割缝衬管完井水平气井产能评价

黄亮+徐一龙+吴江+余意+彭巍+葛俊瑞

摘 要：割缝衬管完井方式在水平气井中应用广泛，特别对疏松砂岩气藏具有一定的防砂作用。该文将割缝衬管完井表皮系数应用到裸眼完井产能计算公式，建立了水平气井表皮系数模型及割缝衬管完井的产能预测模型，并分析了割缝衬管参数、气藏参数地层污染程度、等对产能的影响规律。

关键词：水平井 割缝衬管完井 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（b）-0052-04

割缝衬管完井技术是利用水平井开发疏松砂岩气藏的重要防砂方式，不仅具备裸眼完井产能高的优点，还能避免裸眼由于井壁坍塌而堵塞井眼的现象，起到一定程度的防砂作用[1]。出砂现象主要表现为井底附近地层结构的破坏，地层流体进入井筒时会带出脱落的砂，从而导致产能下降甚至停产等现象，降低气藏采收率，严重影响油气田的正常开采[2]。而割缝衬管完井是在裸眼井段下入一段衬管，衬管下过产层，并在生产套管中超覆一部分长度，针对各产层井段在衬管相应部位采用长割缝或钻孔，使气层的气体从孔眼或缝中流入井底，可以有效地防止地层出砂，提高水平气井的产能[3]。水平气井的产能受气藏参数、地层污染程度、割缝衬管参数等多方面影响，该文依据表皮系数和产能计算模型，分析了各因素的影响规律。

1 割缝衬管完井水平气井产能计算方法

割缝衬管完井的水平气井产能计算中，主要是将割缝衬管的表皮系数应用到裸眼完井产能计算模型中，即综合考虑钻井污染表皮系数、裸眼水平井的钻井损害表皮系数、割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数来表示割缝衬管完井的表皮效应，得到水平气井产能计算公式[4-5]为：

2 表皮系数计算模型

割缝衬管完井的表皮系数对水平气井的产能影响较大，不同的表皮系数计算方法为：

（1）钻井污染表皮系数

通过分析钻井时DST测试获取的地层资料来计算钻井污染表皮系数。

（2）裸眼水平井的钻井损害表皮系数

计算公式为：

其中，为钻井损害带半径（井眼半径+损害厚度），m；

（3）割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数

一般采用实测或估计，计算公式为：

；

——储层砂堆积层的渗透率，；

——割缝衬管外地层自然充填砂层渗透率，；

如有实际测量，输入实测的值。如估计，则。

——割缝衬管外径，m。的匹配值见表1。

3 产能影响因素分析

根据割缝衬管完井水平气井产能公式，取一口实际水平气井数据，对割缝衬管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mPags，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。计算中未考虑钻井污染表皮系数。

4 割缝衬管参数

4.1 衬管外地层自然充填渗透率

如图1、图2所示，随着衬管外地层自然充填渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数不变，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数减小，总表皮系数也减小，气井的产量明显增加。

4.2 水平段长度

如图3、图4所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数下降，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，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。实际施工中，需综合考虑钻井工艺和开采效益，优选合适的水平段长度。

5 气藏参数

5.1 水平渗透率

如图5、图6所示，随着水平渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数增大，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，但气井的产量同样增加。由图6可看出，水平渗透率对水平气井的产能影响很大。

5.2 垂向渗透率

如图7、图8所示，随着垂向渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数降低，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，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，导致气井产量的下降。实际开采中，常采用水力压裂等储层改造技术，提高水平井产能。

5.3 储层厚度

如图9、图10所示，随着储层厚度的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数成线性增大，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，但气井的产量同样增加。

6 地层污染程度

6.1 钻井2损害带渗透率

如图11、图12所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数下降，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数减小，气井的产量增加。钻井过程中钻井液发生滤失，滤液进入地层与粘土发生反应，粘土膨胀后导致部分松动的颗粒随滤液进入地层，从而降低渗透率，伤害储层。因此钻井液的优选对储层保护尤为重要。

6.2 钻井损害带半径

如图13、图14所示，随着钻井损害带半径的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数增加，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，气井的产量降低。钻井过程中，为了防止出现溢流、井涌等复杂情况，常采用过平衡钻井方式，而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类型决定，施工过程中应优选钻井液配方，最大限度地保护油气藏。

