２０１７年第１期 内蒙古石油化．工 ７３
多分支水平井应用技术研究
黄 灿
（中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉４３３１２４）
摘要：多分支水平井技术是一项具有广阔发展前景的新兴开发技术，具有不同的几何结构和相应
的应用条件。与常规直井相比，在开发低渗透油藏以及稠油油藏时，多分支井具有单井产量高、采出程度 高和经济效益高的优势。在平面源函数的基础上，利用坐标平移和坐标旋转的方法推导出无限大平面中
任意方向一个线段源的瞬时源函数，根据格林函数和Ｎｅｗｍａｎ乘积，通过压力叠加，得出一般情形下分
支水平井的井底压力。本文论述了多分支水平井产能在油藏开发中的控制因素和多分支水平井增产机
理，认为多分支水平井技术是开发油气藏的有效手段。
关键词：源函数；控制因素；分支水平井；开发；压力 中图分类号：ＴＥ３５５．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ＯＯ６—７９８１（２０１７）ｏ１一ＯＯ７３一ｏ３
分支水平井技术是通过增大油气藏的泄油面积
来提高油气井产量，以提高油气田开发经济效益的
一项开发技术，是未来油气藏开发的主要发展方向。 因此在低渗透油田、煤层气、海上油田和辽河稠油油
田有着广阔的发展前景。水平井和多分支井的渗流
、， ｑ－ 特征研究源于点源函数的研究，１９６３年Ｇｒｉｎｇａｒｔｅｎ
和Ｒａｍｅｙ借助Ｎｅｗｍａｎ乘积法，使用合适的点源函 数和Ｇｒｅｅｎ函数解决了油藏渗流问题，并使用这些
不稳定流的解来预测均质油藏或双重介质油藏的中
的无限导流垂直裂缝的特征Ⅲ。Ｆｒｅｄｄｙ和Ｓａｒｆｒａｚ
新技术，其作业安全性一直备受多方关注，因此仍需 要对井壁稳定性的判断、火药最佳用量的选择等内
容开展深入研究，以确保措施的安全。
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ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｗｅｌｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ。ｓｕｃｈ ａｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ａｃｉｄｉｚｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅ—
ｓｔｒｉｃｔｅｄ ｔｈｅ ｏｉｌｆｉｅｌｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ。Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉ—
ｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ－－ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ａｃｉｄｉｚｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ Ｘ ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ｆｒｏｍ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ，ａｌｓｏ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ＬＦ１３—１ ｏｉｌｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ ｌａｙｅｒ ｉｎ Ｅｄ ａｎｄ Ｅｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ－－ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ａｃｉｄｉｚｉｎｇ，ｗｉｔｈ
ｍｉｄ—ｌｏｗ ｐｏｒｏｓｉｔｙ＆ｌＯＷ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，１ｏｗ ｓｈａｌｅ ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒ ｅｄｇｅ—ｂｏｔｔｏｍ ｗａｔｅｒ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｘ ｏｉｌｆｉｅｌｄ；ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ－－ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ａｃｉｄｉｚｉｎｇ；Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ
收稿日期：２Ｏ１６—１Ｏ一１６ 作者简介：黄灿（１９８４－－），男，工程师，硕士研究生，２００９年毕业于中国石油大学（北京）油气田开发专业，现从事水平井 开发评价以及油藏数值模拟研究工作。
