基于双径向流模型的产能计算及射孔优化技术

应用等值渗流阻力法和双径向流模型,分射穿污染带与未射穿污染带两种情况,推导出各向同性油藏射孔直井的产能公式,考虑了孔深、孔密、孔径、相位、压实带、污染带等因素对产能的影响。在此基础上,根据各向异性油藏渗流理论,得到各向异性油藏射孔直井产能公式。利用推导的公式对射孔直井产能进行参数敏感性分析,结果表明:射孔直井产能随着孔深、孔径、孔密、相位、垂向渗透率等参数的增大而增大,随着压实带厚度和压实程度的增大而减小;各参数在射穿污染带时的敏感性小于未射穿污染带时的敏感性;孔深、孔密、压实程度、垂向渗透率对产能的影响比较大。工程设计时,应优先考虑孔深、孔密,并避免压实损害程度过高,矿场应用时,结合储层物性特征和作业实际需求,选用合适的射孔器材,形成一套具有针对性的射孔优化技术。     

分段射孔水平井产能计算新方法

在Joshi推导水平井产能公式所用模型的基础上引入三径向流模型,采用等值渗流阻力法,分为射穿污染带与未射穿污染带2种情况推导出分段射孔水平井的产能公式,考虑了孔深、孔密、孔径、相位、污染带的半径与污染程度、压实带的厚度与压实损害程度、水平井长度以及射孔段的分布等因素对产能的影响。利用推导的公式对分段射孔水平井产能进行参数敏感性分析,认为分段射孔水平井产能随着孔深、孔密、孔径、相位、水平井射开长度等参数的增大而增大,随着压实带厚度和压实损害程度的增大而减小,射穿污染带时产能指数对各参数的敏感性小于未射穿污染带时的敏感性;分段射孔水平井产能指数对孔深、孔密、水平井射开长度、压实带的压实损害程度、相位、孔径、压实带厚度的敏感性由高到低依次降低。     

射孔水平井产能预测方法

为了预测射孔水平井的产能,在Joshi推导水平井产能公式所用模型的基础上,引入了三径向流模型,采用等值渗流阻力法,建立了孔眼未射穿污染带和孔眼射穿污染带2种情况下射孔水平井产能预测模型,考虑了孔深、孔密、孔径、相位、污染带的半径与污染程度、压实带的厚度与压实损害程度、水平井水平段长度等因素对产能的影响,流动机理更加符合油藏实际。利用所建立的产能预测模型进行参数敏感性分析,结果表明,射孔水平井产能随着孔深、孔径、孔密、相位、水平井水平段长度等参数的增大而增大,随着压实带厚度和压实损害程度的增大而减小,对水平井水平段长度、孔深、孔密、压实损害程度的敏感性较大,对相位、孔径、压实带厚度的敏感性较小;孔眼射穿污染带时产能指数对射孔参数的敏感性比孔眼未射穿污染带时低。工程设计时,应尽量增加水平井水平段长度、孔深、孔密,避免过高的压实损害程度。     

各向异性部分射开直井不稳定渗流理论研究

通过部分射开直井的不稳定渗流理论的研究,可确定垂向渗透率及其相关参数,为油藏动态分析及数值模拟提供可靠参数,因此各向异性部分射开直井的不稳定试井理论的研究具有重要实际意义,尤其对于各向异性底水油藏.但对于各向异性部分射开直井的不稳定渗流问题,国内外关于此问题的研究目前不是十分完善,在建立物理模型时射孔位置大多在油层顶部,不具有一般性,且只考虑上下边界封闭及上边界封闭-下边界定压两种边界条件,不够全面,为进一步完善各向异性油藏部分射开井的渗流理论,在总结文献研究成果的基础上,建立了部分射开直井渗流有代表性的物理模型及数学模型,运用Laplace变换、Fourier变换及Stehfest反演等数学手段进行求解,并对压力及压力导数曲线特征的影响因素进行敏感性分析,为各向异性油藏直井的不稳定试井提供了理论基础.     

水平井射孔参数的数值模拟研究

利用有限元方法模拟水平井射孔产能,预测在不同射孔方式下的产率比.根据水平井钻井轨迹选择不同的射孔方式,在不同的射孔方式下,模拟出各个参数的敏感性大小,同时得出射孔深度对水平井的产能影响最大,射孔深度射穿污染带时,产率比增大较快,其次分别是污染程度、射孔压实程度和各向异性系数.以水平井射孔方式上下四方位射孔为例说明这种射孔方式当相位角为60°时射孔效果最好.     

射孔完井参数对水平井产量的影响

为了系统研究不同射孔参数(污染带半径、孔深、孔密、孔径及射开程度)对水平井产量的影响规律,文中将射孔完井表皮因子模型和水平井产能预测半解析模型结合起来计算不同射孔参数下的表皮因子及水平井产量.分别对不同污染带半径、孔深、孔密、孔径及射开程度的射孔表皮因子及水平井产量进行计算,并绘制各射孔参数与表皮因子和水平井产量的关系...     

