页岩气水平井最优长度研究

ValueEngineering

·27·

页岩气水平井最优长度研究

OptimumWellLengthofHorizontalWellsinShaleGasReservoir

刘双龙LiuShuanglong；高博GaoBo

（新疆油田公司采油一厂车排子作业区，新疆834000）

Xinjiang834000，China）（XinjiangOilfieldCompanyOilProductionFirstPlantChepaiziOperationArea，

摘要：页岩气作为一种新兴能源，得到国家与各个能源公司的重视。我国页岩气资源十分丰富，但是我国的页岩气勘探开发刚刚起步。目前

广泛采用水平井开发页岩气藏，采用较大的水平段长度可以获得较高的采收率和较大的采油速度，但成本必然相应地增加，采用较小的水平段

长度,可以降低成本，但会影响采油速度和最终采收率。由此看来，对于某一具体的水平井，必然存在一个合理水平段长度。本文从采油工程的角度研究页岩气水平井段最优长度的确定方法。

Abstract:Shalegasasanewenergyresource,thecountriesandenergycompaniespaymoreattentiononthisresource.Theshalegasresourcesinourcountryareveryrich,buttheshalegasexplorationanddevelopmentinChinahasjuststarted.Currentlythehorizontalwellisusedtodevelopshalegasreservoir,thelongerhorizontallengthcanobtainhigherrecoveryandlargeroilproductionspeed,butthecostwillincreaseaccordingly,usingsmallerhorizontallength,canreducecosts,butwillaffectoilproductionspeedandtheultimaterecovery.Soitseems,foraspecificofhorizontalwells,theremustbeareasonablehorizontallength.Thisarticledeterminesthehorizontallengthfromtheperspectiveofproductionengineering.

关键词：页岩气；水平井；最优长度；磨阻；压降Keywords:shalegas；horizontalwells；optimumwelllength；drag；pressuredrop

中图分类号：TE3

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2012）

06-0027-02

0引言

随着中国经济规模的扩大与持续增长，中国的能源需求急剧增加，能源的供需矛盾越来越突出。当今世界各国都纷纷通过寻找替代能源等各种渠道解决自身的能源问题。天然气的开发生产在世界能源生产与消费中占据重要地位，非常规天然气类型和赋存形式多

非常样，分布范围更为广泛，潜在资源量远远大于传统天然气资源。

页岩气、煤层气等。随着世界能源消规天然气主要包括致密储层气、

费的不断攀升，这些非常规油气藏和隐蔽油气藏越来越受到重视，将成为未来石油天然气能源的重要接替者[1]。

页岩气是从页岩层中开采出来的，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质

“自生自储”成藏模式。我岩类夹层中的天然气聚集，表现为典型的

国页岩气资源十分丰富，探明可采资源量大约为26万亿立方米（与美国相当）。页岩气将是我国现实的接替能源，主要分布于南方川

云桂、江浙，新疆、青藏和华北地区。我国的页岩气勘探开发刚刚渝、起步，如果能够得到高效经济开发，将有利于减少我国对外石油依存度，增加国家能源安全，提升能源保障水平。

目前，利用水平井开发页岩气油田已成为一项重要技术并被广

水平井开发设计中的一个重要问题就是确定水平井合理水泛采用。

平段长度。水平段长度不仅影响水平井的单井产量、钻井成本和泄油面积，而且还影响油田的钻井数目和开发投资。采用较大的水平段长度，可以获得较高的采收率和较大的采油速度，但成本必然相应地增加，采用较小的水平段长度,可以降低成本，但会影响采油速度和最终采收率。由此看来，对于某一具体的水平井，必然存在一个

[2]

合理水平段长度。本文从采油工程的角度研究水平井段最优长度的确定方法。

1页岩气水平井水平段长度模型

1.1摩擦力对产量的影响许多文献资料上的水平井计算模型可以让我们很容易的算出水平井段单位长度的采油指数（JS），但是这些模型上都有一个共同的缺陷，这个缺陷就是他没告诉我们井筒

[3]

