多分支水平井能够大幅度提高煤层气单井产量,但其影响因素也较多,要分析具体的影响因素还要从分支水平井的产量函数入手。煤层水平方向的渗透率存在着各向异性,对煤层气井的产能有较大影响。煤层气分支井产量模型也属于多目标函数,其与煤层地质条件及分支井眼几何结构密切相关。根据煤层的物理特性,煤层气多分支水平井产能主要受以下与工程有关的因素控制。
(1)煤层厚度
煤层厚度对煤层气井的产量影响较大。煤层厚度增加,煤层气产量会有所增加,但薄煤层的气产量提高的幅度更大。
(2)分支水平井的井筒长度
根据产能模拟结果,分支水平井产量随水平井筒长度增加而增加,不同分支数下,供给半径=400m时分支井产量与分支段长的关系曲线见图5-12。
图5-12 供给半径R=400m时分支井产量与分支段长关系曲线
从图5-12可见,当水平段长度较短时,产量增加幅度越来越大;当分支水平段长度增长到一定程度,产量增加幅度并没有明显的变化,即并不是分支水平井长度越长越好,具体的合理长度需要优化设计。
(3)水平分支数
水平井筒长度一定时,增加水平井井筒数,可以提高产量。但当水平分支数较少时,产量随分支数增加其产量大幅度增加;当井筒数增加到一定程度,产量的增加幅度逐渐减小,供给半径R=400m时分支井产量与分支数关系曲线见图5-13。
图5-13 供给半径R=400m时分支井产量与分支数关系曲线
另外,随着分支数的大幅度增加,钻井成本必然大幅度增加。由此可见,并不是井筒数越多越好,井筒数也存在一个经济合理值。(www.xing528.com)
(4)煤层的非均质性
煤层的非均质性因素包括煤层渗透率、深度、厚度、含气量及饱和度的区域性差异。煤层的各向异性对煤层气井的产能有一定影响,并且,当井筒数减少时,煤层非均质性的影响会更大。另外,煤层中的泥岩夹层和断层是钻多分支水平井的最大障碍。
(5)水平段位置
水平段在煤层中的位置对水平井产能有一定的影响,并且井筒数较少时,水平段位置对产能影响会更大。
(6)分支水平井眼的方向
根据水平井渗流机制,各向异性气藏中,水平井筒与最大渗透率方向的夹角越大,水平井产能指数越大,所以水平井眼应垂直于综合渗透率方向(K),非均质煤层水平井眼走向图见图5-14。
图5-14 非均质煤层水平井眼走向图
综合渗透率是指最大与最小水平渗透率的矢量叠加。图中,KH为最大水平渗透率;Kh为最小水平渗透率,K为最大和最小水平渗透率的矢量和,W为分支水平井眼长度,α为综合渗透率与最大渗透率方向的夹角,β为分支水平井眼与最大水平渗透率方向夹角。
(7)面割理方向对产能的影响
裂缝方向对水平油井产能的影响主要取决于裂缝与水平井方向。对于面割理和端割理不明显的煤层,水平段的走向对水平井的开采效果和产能影响不大,但对于面割理渗透率远高于端割理的煤层来说,沿着高渗方向钻水平井是非常不利的。因为沿高渗方向钻井,即平行面割理方向钻水平井,会导致水平井对面割理的钻遇率降低,而且沿高渗方向钻水平井,井眼波及面积小,既不利于水平井产能的发挥,也降低了采收率。相反,沿低渗方向钻水平井,有利于水平井最大限度地贯穿面割理,沟通更多的渗透率较高的面割理,水平井沿不同渗透率方向钻井的波及面积对比见图5-15。
图5-15 水平井沿不同渗透率方向钻井的波及面积对比
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