底水层钻开厚度的确定方法及装置与流程

本发明涉及油气开采领域，特别涉及一种底水层钻开厚度的确定方法及装置。

背景技术：

底水是指在气藏开采中，位于气层底部的地层水。原始状态下，气藏中的气和水是按重力关系分布的，当气井投产后，由于气水重力差的影响，使原为水平状态的气水界面变形成丘状锥起，该丘状锥起称为水锥。随着采气速度增大，水锥不断上升，导致底水进入井筒，造成气水同产，使气产量减少，这种底水随采气呈锥形纵向推进的过程，叫做底水锥进。底水锥进会对气藏储层造成伤害，不利于气藏的开采。

相关技术中，一般采用气水合采的方式来抑制底水锥进，气水合采即在采气的过程中，钻开气层底部存储有底水的底水层，释放该底水层能量，进而有效减缓底水水侵。但是，在钻开底水层时，若底水层钻开厚度过小则难以有效释放水体能量，若底水层钻开厚度过大则气井存在携液困难，容易导致气井水淹停产。因此，底水层钻开厚度是影响气水合采质量的关键因素。相关技术中，一般是根据气藏的气藏构造图、气藏的温度和压力等物理属性参数确定不同底水层的钻开厚度下的产气量和产水量，再将产气量和产水量较高时的底水层钻开厚度确定为底水层目标钻开厚度。

但是，根据产气量和产水量最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较低，根据该目标钻开厚度进行采气时，可能会出现产出水难以被有效携带出井筒的情况，使得气井产生积液，气井水淹的风险较大。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种底水层钻开厚度的确定方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种底水层钻开厚度的确定方法，所述方法包括：

确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量；

根据所述井筒的几何尺寸、气层厚度，所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相流态；

将对应所述不同底水层钻开厚度条件下所述井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，所述目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相；

将所述备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。

可选的，所述根据所述井筒的几何尺寸、气层厚度，所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相流态，包括：

根据所述不同底水层钻开厚度、所述井筒的几何尺寸、气层厚度和所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，建立所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型；

根据所述气水两相非稳态数值仿真模型，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相流态。

可选的，所述确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，包括：

根据气藏物理属性参数以及气藏的初始状态参数，确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量；

根据所述井筒井口的产气量和产水量，计算所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

可选的，所述气藏物理属性参数包括：气藏构造顶界构造图、气藏的温度、气藏压力、流体的高压物性参数、储层厚度、孔隙度、渗透率及含水饱和度；

所述气藏的初始状态参数包括：岩石压缩系数、气水界面深度、气水相渗曲线和毛管压力曲线。

可选的，所述根据所述井筒井口的产气量和产水量，计算所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，包括：

获取所述井筒井底的温度和压力；

根据所述井筒井口的产气量和产水量，所述井筒井底的温度和压力，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

另一方面，提供了一种底水层钻开厚度的确定装置，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量；

第二确定模块，用于根据所述井筒的几何尺寸、气层厚度，所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相流态；

第三确定模块，用于将对应所述不同底水层钻开厚度条件下所述井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，所述目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相；

第四确定模块，用于将所述备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。

可选的，所述第二确定模块，还用于：

根据所述不同底水层钻开厚度、所述井筒的几何尺寸、气层厚度和所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，建立所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型；

根据所述气水两相非稳态数值仿真模型，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，所述井筒内的气水两相流态。

可选的，所述第一确定模块，包括：

确定子模块，用于根据气藏物理属性参数以及气藏的初始状态参数，确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量；

计算子模块，用于根据所述井筒井口的产气量和产水量，计算所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

可选的，所述气藏物理属性参数包括：气藏构造顶界构造图、气藏的温度、气藏压力、流体的高压物性参数、储层厚度、孔隙度、渗透率及含水饱和度；

所述气藏的初始状态参数包括：岩石压缩系数、气水界面深度、气水相渗曲线和毛管压力曲线。

可选的，所述计算子模块，还用于：

获取所述井筒井底的温度和压力；

根据所述井筒井口的产气量和产水量，所述井筒井底的温度和压力，确定所述不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定方法及装置，可以根据井筒的几何尺寸、气层厚度，不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，然后将对应不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，最后再将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。通过综合考虑井筒内的气水两相流态以及井筒井口的产气量和产水量，使得最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较高，从而保证了在提高底水层能量释放效果的同时，降低了钻开底水层时气井的水淹风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定方法的流程图；

