，垂向渗透率减小会引起垂向流动阻力的增加，导致产油量的下降。因此，可采用水力压裂等措施，人为地进行储层改造，提高水平井产能。

　　（3）储层厚度的影响

　　如图9、图10所示，随着储层厚度的增加，水平井射孔损害表皮系数增大，水平井裸眼钻井表皮系数增大，总表皮系数增大，但气井的产量略微增加。储层厚度对水平气井的产能影响不明显。

　　3.3 地层污染程度

　　（1）钻井损害带渗透率的影响

　　如图11、图12所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井射孔损害表皮系数增大，水平井裸眼钻井表皮系数减小，总表皮系数减小，气井的产量增加。钻井过程中往往不可避免地发生滤失和颗粒侵入，滤液可能与地层固有的粘土发生反应，导致粘土膨胀，松动和运移释放的颗粒和细粒会被滤液带进地层，可以堵塞孔隙，降低渗透率。因此钻井过程中应当严格控制钻井液固相含量，优选钻井液配方，减少对储层的伤害。

　　（2）钻井损害带半径的影响

　　如图13、图14所示，随着水平渗透率的增加，水平井射孔损害表皮系数增大，水平井裸眼钻井表皮系数增大，总表皮系数增大，气井的产量减小。钻井过程中，为了防止井底压力小于储层流体压力造成溢流、井涌等复杂情况，一般采用过平衡钻井方式，压差的存在将迫使钻井液滤液和固体侵入近井地层造成伤害，滤液侵入的深度由钻井液的类型决定，现场作业中应尽量优选钻井液，保护油气藏不受污染。

　　4 结语

　　（1）筛管砾石充填完井的产能与气藏参数、地层污染程度、射孔参数和筛管充填层渗透率等有关，气藏条件越好、污染越轻、充填条件越好，水平气井产能越高。

　　（2）双层筛管充填层渗透率的增大，有利于增加水平气井的产能，但本实例中充填层渗透率远高于地层渗透率，因此产能提高不明显。

　　（3）筛管砾石充填完井条件下，水平渗透率、垂向渗透率越高水平气井产能越高，并且两者的影响效果都很明显。

　　（4）随着水平段的增大，水平气井的产能增加，但其增长幅度逐渐降低，实际施工中应综合考虑，优选合适的水平段长度；储层厚度的增加能够提高水平气井的产能，但影响相对较小。

　　（5）水平气井污染程度高，产能减小，钻井损害带渗透率的降低、钻井损害带半径的增大，都会降低水平气井的产能。

　　参考文献

　　[1] 熊景明，苑珊珊.水平井砾石充填完井产能评价研究[J].西部探矿工程，2012（2）：70-73，76.

　　[2] 李勇，胡永乐.筛管内砾石充填防砂水平井产能影响因素优化设计[J].新疆石油天然气，2008，4（1）：54-55.

　　[3] 董长银，张琪，陈平.筛管砾石充填油井产能预测研究（I）-基本模型[J].石油钻探技术，2001，29（1）：43-44.

　　[4] 常伟，綦荣军.水平井产能影响因素的分析[J].西部探矿工程，2007（9）：60-62.