压降是如何影响采油量的。本文利用采油指数的概念来描述水平井筒中的流动，并通过把水平井的计算模型与流体磨阻计算的相结合推导了水平段最优长度的计算模型。

图1描述了页岩气油藏中的一口水平井。

Pe为页岩气油藏的外边界压力，Pw（x）表示沿水平井筒方向坐标x处的压力，则井眼中流动公式可以描述为：

pe-pw（x） q（）=J（） sxsx

L

（1）

）沿着整个井筒进行积分，得到总产油量计算公式：把式（1Qw,fric=Qw,fric=

乙q（x）dx

s

（2）

L

L

p-p（x） =JpL-J乙p（x）dx乙J

s

e

w

s

e

s

w0

L

（3）

如果井眼中流体的压耗可以忽略，那么可以得到

L

Qw,nof=

x=0

p-pp-p（x） dx=JL乙乙q（x）dx=乙J

s

s

e

w,o

s

e

w,o

乙

（4）

上式中：Pw（0）是井眼根部的压力，我们定义Ep为产量误差，

因此这个误差值的产生是由于考虑了水平段压降对总产量的影响。

产量误差值Ep可以表述为：

Q-QEp=w,nofw,fric（5）

w,nof

）和（4）代入式（5）可得：将式（3

L

pe-px,0乙JsL乙-JspeL+Js

Ep=

L

pe-pw,0JsL10

乙p（x）dx

w

（6）

Ep=

乙p（x）dx-p

w

w,o

ew,0w

w,o

（7）

L

Ep=

1

p（x）-p乙乙

乙dx

（8）

ew,0因此，产量误差可以描述为：

Ep=水平段压降）（9

式（9）表明了如果水平段流体的压降可以和油藏压降可比时，那么计算水平段的流体压降将十分重要。

1.2页岩气油藏水平段最优长度的计算根据质量守恒原理我们可以得到：d q（x） =-q（）（9）sxw联立式（2）和（9）我们可以得到：———————————————————————

dq（x作者简介：刘双龙（1981-），男，河南扶沟人，2007年本科毕业于中国地质大pc-pw（x） ）=-Js ）（10w学（武汉），运行长，现从事陆地采油现场生产管理工作。

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价值工程

变电站二次接地网研究

StudyonSecondaryGroundingGridinTransformerSubstation

韩新海HanXinhai

（佛山市诚智工程监理有限公司，佛山528200）

（FoshanChengzhiEngineeringSupervisionCo.，Ltd.，Foshan528200，China）

摘要：本文重点针对变电站二次回路上产生电磁干扰，使接在二次回路上的继电保护装置误动作或遭受损坏的问题，就变电站内敷设独立

的二次接地网进行研究。

Abstract:Thispaperstudiesonlayingindependentsecondarygroundinggridintransformersubstation,aimingatproblemthatelectromagneticinterferencegeneratedinsecondarycircuitoftransformersubstationcausesmisoperationorsufferingdamagetoprotectiverelayingdevicewhichconnectssecondarycircuit.

关键词：变电站；干扰；二次接地网；四控；两管；一协调Keywords:transformersubstation；interference；secondarygroundinggrid；fourcontrol；twomanagement；onecoordination

中图分类号：TM411+.4

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2012）06-0028-02

（b）所示。电势Es等

于屏蔽层电流Is在屏蔽层电阻Rs和自感抗Xs上的电压降，即

Es=IsRs+jIsXs（1）屏蔽层电流所产生的磁通包围着屏蔽层，也包围着电缆芯，这些磁通和外导线产生的干扰磁通方向相反，称为反向磁通，在图1（a）中以实线同心圆表示。根据电磁感应原理，如果屏蔽层电阻为零，这种反向磁通可将干扰磁通全部抵消，即反向磁通在电缆芯中产生的互感电动势Er和干扰磁通在电缆芯中产生的互感电动势Es大小相等，方向相反。设屏蔽层对电缆芯的互感抗为Xm，则