７４ 内蒙古石油化工
研究了多分支水力压裂裂缝对水平井不稳定压力曲 线的影响Ｅ２３。２Ｏ０２年杨雷，段永刚等应用连续点源
解建立了均匀流率的大斜度井、分支井的压力分布 模型，使用Ｓｔｅｈｆｅｓｔ数值反演算法得到压力及压力 导数理论曲线，划分各个流动段，并对其进行分
析 ］。黄世军基于相关渗流力学理论，采用整体压力
系统分析的方法，考虑多分支井各分支在主井眼底 的相互干扰，建立了以井底为求解点，从油藏到井Ｅｌ
的压力系统分析模型，提出了模型求解方法【４］。孔祥 言等对平面分支水平井的压力做了理论的研究，王 晓冬、刘慈群等研究了分支水平井的三维不定常渗 流问题，也有其他学者对多分支水平井进行了大量
研究［５￣７］。一般直井的近井流场是圆柱面，而分支水 平井水平段的流场是长椭球体［８］。现有方法需要采
用离散原理，得到任意位置分支的压力分布，如采用
格林函数求解的话，只能得到同一井底的压力解。本 文则根据现有的理论基础，利用坐标平移和旋转，得
到任意方向和位置的线段源的源函数，再利用Ｎｅｗ— ｍａｉｌ乘积法，对各类分支水平井压力解进行了研究。
１ 分支水平井的线源解 考虑ｘｙ平面的线段源ＡＢ，它与ｘ轴夹角为ａ，长
度为２Ｌ，中点为ｃ，ＯＣ—Ｌｗ。对于这样的问题可以作
一坐标旋转，即在ｘｙ系中讨论，求出源函数后在作
反变换。在ｘｙ系中其瞬时源函数是ｘ方向无限大平 面中条带源与Ｙ方向无限大平面中直线源的乘积。
２不同分支水平井的产能计算 同井底不同分支水平井物理模型如图１所示：
ａ．二分支水 升 ｂ．二分文水 井 图１ 不同分支水平井的物理模型 ２．１二分支水平井
Ｇ 唧（～装）［ｅｒｆ ＋
２＋ｅｒｒ ２＋ｅｒｒ ２］㈩ ＾、， ｔ ｔ ｔ ｊ
２．２三分支水平井
，＝ １唧（一票）［ｅｒｆ ］＋
唧 ） —３－－（ＸＤ－－￣／３＿ｙＤ＋２ＬＷＤ）＋ｅｒｆ 旦二√矗 ±２＿．＿．ＬｗＤ一） ； ｔ ＾＼，ｔ ｊ
｛。 ｐｆ一 立 ｝ √ｒ ＼ １６ｒ ／
３－（ｘ１）－ｔ－￣＋２Ｉ，ｗＤ）佃ｆ ］ Ｌ ４＾、，ｒ ４√ｒ Ｊ
（Ｚ） Ｌ为分支水平井段分支半长，ｍ；Ｉ 为分史ｙ
井的平均分支半长，ｍ；ａ为分支指端到原点的 ＩＩ－＂５ ￣。（． ｍ；０ｔ为分支与轴坐标夹角，ｏ）；Ｔ］为综合压缩系 数，ＭＰａ＿。；ＸｗＤ，ＹｗＤ，ＺＷＤ为分支水平井段井底无 纲坐标；ｘｏ，Ｙｏ，ｚＤ为某一点无量纲坐标；Ｌｗ ，为无挝
纲分支水平井段半长；ｓ为拉普拉斯变量，ｒ为兀 纲时间变量。
分支水平井的井底压力场如图２所示，其 ｆ‘』【』
开始生产时，井问无压力干扰，备分支呈现为水 井 的生产井底压力，为一族同心的椭圆，当生产进 膨
进行时，各分支对地层中任一点都产生Ｈ－ｊｆＪ，表现
这一点的压力叠加。对分支水平井的压力场ｆ｛ｌ流妓 场的认识，可以指导复杂结构井试井分析干¨生 功
态分析。 ３分支水平井的影响因素分析
根据所建产能预测模型，编制了多分支扑Ｊ 分析软件。下面用一个实例计算说ｆ 怎样川水文所
提出的模型预测多分支井产能。实例ｒ 卜的多分艾ｊ｝ 为：由一垂直主井筒钻３个水平井仲向不同汕溅，
一分支井排泄一个独立的油藏，各分支井的流体在
主井筒合采。首先用多分支井产能预洲模型汁算
三分支井沿各分支井水平井筒的压力分布和产粥分 布，在此基础上改变某些参数来说ｌ『』Ｊ它们对三分支
井生产的影响。所有的计算巾，每个水平井筒被分成 ６等份，对每～段进行油藏渗流和井筒流动的 含．
以便考虑流体沿水平井流动的非均匀性。
３．１分支水平井的井筒长度
根据产能模拟结果，分支水平井产量随升简 度增加而增加。当水平段长度较短时，产垃增＿ＪＪＩ１惭垃 越来越大；当分支水平段艮度增长到一定程度，』证ｌｆ】
增加幅度并没有明显的变化， 不足分＿支水 Ｊｆ 长度越长越好，具体的合理长度需要优化。
３．２水平井分支数 水平井筒长度一定时，增加水平井井筒数，可
提高产量。当水平分支数较少时，产量随分支数增 ｆ
其产量大幅度增加；当井筒数增加到一定 度， ： 的增加幅度逐渐减小。另外，随着分支数的大幅度
加，钻井成本必然大幅度增加。由此可见，并不魁』ｌ 筒数越多越好，井筒数也存在一个经济合 恤。
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图２不同分支井的井底压力场
图３不Ｉ司分支井沿水平井筒压力分布曲线 ３．３ 油藏的非均质性
油藏的非均质性凶素包括油藏渗透率、深度、厚
度、含气量及饱和度的区域性差异。油藏的各向异性 对多分支水平井的产能有一定的影响，并且，当井筒
数减少时，油藏非均质性的影响会更大。另外，油藏 的泥岩夹层和断层是钻多分支水平井的最大障碍。
４结论 ①主、次分支央角增大，主、次分支井筒各部位
的距离也增大，相互干扰减弱，多分支水平井总产能 增大。②多分支水平井总长度不变时，分支数越多，
各分支井简的长度越短，分支井筒各部位的距离就 越近，棚互干扰越严重，产能越低。③多分支水平井
是未来汕气开发的趋 ，但受到多种因素的控制，最 敏感的客观控制因素是地层渗透率、目的层厚度等。
④与常规直井相比，在开发低渗透储层煤层气资源
时，多分水平支井具有单井产量高、采出程度高和经
济效益高的优势。
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