7 结语

（1）割缝衬管完井的产能与割缝衬管参数、气藏参数和地层污染程度等有关，割缝衬管参数越合理、气藏条件越好、地层污染越轻，水平气井产能越高。

（2）衬管外地层自然充填渗透率的增大，有利于增加水平气井的产能，且影响作用较大。水平段越长，水平气井产能越高，随着水平段的增大，其提高的幅度逐渐降低，实际施工中应综合考虑工艺水平和经济效益，优选水平段长度。

（3）割缝衬管完井条件下，水平渗透率、垂向渗透率的影响作用于裸眼完井相同，高渗透率有利于提高水平气井产能。储层厚度的增加对产能的增加有一定的作用，但效果相对较小。

（4）水平气井低污染程度对提高产能作用较大，钻井损害带渗透率的增大、钻井损害带半径的减小，都会提高水平气井的产能。

参考文献

[1] 熊友明，童敏，潘迎德.疏松浅气层防砂完井方式的选择[J].天然气工业，1997，17（3）：39-42.

[2] 钟兵，马力宁，杨雅和，等.多层组砂岩气藏气井出砂机理及对策研究[J].天然气工业，2004，24（10）：89-92.

[3] 吴宗国.单一产层衬管完井方法[J].钻采工艺，1992，15（2）：93-94.

[4] 窦宏恩.预测水平井产能的一种新方法[J].石油钻采工艺，1996，18（1）：76-78.

[5] 刘健，练章华，林铁军.水平井不同完井方式下产能预测方法研究[J].特种油气藏，2006，13（1）：60-63.endprint

摘 要：割缝衬管完井方式在水平气井中应用广泛，特别对疏松砂岩气藏具有一定的防砂作用。该文将割缝衬管完井表皮系数应用到裸眼完井产能计算公式，建立了水平气井表皮系数模型及割缝衬管完井的产能预测模型，并分析了割缝衬管参数、气藏参数地层污染程度、等对产能的影响规律。

关键词：水平井 割缝衬管完井 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（b）-0052-04

割缝衬管完井技术是利用水平井开发疏松砂岩气藏的重要防砂方式，不仅具备裸眼完井产能高的优点，还能避免裸眼由于井壁坍塌而堵塞井眼的现象，起到一定程度的防砂作用[1]。出砂现象主要表现为井底附近地层结构的破坏，地层流体进入井筒时会带出脱落的砂，从而导致产能下降甚至停产等现象，降低气藏采收率，严重影响油气田的正常开采[2]。而割缝衬管完井是在裸眼井段下入一段衬管，衬管下过产层，并在生产套管中超覆一部分长度，针对各产层井段在衬管相应部位采用长割缝或钻孔，使气层的气体从孔眼或缝中流入井底，可以有效地防止地层出砂，提高水平气井的产能[3]。水平气井的产能受气藏参数、地层污染程度、割缝衬管参数等多方面影响，该文依据表皮系数和产能计算模型，分析了各因素的影响规律。

1 割缝衬管完井水平气井产能计算方法

割缝衬管完井的水平气井产能计算中，主要是将割缝衬管的表皮系数应用到裸眼完井产能计算模型中，即综合考虑钻井污染表皮系数、裸眼水平井的钻井损害表皮系数、割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数来表示割缝衬管完井的表皮效应，得到水平气井产能计算公式[4-5]为：

2 表皮系数计算模型

割缝衬管完井的表皮系数对水平气井的产能影响较大，不同的表皮系数计算方法为：

（1）钻井污染表皮系数

通过分析钻井时DST测试获取的地层资料来计算钻井污染表皮系数。

（2）裸眼水平井的钻井损害表皮系数

计算公式为：

其中，为钻井损害带半径（井眼半径+损害厚度），m；

（3）割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数

一般采用实测或估计，计算公式为：

；

——储层砂堆积层的渗透率，；

——割缝衬管外地层自然充填砂层渗透率，；

如有实际测量，输入实测的值。如估计，则。

——割缝衬管外径，m。的匹配值见表1。

3 产能影响因素分析

根据割缝衬管完井水平气井产能公式，取一口实际水平气井数据，对割缝衬管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mPags，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。计算中未考虑钻井污染表皮系数。

4 割缝衬管参数

4.1 衬管外地层自然充填渗透率

如图1、图2所示，随着衬管外地层自然充填渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数不变，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数减小，总表皮系数也减小，气井的产量明显增加。