图2-1是本发明实施例提供的另一种底水层钻开厚度的确定方法的流程图；

图2-2是本发明实施例提供的一种不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量曲线示意图；

图2-3是本发明实施例提供的一种不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产水量曲线示意图；

图2-4是本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度为10米时，井筒内的气水两相流态示意图；

图2-5是本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度为20米时，井筒内的气水两相流态示意图；

图2-6是本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度为30米时，井筒内的气水两相流态示意图；

图2-7是本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度为40米时，井筒内的气 水两相流态示意图；

图3-1是本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定装置的结构示意图；

图3-2是本发明实施例提供的一种第一确定模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种底水层钻开厚度的确定方法，参见图1，该方法包括：

步骤101、确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

步骤102、根据该井筒的几何尺寸、气层厚度，该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态。

步骤103、将对应该不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相。

步骤104、将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。

综上所述，本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定方法，根据井筒的几何尺寸、气层厚度，不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，然后将对应不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，最后再将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。通过综合考虑井筒内的气水两相流态以及井筒井口的产气量和产水量，使得最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较高，从而保证了在提高底水层能量释放效果的同时，降低了钻开底水层时气井的水淹风险。

可选的，该根据该井筒的几何尺寸、气层厚度，该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，包括：

根据该不同底水层钻开厚度、该井筒的几何尺寸、气层厚度和该不同底水 层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，建立该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型；

根据该气水两相非稳态数值仿真模型，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态。

可选的，该确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，包括：

根据气藏物理属性参数以及气藏的初始状态参数，确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量；

根据该井筒井口的产气量和产水量，计算该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

可选的，该气藏物理属性参数包括：气藏构造顶界构造图、气藏的温度、气藏压力、流体的高压物性参数、储层厚度、孔隙度、渗透率及含水饱和度；

该气藏的初始状态参数包括：岩石压缩系数、气水界面深度、气水相渗曲线和毛管压力曲线。

可选的，该根据该井筒井口的产气量和产水量，计算该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，包括：

获取该井筒井底的温度和压力；

根据该井筒井口的产气量和产水量，该井筒井底的温度和压力，确定该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

综上所述，本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定方法，可以根据井筒的几何尺寸、气层厚度，不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，然后将对应不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，最后再将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。通过综合考虑井筒内的气水两相流态以及井筒井口的产气量和产水量，使得最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较高，从而保证了在提高底水层能量释放效果的同时，降低了钻开底水层时气井的水淹风险。

图2-1是本发明实施例提供的另一种底水层钻开厚度的确定方法，如图2-1所示，该方法包括：

步骤201、根据气藏物理属性参数以及气藏的初始状态参数，确定不同底水 层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量。

该气藏物理属性参数包括：气藏构造顶界构造图、气藏的温度、气藏压力、流体的高压物性参数、储层厚度、孔隙度、渗透率及含水饱和度；该气藏的初始状态参数包括：岩石压缩系数、气水界面深度、气水相渗曲线和毛管压力曲线。根据上述气藏的物理属性参数以及初始状态参数，采用非结构化PEBI网格建立底水气藏数值模拟模型，并在该数值模拟模型中，设置气层钻开厚度为全部钻开，依次递增设置底水层的钻开厚度，进而确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量。