射孔油井产能计算模型研究

针对油井射孔后产能计算困难的问题，在认真分析近井地带渗流情况的基础上，将油井射孔渗流区域等效为带有污染带的折算裸眼油井，使油井井筒在油层部位的体积等于所有射孔孔眼的渗流体积和原井眼在油层部位体积之和，污染带圆筒体积等于原射孔弹爆炸后形成的挤压性压实带体积之和。建立了该等效模式的渗流和压力分布数学计算模型，编制了应用软件。利用该模型研究了射孔的挤压性压实带厚度、射孔深度、射孔密度和射孔孔眼半径对油井IPR曲线的影响，并利用灰色关联理论定量分析了各个参数对油井产能的影响程度。     

射孔参数对注水井流动效率的影响

为了研究射孔参数对注水井流动效率的影响，从单因素分析和多因素综合分析两方面研究各因素对注水井流动效率的影响规律。单因素分析表明，当射孔孔眼未穿透污染带时，注水井流动效率影响因素的相对重要度顺序为：孔眼深度、孔眼密度、压实损害程度、孔眼直径、相位角、地层非均质性、压实厚度；射孔孔眼穿透污染带时，相对重要度顺序为：孔眼密度、孔眼深度、压实损害程度、地层非均质性、压实厚度、相位角、孔眼直径。多因素正交分析给出了孔眼未穿透污染带、孔眼穿透污染带及有射孔压实、无钻井污染的理想射孔完井3种情况下的流动效率与各影响因素的定量关系式，可应用于射孔完井方案优化设计。图5表3参13     

西湖凹陷探井射孔参数优化方法

西湖凹陷早期探井由于射孔工艺等原因，导致产能较低，生产未达到预期。对影响早期探井产能的射孔因素进行分析，为进一步上产增储、产能释放提供决策依据。从渗流力学原理出发，考虑双径向流动，建立射穿和未射穿污染带情况下的直井射孔产能计算模型；以该区典型井的储层参数为基础研究射孔参数对产能的影响，并利用室内射孔穿深模拟数据进行射孔参数优化。结果表明，孔深和孔径是影响该区早期探井产能的主控因素，压实带影响次之。XX-1井早期采用的射孔参数未能最大化释放该层产能，通过射孔参数优化后，理论计算其无阻流量从早期测试时的50×10⁴ m³/d增加到80×10⁴ m³/d,增幅达到60%。该方法为决策西湖凹陷早期探井产能释放措施提供了一种研究思路。     

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文章对鄂北塔巴庙地区低压低渗透岩样进行了大量的渗透率试验，获得了盒1段、山1段和太原组岩样的孔隙度、水平渗透率和垂向渗透率的试验结果，为有限元模型中产能预测提供了试验数据。用三维空间有限元法对鄂北塔巴庙地区低压低渗气层进行了大量的射孔完井渗流场模拟研究。分析了射穿污染带深度150 mm的射孔完井，模型参数中可以改变射孔深度、孔径、孔密以及相位角等几何参数，详细分析了大量的射孔孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场以及孔眼内的压力降曲线，获得了低压低渗气层的射孔参数优化结果。根据研究结果，推荐用Φ177.8 mm套管完井，测试层段采用YD-127枪1 m超深弹，孔径13.4 mm，射孔密度20孔/m，相位角采用90°右旋布孔，以及得出了合理的负压设计参数，为鄂北塔巴庙地区气田低压低渗气层提供了最优射孔方案。同时，对于鄂北塔巴庙地区气田低压低渗气层全井段，既要保证最大产量，又要保证射孔孔眼稳定性，最佳理论生产压差建议为10.8 MPa。     

气井非达西流射孔完井的有限元数值模拟研究

根据气井射孔非达西流的偏微分方程和边界条件,通过建立离散化的有限元模型,采用迭代法准确求出各剖分单元的传导系数,获得了气井非达西流射孔完井在不同参数下的产率比和表皮系数。文中全面分析了12个影响因素与气井产率比的关系,讨论了各因素影响的相对重要性层次。研究结果得到的气井射孔规律与油井大不相同,许多规律为首次发现。     

负压射孔的电模拟实验装置及其实验研究

本文提出了一种新的电模拟实验装置及其实验方法。装置解决了对孔眼周围射孔压实带和井壁周围钻井污染带的模拟。在负压射孔条件下,不存在射孔碎屑将孔眼堵死的情况,射孔排布稳定可靠。装置按负压射孔条件下的参数设计,运用数理统计方法安排实验,对射孔深度、孔径、孔密、压实带厚度、压实带损害程度、布孔角度、射孔格式、污染程度、污染深度等九个影响因素开展研究,具有实验次数少,数据处理简便等优点。所得回归公式可预报这九个因素对油井产量的影响,经渗流理论推演,结果可适用于任何均质油藏。     

各向异性油藏定向井射孔完井表皮因子模型研究

基于坐标转换和空间变换,将各向异性空间的地层几何参数和完井几何参数变换到各向同性空间,将得到的各参数经过等效处理后代入到各向同性空间的表皮因子模型,从而推导出适应于各向异性油藏定向井射孔完井的表皮因子计算模型,该模型考虑了储层伤害和压实带效应对表皮因子的影响.用有限元方法验证了该模型的准确性,并应用该模型进行了实例计算.该模型适应范围广,可用于定向井的完井设计和产能预测.     