4.2 水平段长度

如图3、图4所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数下降，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，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。实际施工中，需综合考虑钻井工艺和开采效益，优选合适的水平段长度。

5 气藏参数

5.1 水平渗透率

如图5、图6所示，随着水平渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数增大，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，但气井的产量同样增加。由图6可看出，水平渗透率对水平气井的产能影响很大。

5.2 垂向渗透率

如图7、图8所示，随着垂向渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数降低，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，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，导致气井产量的下降。实际开采中，常采用水力压裂等储层改造技术，提高水平井产能。

5.3 储层厚度

如图9、图10所示，随着储层厚度的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数成线性增大，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，但气井的产量同样增加。

6 地层污染程度

6.1 钻井2损害带渗透率

如图11、图12所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数下降，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数减小，气井的产量增加。钻井过程中钻井液发生滤失，滤液进入地层与粘土发生反应，粘土膨胀后导致部分松动的颗粒随滤液进入地层，从而降低渗透率，伤害储层。因此钻井液的优选对储层保护尤为重要。

6.2 钻井损害带半径

如图13、图14所示，随着钻井损害带半径的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数增加，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，气井的产量降低。钻井过程中，为了防止出现溢流、井涌等复杂情况，常采用过平衡钻井方式，而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类型决定，施工过程中应优选钻井液配方，最大限度地保护油气藏。

7 结语

（1）割缝衬管完井的产能与割缝衬管参数、气藏参数和地层污染程度等有关，割缝衬管参数越合理、气藏条件越好、地层污染越轻，水平气井产能越高。

（2）衬管外地层自然充填渗透率的增大，有利于增加水平气井的产能，且影响作用较大。水平段越长，水平气井产能越高，随着水平段的增大，其提高的幅度逐渐降低，实际施工中应综合考虑工艺水平和经济效益，优选水平段长度。

（3）割缝衬管完井条件下，水平渗透率、垂向渗透率的影响作用于裸眼完井相同，高渗透率有利于提高水平气井产能。储层厚度的增加对产能的增加有一定的作用，但效果相对较小。

（4）水平气井低污染程度对提高产能作用较大，钻井损害带渗透率的增大、钻井损害带半径的减小，都会提高水平气井的产能。

参考文献

[1] 熊友明，童敏，潘迎德.疏松浅气层防砂完井方式的选择[J].天然气工业，1997，17（3）：39-42.

[2] 钟兵，马力宁，杨雅和，等.多层组砂岩气藏气井出砂机理及对策研究[J].天然气工业，2004，24（10）：89-92.

[3] 吴宗国.单一产层衬管完井方法[J].钻采工艺，1992，15（2）：93-94.

[4] 窦宏恩.预测水平井产能的一种新方法[J].石油钻采工艺，1996，18（1）：76-78.

[5] 刘健，练章华，林铁军.水平井不同完井方式下产能预测方法研究[J].特种油气藏，2006，13（1）：60-63.endprint

摘 要：割缝衬管完井方式在水平气井中应用广泛，特别对疏松砂岩气藏具有一定的防砂作用。该文将割缝衬管完井表皮系数应用到裸眼完井产能计算公式，建立了水平气井表皮系数模型及割缝衬管完井的产能预测模型，并分析了割缝衬管参数、气藏参数地层污染程度、等对产能的影响规律。

关键词：水平井 割缝衬管完井 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（b）-0052-04

割缝衬管完井技术是利用水平井开发疏松砂岩气藏的重要防砂方式，不仅具备裸眼完井产能高的优点，还能避免裸眼由于井壁坍塌而堵塞井眼的现象，起到一定程度的防砂作用[1]。出砂现象主要表现为井底附近地层结构的破坏，地层流体进入井筒时会带出脱落的砂，从而导致产能下降甚至停产等现象，降低气藏采收率，严重影响油气田的正常开采[2]。而割缝衬管完井是在裸眼井段下入一段衬管，衬管下过产层，并在生产套管中超覆一部分长度，针对各产层井段在衬管相应部位采用长割缝或钻孔，使气层的气体从孔眼或缝中流入井底，可以有效地防止地层出砂，提高水平气井的产能[3]。水平气井的产能受气藏参数、地层污染程度、割缝衬管参数等多方面影响，该文依据表皮系数和产能计算模型，分析了各因素的影响规律。