示例的，假设气藏储层顶深为-6020米(m)，气水界面为-6060m，气层有效厚度为40m，水层厚度为50m，原始地层温度为135℃，储层孔隙度为0.06，渗透率1.25毫达西(mD)，原始地层压力60.0兆帕(MPa)，气层含水饱和度为0.15，则根据上述气藏物理属性参数及气藏基础属性参数，通过非结构化PEBI数值模拟，即可建立底水气藏数值模拟模型的模型，将该模型中的底水层钻开厚度分别设置为0m、10m、20m、30m、35m和40m，可以确定出不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量。其中，不同底水层钻开厚度条件下，即底水层钻开厚度hw分别设置为0m、10m、20m、30m、35m和40m时，井筒井口的产气量曲线图如图2-2所示，底水层钻开厚度hw分别设置为0m、10m、20m、30m、35m和40m时，井筒井口的产水量曲线图可以如图2-3所示，从该两幅图中可以看出，随着底水层钻开厚度增加，井口的产气量和产水量也随之增加，即增加底水层钻开厚度能够有效释放底水层能量，进而有效减少底水水侵对气井生产的影响。

步骤202、根据该井筒井口的产气量和产水量，计算该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

在本发明实施例中，由于采用软件直接模拟井底的气流量和水流量的计算量过大，因此可以获取该井筒井底的温度和压力，再将该井筒井口的产气量乘以井筒井底的温度和压力条件下的天然气的压缩系数，将该井筒井口的产水量乘以井筒井底的温度和压力条件下的水的压缩系数，进而确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

步骤203、根据该不同底水层钻开厚度、该井筒的几何尺寸、气层厚度和该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，建立该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型。

在本发明实施例中，为了更加精确的确定底水层的钻开厚度，还可以根据 井筒的几何尺寸、气层厚度和不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，利用有限元仿真软件建立井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型。其中，该有限元仿真软件可以为ANSYS-Fluent或者COMSOL Multiphysic等，使用有限元仿真软件建立井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型的具体过程可以参考相关技术，本发明实施例对此不做赘述。

示例的，假设井筒内径为0.062m，套管内径为0.244m，气层厚度为40m，则可以将底水层钻开厚度为10m、20m、30m、35m和40m时井底的气流量和水流量作为边界条件，分别建立不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型。

步骤204、根据该气水两相非稳态数值仿真模型，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态。

示例的，底水层钻开厚度为10m、20m、30m、40m时，根据气水两相非稳态数值仿真模型确定出的井筒内的气水两相流态可以如图2-4至图2-7所示，从上述四幅图中可以看出，底水层钻开厚度为10m、20m、30m、40m时，井筒内的气水两相流态分别为雾状流、雾状流和搅动流、搅动流和段塞流、段塞流和泡状流。其中，根据气水两相流态图确定井筒内的气水两相流态的过程可以参考相关技术，本发明实施例对此不做赘述。

步骤205、将对应该不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相。

在本发明实施例中，在确定底水层的目标钻开厚度时，除了要考虑对底水水侵的改善效果，还需要考虑气井的携液能力，即井筒内气液流动达到稳定后，产出水能够被气流携带出井口而不下落至井底的能力。井筒内的气水两相流态即可直观的反映出该气井的携液能力，通常情况下，当井筒内气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相时，可以确定此时气井的携液能力能够满足气井正常携液生产的要求。因此可以将该气相为连续相，水相为离散相的气水两相流态确定为目标气水两相流态，并将该目标气水两相流态对应的钻开厚度确定为备选钻开厚度。

示例的，通过分析图2-4至图2-7可知，底水层钻开厚度为10m时，如图2-4所示，井筒内气水两相流态为雾状流，此时气相连续，水相离散，产出水可以被顺利带出井口；当将底水层钻开厚度为20m，如图2-5所示，井筒内气水两相流态为搅动流，气相为连续相，水相为离散相，产出水能够被连续携带出井 口，井底不会发生积液现象；当将底水层钻开厚度为30m时，如图2-6所示，井筒内气水两相流态为搅动流和段塞流，气相为离散相，水相为连续相，此时产出水难以被气流有效携带出井口，气井底部会发生积液，气井存在水淹风险；当底水层钻开厚度为40m时，如图2-7所示，此时井筒内气水两相流态为段塞流和泡状流，气相为离散相，水相为连续相，气井存在水淹风险。综上可知，图2-4和图2-5中所示的气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，因此可以将该两个目标气水两相流态对应的底水层钻开厚度：10m和20m确定为备选钻开厚度。