射孔完井参数对试井理论曲线的影响

射孔完井是石油天然气开采过程中最常用的完井方式之一。对于确定的油气储层,完井方式决定了单井产能大小。一般常用二维裸眼井模型来进行射孔井的试井资料解释及单井产能的确定,但这种方法分析的结果可能存在较大的误差。因此根据射孔完井的特征以及储层渗透率各向异性特征,建立了一种适合于射孔井的三维数值试井模型。利用三维有限元数值方法求解该模型,获得了射孔井的试井理论曲线和压力分布场。通过分析试井理论曲线的特征及压力分布场中的流体三维流动特征,明确了试井理论曲线的6个流动阶段:井筒储存阶段;第一过渡阶段;早期局部径向流阶段;第二过渡阶段;系统径向流阶段;外边界作用阶段。其中,围绕射孔的早期局部径向流阶段是该类井的主要特征。分析了射孔完井参数射孔密度、射孔长度、射孔相位角以及渗透率各向异性等因素对试井理论曲线的影响,为射孔完井设计以及射孔井的试井分析提供理论指导。射孔井的总表皮系数计算结果表明,在一定参数条件下,射孔井可以成为超完善井,深度射孔是提高产量较有效的手段。     

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文章根据射孔完井的渗流特点,利用有限元方法建立了三维单相稳定渗流的数值模型,数值模拟考虑了孔深、孔径、孔密、孔的相位、污染程度和厚度、压实程度和厚度等射孔参数对油气井产能的影响。有限元方程的求解是在曙光１０００ 大型并行机上利用区域分解法进行的,针对计算模型进行了并行算法加速比的研究,给出了不同计算结点的并行加速比,结果表明并行算法的计算速度与串行算法的计算速度明显提高;通过各种射孔方案的计算,给出了各种射孔参数对油气井产能影响的曲线,这些成果对于油气田设计射孔方案具有一定的指导意义。     

射孔水平井产液剖面均衡性影响因素分析

水平井产液剖面的均衡性间接反映了储层动用程度的均衡性,是射孔参数优化设计的重要依据。将源函数方法与表皮系数模型相结合,基于势的叠加原理,建立了各向异性油藏射孔水平井的油藏-井筒耦合模型,该模型可考虑地层损害和射孔等因素对水平井流入动态的影响,并给出了产液剖面和势分布剖面的求解方法。采用该模型分析得到了井斜角、油层厚度、地层原油黏度和垂向渗透率对射孔水平井产液剖面均衡性的影响规律。受井筒各处流态、泄油面积差异以及井筒内压力损失影响,射孔水平井的流量分布呈现端部效应和跟趾端差异,产液剖面呈斜"U"形;端部效应随着井斜角减小和垂向渗透率降低而减弱,随着油层厚度减小和原油黏度降低而增强;跟趾端的流量差异随着井斜角减小及油层厚度和垂向渗透率降低而减小,随着原油黏度的降低而增大。      

裂缝性气藏射孔完井优化设计

用有限元法建立了某构造香二段裂缝性气藏射孔完井的有限元渗流模型，模型中包含地层物性参数及其孔眼结构参数，即包含生产压差、地层原始渗透率、钻井伤害带渗透率、压实带渗透率、裂缝渗透率以及孔深、孔密、相位角和布孔方式等，在分析中可以任意调整射孔结构参数，对裂缝性气藏射孔进行优化设计。文中分析了裂缝面附近渗流压力场以及裂缝面附近孔眼内的流速，得出了孔眼穿过裂缝和孔眼未穿过裂缝时，孔眼内流速的定量变化曲线。同时，分析了理想情况下，孔密分别为16、18和40孔/m时，该裂缝性气藏产量随生产压差的变化关系，并确定出香二段合理的生产压差为15 MPa，为香二段裂缝性气藏的射孔完井提供了理论依据。     

分段射孔水平井产能计算

分段射孔是一种常用的水平井射孔工艺.由于多个射孔段的存在,使得水平井每个射孔段的产能预测变得十分复杂.用Fourier正弦变换、势的叠加原理、三角函数变换、渐进分析求解圆形封闭地层水平井三维拟稳态渗流问题,得到水平井的均匀流量产量模型.通过与直井产能对比,求得水平井拟稳态当量井径,再利用压降叠加原理建立了分段射孔水平井产能计算方法.研究表明,分段射孔时,相同射孔长度下,端部产量最大,而中部井段产量最小;多个射孔段同时投产时,射孔长度对射孔段产量的影响较射孔间距大.水平井射孔时宜采用中间段长、端部段短的不等距射孔方式,以期达到均衡开采或者注入.此方法可以用于确定水平井射孔段分段产量.图3表1参18