1 割缝衬管完井水平气井产能计算方法

割缝衬管完井的水平气井产能计算中，主要是将割缝衬管的表皮系数应用到裸眼完井产能计算模型中，即综合考虑钻井污染表皮系数、裸眼水平井的钻井损害表皮系数、割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数来表示割缝衬管完井的表皮效应，得到水平气井产能计算公式[4-5]为：

2 表皮系数计算模型

割缝衬管完井的表皮系数对水平气井的产能影响较大，不同的表皮系数计算方法为：

（1）钻井污染表皮系数

通过分析钻井时DST测试获取的地层资料来计算钻井污染表皮系数。

（2）裸眼水平井的钻井损害表皮系数

计算公式为：

其中，为钻井损害带半径（井眼半径+损害厚度），m；

（3）割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数

一般采用实测或估计，计算公式为：

；

——储层砂堆积层的渗透率，；

——割缝衬管外地层自然充填砂层渗透率，；

如有实际测量，输入实测的值。如估计，则。

——割缝衬管外径，m。的匹配值见表1。

3 产能影响因素分析

根据割缝衬管完井水平气井产能公式，取一口实际水平气井数据，对割缝衬管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mPags，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。计算中未考虑钻井污染表皮系数。

4 割缝衬管参数

4.1 衬管外地层自然充填渗透率

如图1、图2所示，随着衬管外地层自然充填渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数不变，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数减小，总表皮系数也减小，气井的产量明显增加。

4.2 水平段长度

如图3、图4所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数下降，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，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。实际施工中，需综合考虑钻井工艺和开采效益，优选合适的水平段长度。

5 气藏参数

5.1 水平渗透率

如图5、图6所示，随着水平渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数增大，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，但气井的产量同样增加。由图6可看出，水平渗透率对水平气井的产能影响很大。

5.2 垂向渗透率

如图7、图8所示，随着垂向渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数降低，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，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，导致气井产量的下降。实际开采中，常采用水力压裂等储层改造技术，提高水平井产能。

5.3 储层厚度

如图9、图10所示，随着储层厚度的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数成线性增大，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，但气井的产量同样增加。

6 地层污染程度

6.1 钻井2损害带渗透率

如图11、图12所示，随着钻井损害带渗透率的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数下降，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数减小，气井的产量增加。钻井过程中钻井液发生滤失，滤液进入地层与粘土发生反应，粘土膨胀后导致部分松动的颗粒随滤液进入地层，从而降低渗透率，伤害储层。因此钻井液的优选对储层保护尤为重要。

6.2 钻井损害带半径

如图13、图14所示，随着钻井损害带半径的增加，水平井裸眼钻井产生的表皮系数增加，割缝衬管外地层自然充填砂层表皮系数不变，总表皮系数增大，气井的产量降低。钻井过程中，为了防止出现溢流、井涌等复杂情况，常采用过平衡钻井方式，而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类型决定，施工过程中应优选钻井液配方，最大限度地保护油气藏。

7 结语

（1）割缝衬管完井的产能与割缝衬管参数、气藏参数和地层污染程度等有关，割缝衬管参数越合理、气藏条件越好、地层污染越轻，水平气井产能越高。

（2）衬管外地层自然充填渗透率的增大，有利于增加水平气井的产能，且影响作用较大。水平段越长，水平气井产能越高，随着水平段的增大，其提高的幅度逐渐降低，实际施工中应综合考虑工艺水平和经济效益，优选水平段长度。

（3）割缝衬管完井条件下，水平渗透率、垂向渗透率的影响作用于裸眼完井相同，高渗透率有利于提高水平气井产能。储层厚度的增加对产能的增加有一定的作用，但效果相对较小。

（4）水平气井低污染程度对提高产能作用较大，钻井损害带渗透率的增大、钻井损害带半径的减小，都会提高水平气井的产能。

参考文献

[1] 熊友明，童敏，潘迎德.疏松浅气层防砂完井方式的选择[J].天然气工业，1997，17（3）：39-42.

[2] 钟兵，马力宁，杨雅和，等.多层组砂岩气藏气井出砂机理及对策研究[J].天然气工业，2004，24（10）：89-92.

[3] 吴宗国.单一产层衬管完井方法[J].钻采工艺，1992，15（2）：93-94.

[4] 窦宏恩.预测水平井产能的一种新方法[J].石油钻采工艺，1996，18（1）：76-78.

[5] 刘健，练章华，林铁军.水平井不同完井方式下产能预测方法研究[J].特种油气藏，2006，13（1）：60-63.endprint