預測井產能與鉆井相比更有復雜性,每口井都會因為獨特的環境和地層情況而關停,所以會有新的挑戰出現。當然,精確預測油井注入是行業面臨的一大難題,對于油田開發前景評價、油井規劃、以及現場油井和油田價值的可靠預測來說,精確度十分重要。預定作業的結果以及油井設計的前期知識,協助針對地層傷害影響和油氣運移的決策制定,能夠做出有針對性的采油構架方案。然而,傳統的方法缺乏精確度和清晰度。
市場需求推動研發
采用傳統油井流體模型,不能充分獲取巖芯測試,測井、油井測試、生產測井試驗等大量的詳細信息,而且試圖將詳細信息加入到綜合分析方案中去將會使其價值大打折扣。于是,人們必須通過借助開發加權因子、容差因子和表皮因子,使預測油井產能和真實油井產能相匹配。然而,放棄油藏、油井、完井和儲層傷害等詳情,也就失去了油井產量潛能預測以及產能指數預測的精確性。
由于回旋傳統方法因素,必須有靈活詳盡的數值模型來預測油井流量。水力壓裂技術通常用來消除儲層傷害,提升油井生產效率。但是,水力壓裂井的產能預測—水力壓裂規劃的重要步驟要采用分析解決方案,該方案要保證不能讓臨近井壁區域流向井內的流量相關聯的復雜問題再生。
盡管最近有一些提高,水力壓裂設計的基礎與真實目標是相矛盾的,真實目標應是開發出一種模型,評估基于位置和規模的壓裂性能,然后利用油藏和巖石機理特性生成最優化壓裂。水力壓裂的目的是提高生產效率(或者注入能力),這是優先要做到的。所需的是一個模型,可以采集壓裂的幾何形態,并能將其定位在油藏模型中,同時還可以掌握壓裂縫以及裂縫周圍油藏的連通性。
研發滿足市場需求
Senergy開發出了一種專利工具Wellscope,旨在改變該行業對流體性能的觀念,從而提升生產效率和成本效率。從一個全新的視角來應對鉆井挑戰,并顯示油井環境的超詳細信息。根據計算流體動態(CFD),該工具可以生成一個預期油井的3-D模型,預測出水平井、斜井、垂直井在各種地層損傷以及完井條件下的產量性能。它具有1000萬個單元,只要輕觸按鈕,即可進行獨立或協同二次計算。這樣,不僅可以對近井眼產層流量特性有一個精確的把握,同時也使得油井產能得以優化。
CFD是一種計算技術,它可以掌握流體的動態。利用CFD也可以建立一個代表系統或者設備的計算模型。這可以是一個一級方程式賽車,賽車頂部流體流動的沖擊力可以轉化為對車身的下壓力,也可以看做是對油井內液體流量的預測。看做是在多孔隙介質和管子中流動的液體,其限制條件將被計算出來,并與不同的鉆完井情況進行對比。流體的物理和化學特性也顯示在了該虛擬模型中,軟件系統將生成一份關于流體動態和相關物理特征的預測結果。”
系統包含了眾多非常復雜的非線性數學表達式,這些表達式定義了流體流動、熱量以及材料傳輸的的基本方程,利用嵌入在CFD軟件內的復雜計算機算法,迭代解答這些方程。在典型的近井流量預測模型中,100~1000萬離散量用以采集油井和完井幾何形態,以及油藏近井眼部分。通過每一個離散量流向井內的油藏內液體,將被同步計算,通常需要200次迭代計算才能得出一個聚合結果。
Maria Jimenez,一位評估過多儲層油藏的各種完井形態和情況的首席生產工藝師,利用CFD建立產能潛力模型,研究射孔和水力壓裂配置。模型包含單獨射孔以及水力壓裂橢圓,可以產生大量詳情信息和油井實況信息。觀察結果包括射孔眼(壓裂后射孔)的產能提升,還包括和井筒沒有直接聯通的裂縫的平面中的產能提升情況,這個過程此前從未采集過。
多級壓裂的垂直井和斜井經過評估,垂直井的性能最優。各條裂縫的交叉沖突,壓力剖面向含水區或者天然氣分支區延伸的潛在可能性,以及斜井水力壓裂的限制條件,都被采集在內。Maria Jimenez說:“CFD模型,獲取壓裂縫隙的幾何形態,并呈現上千個壓裂面的單元細胞(之前的模型都用一個單元細胞代表壓裂面)。”
這是CFD首次在經過高級別實驗室測驗后用于油井預測,也是首次作為一種預測工具,評估水力壓裂油井開采結構設計。根據預測,采用CFD建立具有詳細細節和三維條件下的油井流體模型,將在未來幾年里得以普及推廣。