Fluid flom pattern towards horizontal wells
Authors: Иктисанов Валерий Асхатович 
Published: July 2024

Для разработки низкорентабельных месторождений все большее распространение получают скважины c горизонтальным окончанием (горизонтальные, горизонтальные с трещинами ГРП, многоствольные и др.). Строительство этих скважин позволяет снизить фильтрационные сопротивления, в результате чего достигается увеличение продуктивности скважины и снижение затрат на единицу добываемой продукции. Для выбора наиболее эффективной архитектуры дренажа с учетом особенностей коллектора, рациональной эксплуатации этих скважин, определения фильтрационных параметров пласта и призабойной зоны необходимо располагать методиками расчета установившейся и неустановившейся фильтрации жидкости. Известные аналитические методы расчета установившейся фильтрации справедливы только для однородного пласта с простейшей геометрической формой расположения стволов одинаковой длины. Для неустановившейся фильтрации существующие подходы позволяют учесть различную конфигурацию стволов, но используемые при этом методы являются трудоемкими для широкого практического применения. В связи с этим предлагаются простые методы расчета продуктивности и интерпретации КВД для скважин c горизонтальным окончанием. Суть методов заключается в суперпозиции фильтрационных сопротивлений для двух плоских задач. При этом траектория стволов скважины представляется набором вертикальных скважин или узлов, достаточно близко расположенных друг к другу. В основе метода описания восстановления давления используются: безразмерный профиль притока, полученный при моделировании установившейся фильтрации жидкости, и метод суперпозиций для восстановления давления в узлах. Для описания восстановления давления в узле применяется уравнение пьезопроводности в пространстве Лапласа и численный алгоритм Стефеста. Задача решается для порового и трещинно-порового коллектора. Предлагаемые подходы позволили установить область применения и ряд закономерностей, присущих скважинам c горизонтальным окончанием.

Nowadays, horizontal completions (including horizontal wells, horizontal fractured wells and multilateral wells) are being extensively drilled throughout the world for the development of low-profit fields. Construction of these wells enables reduction of flow resistance, thus resulting in well productivity increase and costs reduction. For selection of optimal well design with regard to reservoir characteristics, effective well operation and determination of reservoir flow properties, calculation methods for steady and unsteady liquid flow are required. Few related papers have been published so far. However, analytical methods for steady flow are suitable only for homogeneous beds with simple geometry and equal-length laterals. Available approaches to pressure build up analysis allow to account for various lateral trajectories but FEA or semi-analytical methods are too labor-intensive for practical application. Therefore, simple methods of productivity index determination and pressure transient test interpretation are proposed for horizontal completions. These methods are based on the superposition of flow resistance for two plane problems. Trajectory of the laterals is simulated as a number of closely spaced vertical wells or nodes. The suggested method allows determining the field of application and regularities for horizontal wells. Dimensionless fluid-movement profile calculated from steady flow and superposition method for pressure build ups in the nodes are used for determination of pressure build up. For description of build up in a node we recommend a diffusion equation in Laplace space and Stephest numerical algorithm. The problem is solved for porous and dual porosity reservoirs. Numerical calculations show that cross-flows occur after the horizontal or multilateral well shutdown. Pressure derivative maximum suggests low effective length of the borehole or positive skin-effect. Knowledge of effective intervals length is critical to pressure curve interpretation.