步骤206、将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。

从上述步骤201中的分析以及图2-2和图2-3所示的产气量和产水量可知，随着底水层钻开厚度增加，产气量和产水量也随之增加，即增加底水层钻开厚度能够有效释放底水层能量，进而减少底水水侵对气井生产的影响。因此可以将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。因此能够在保证气井正常携液生产的情况下，最大限度的释放底水层的能力，改善底水水侵对气井生产的影响。示例的，对于备选钻开厚度10m和20m，可以将20m确定为目标钻开厚度。

需要说明的是，本发明实施例提供的底水层钻开厚度的确定方法，除了可以应用于气藏底部的底水层钻开厚度的确定，还可以应用于油藏底部的底水层钻开厚度的确定。本发明实施例对此不做限定。

综上所述，本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定方法，可以根据井筒的几何尺寸、气层厚度，不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，然后将对应不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，最后再将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。通过综合考虑井筒内的气水两相流态以及井筒井口的产气量和产水量，使得最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较高，从而保证了在提高底水层能量释放效果的同时，降低了钻开底水层时气井的水淹风险。

还需要说明的是，本发明实施例提供的底水层钻开厚度的确定方法的步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减。任何熟悉 本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此不再赘述。

本发明实施例提供了一种底水层钻开厚度的确定装置，如图3-1所示，该装置包括：

第一确定模块301，用于确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

第二确定模块302，用于根据该井筒的几何尺寸、气层厚度，该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态。

第三确定模块303，用于将对应该不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相。

第四确定模块304，用于将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。

综上所述，本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定装置，能够根据井筒的几何尺寸、气层厚度，不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，然后将对应不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，最后再将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。通过综合考虑井筒内的气水两相流态以及井筒井口的产气量和产水量，使得最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较高，从而保证了在提高底水层能量释放效果的同时，降低了钻开底水层时气井的水淹风险。

可选的，该第二确定模块302，还用于：

根据该不同底水层钻开厚度、该井筒的几何尺寸、气层厚度和该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，建立该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相非稳态数值仿真模型。

根据该气水两相非稳态数值仿真模型，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态。

图3-2是本发明实施例提供的一种第一确定模块301的结构示意图，如图 3-2所示，该第一确定模块301包括：

确定子模块3011，用于根据气藏物理属性参数以及气藏的初始状态参数，确定不同底水层钻开厚度条件下，井筒井口的产气量和产水量。

计算子模块3012，用于根据该井筒井口的产气量和产水量，计算该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

可选的，该气藏物理属性参数包括：气藏构造顶界构造图、气藏的温度、气藏压力、流体的高压物性参数、储层厚度、孔隙度、渗透率及含水饱和度。

该气藏的初始状态参数包括：岩石压缩系数、气水界面深度、气水相渗曲线和毛管压力曲线。

可选的，该计算子模块3012，还用于：

获取该井筒井底的温度和压力。

根据该井筒井口的产气量和产水量，该井筒井底的温度和压力，确定该不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量。

综上所述，本发明实施例提供的一种底水层钻开厚度的确定方法及装置，能够根据井筒的几何尺寸、气层厚度，不同底水层钻开厚度条件下，井筒井底的气流量和水流量，确定该不同底水层钻开厚度条件下，该井筒内的气水两相流态，然后将对应不同底水层钻开厚度条件下该井筒内的气水两相流态中目标气水两相流态的钻开厚度确定为备选钻开厚度，该目标气水两相流态的气相为连续相，水相为离散相，最后再将该备选钻开厚度中，厚度最高的备选钻开厚度确定为目标钻开厚度。通过综合考虑井筒内的气水两相流态以及井筒井口的产气量和产水量，使得最终确定的底水层目标钻开厚度的精度较高，从而保证了在提高底水层能量释放效果的同时，降低了钻开底水层时气井的水淹风险。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。