Er=-jIsXm（2）因屏蔽层将电缆芯完全包围在内，故Xm=Xs。从式（1）和式（2）———————————————————————

如果屏蔽层电阻Rs=0，则Es=-Er。但屏蔽层不可能没有电阻，作者简介：韩新海（1955-），男，山东单县人，电气工程师，工程监理，研究方看出，

故干扰磁通在电缆芯中感应的电动势不能被抵消的部分为Es+Er=向为电力工程监理。1变电站二次接地网的由来

由于雷击、短路接地故障、一二次回路操作以及高能辐射等原因，在变电所的二次回路上将产生电磁干扰，使接在二次回路上的继电保护装置误动作或遭受损坏。干扰电压可通过交流电压及电流测量回路、控制回路、信号回路或直接辐射等多种途径窜人设备中。

抗干扰主要有控制干扰源、降低干扰源与敏感设备间的耦合程

接度及提高设备抗干扰能力等三个途径。目前现场主要采取屏蔽、

地、隔离、限幅及滤波等措施来达成抗干扰的目标。

笔者就磁场屏蔽的原理来说明二次接地网的由来。图1是屏蔽层降低电磁干扰的原理图。图中，以虚线同心圆表示干扰源外导线中电流产生的磁通，这些磁通的一部分包围控制电缆芯和其屏蔽层（近似认为包围这两者的磁通相等），称为干扰磁通。它在电缆芯和屏蔽层中感生一电势Es及屏蔽层电流Is，如图1

微分式（10）得：

dqw（x）dρw（x）

=Js2

dx

式（11）两边同乘以dqw/dx，可以得到：

（x）dqw（x）ddqwdρ（x）dqw（x）

=Jsw

（x）dqw（x）1ddqwdqw=Jdpw

s

2

x=L

（11）

x=x

乙dx=-乙

qw=qwqw（x）

qw=0

dqw（x）

姨

w

（20）

2Js

Q

2dpw（x）

JsΔp0 dqw（x）+

（12）（13）（14）

L-x=

dp（x）dqd=2J dq（x）

2w

ws

w

乙

dqw（x）

）=Q，因此因为在井眼根部有q（wx=0

Q

姨

w

（21）

2

s

2Js

Q

（x）

JΔp ）+ dq（xdpw

w

将式（14）积分可得：

qw=qw

L=

qw=Q

=2J乙乙d dqw

2

sqw=Q

qw=qw

dpw（x）

dqw（x）dx

qw

w

（x）

）dq（x =2Jdpdxdqw

2

dqw-q

w

2

qw=Q

sw

Q

利用如下边界条件：

dqwdqw

pe-pw,0 ==-Js =-JsΔp0

dxx=0dxqw=Q

dqw2

2

s

）可以变为因此式（16

dp（x）-JΔp =2Jdq（x） - w

s

w

Qqw

2dpw（x）

JsΔp0 dqw（x）+

Q

（15）

式（22）就是页岩气油藏水平井段最优长度的计算公式。2结束语

在页岩气油藏水平井最优长度的分析中，得到了如下结论：当（16）

页岩气油藏水平段的压降达到一定程度，可以和油藏压降相比时，我们就不能忽略水平段压降对页岩气油藏总产量的影响，通过研究得出在不考虑水平段的磨阻压降时页岩气藏产量的误差为水平段

（17）的磨阻压降除以油藏压降。本文通过利用采油指数的概念来描述水

平井筒中的流动，并通过把水平井的计算模型与流体磨阻计算的相结合推导了页岩气油藏水平段最优长度的计算模型。

dqw（x）

w

（22）

姨

2Js

（18）

参考文献：

dqw

=-利用边界条件qw,x=L=0可以得到：

姨

w

2Js

Q

2dpw（x）

JsΔp0 dqw（x）+

[1]邱中建，方辉.对我国油气资源可持续发展的一些看法[J].石油学报，2005，26（2）：

1-5.

[2]崔思华等．页岩气钻完井技术现状及难点分析．天然气工业，2011，31

（19）（4）：72-75.

[3]范子菲，方宏长，俞国凡.水平井水平段最有长度设计方法研究.石油学报[J].1997；18（1）：55～56.