考虑井筒压降的水平井流速及压力分布研究

针对井筒摩擦和加速度对井筒压降的影响,根据质量守恒定律和动量定理推导了水平井筒内压降计算的基本公式,建立了与油藏耦合的水平井沿程流速与压力分布计算模型.求解该模型可以得到考虑井筒压降的水平井沿程流速与压力分布.研究发现:水平井水平段沿程压力靠近趾端变化较小,靠近跟端变化较大;由于径向入流的存在,使得水平井沿程呈现变质量...     

底水油藏水平井井筒内压力特征研究

为了研究底水油藏水平井开采时井筒内压力特征,建立了井筒管流与油藏渗流的耦合模型:首先根据管流理论,考虑摩阻压降与加速压降,推导出水平井筒内压力损失表达式;依据镜像反映、叠加原理等方法,推导出油藏渗流进入井筒流量表达式;最后根据变质量流性质,建立水平井流入量与压力损失的耦合关系,运用数值方法,求出耦合模型数值解,从而得到水平井筒内压力分布。实例研究表明:底水油藏水平井开采时,井筒内存在压力损失,而且越靠近跟端,压力损失越明显,受此影响,水平井内产液段主要位于跟端位置。随产量增大,井筒压降中加速损失占的比重越大。     

非均匀污染水平井表皮因子确定新方法

水平井井筒附近污染带较直井更加复杂,准确计算水平井表皮因子至关重要。考虑污染带非均匀分布以及各向异性的影响,结合微元法、相似流动替换法和等值渗流阻力法得到一个确定水平井局部表皮因子以及总表皮因子的新方法。实例计算表明,考虑污染带半径沿跟端到趾端为直线递减与凹型递减的组合条件下表皮因子计算结果与不稳定试井结果相对误差最小。参数敏感性分析表明,水平井局部表皮因子以及总表皮因子均随污染带渗透率的增大而减小,而随污染带深度的增大逐渐增大。     

考虑井筒变质量流动水平井产能预测简易算法

为了考虑井筒变质量流动对水平井产能的影响,应用动量守恒定律建立了水平井井筒变质量流动压降控制方程,采用比采油指数描述油藏流体沿水平井井筒的入流规律,应用质量守恒定律将井筒与油藏的流动耦合,建立了水平井变质量流与油藏渗流耦合模型.该模型可计算水平井不同跟端压力时沿井筒压力和产液分布以及水平井产能.运用四阶Runge-Kutta法对模型进行求解.经实例计算表明:该模型计算所得沿水平井井筒流量分布与实测流量分布基本一致,产能计算误差仅为2.75%,无限导流能力假设条件下的水平井IPR曲线为一条倾斜直线,而水平井由于从井筒趾端到跟端压力不断降低,水平井IPR曲线呈向下弯曲趋势,向下弯曲幅度与井筒压降成正比.     

断块油田断层附近水平井产能

针对断块油田断层附近水平井产能预测难度较大的问题,采用离散化处理方法建立了断层附近油藏渗流和水平井井筒管流耦合模型,通过实例计算证明了模型的准确性。改变断层与井筒相对位置发现,井筒与断层平行时径向入流剖面呈"U"型分布;井筒距离断层越近产能越低,且产能降低幅度逐渐增大,当井筒紧贴断层时,产能降低为无断层时的一半。井筒与断层垂直时,远离断层端径向流量高于靠近断层端,且距离断层越近,跟趾端差异越明显、产能越低、产能降低幅度越大。断层附近水平井跟端靶点固定时,建议井眼轨迹垂直且远离断层,该情况下单井产能最高。整体上,井筒到断层距离对产能影响较大,井筒与断层夹角对径向入流剖面影响较大,这对断层附近水平井井眼轨迹设计具有一定指导意义。     

非均质底水气藏水平井井筒流量及压力剖面研究

在非均质底水气藏开发过程中,水平井钻遇不同渗透率的储层是影响水平井井筒流量以及压力剖面的重要因素.以非均质底水气藏水平井渗流理论研究为基础,利用微元法将非均质储层分为若干均质储层,并在每个均质区域考虑储层与井筒耦合的变质量流动,建立了求解非均质底水气藏产量以及压力剖面的半解析模型.实例分析表明,水平井井筒流量剖面随着渗透率分布的变化出现不同幅度的波动,渗透率级差越大,流量剖面波动的范围越大,且水平井钻遇高渗透储层越多,总产量也越大;在水平井井筒跟端与趾端附近,渗透率分布对井筒压力剖面基本无影响,而在水平井井筒中间部分,高渗透储层分布越多,压降越大,反之则压降越小,但整个水平井井筒压降仅为10-4 MPa左右,因此水平气井压力测试只需将压力计下到井筒跟端处.     

水平井与非均质气藏耦合非稳态模型

在非均质气藏水平井流入动态以及产能预测时,点源函数渗流模型与井筒耦合计算过程中会出现不收敛或者收敛速度较慢的现象。针对此问题,基于体积源建立非均质气藏水平井与气藏耦合非稳态模型,根据渗透率的非均质性将气藏划分为不同的区域,通过拟表皮系数表征气藏非均质性,将气藏渗流模型的解与井筒流动模型耦合,并通过牛顿迭代求解。实例计算结果表明：新模型计算结果与Eclipse模拟结果基本吻合,说明建立的模型是可靠的;由于储层非均质性的影响,稳态和非稳态条件下水平井筒流量分布不均匀,且非稳态条件下沿水平井筒流量的分布表现出更强的不均匀性;水平井筒流量分布与储层渗透率分布基本一致,非均质气藏渗透率极差越大,水平井沿井筒流量分布的差异越大。该模型对非均质气藏水平井产能预测和开发方案的制订具有指导意义。     

水平井与非均质气藏耦合非稳态模型

在非均质气藏水平井流入动态以及产能预测时,点源函数渗流模型与井筒耦合计算过程中会出现不收敛或者收敛速度较慢的现象。针对此问题,基于体积源建立非均质气藏水平井与气藏耦合非稳态模型,根据渗透率的非均质性将气藏划分为不同的区域,通过拟表皮系数表征气藏非均质性,将气藏渗流模型的解与井筒流动模型耦合,并通过牛顿迭代求解。实例计算结果表明:新模型计算结果与Eclipse模拟结果基本吻合,说明建立的模型是可靠的;由于储层非均质性的影响,稳态和非稳态条件下水平井筒流量分布不均匀,且非稳态条件下沿水平井筒流量的分布表现出更强的不均匀性;水平井筒流量分布与储层渗透率分布基本一致,非均质气藏渗透率极差越大,水平井沿井筒流量分布的差异越大。该模型对非均质气藏水平井产能预测和开发方案的制订具有指导意义。     

断块油藏中阶梯水平井的渗流特性

根据流体力学和渗流力学的相关理论,考虑阶梯水平井穿越3个独立断块油层的情况,建立了阶梯水平井井筒管流与地层渗流耦合的数学分析模型。在该模型中,对于水平生产段,采用质量守恒原理和微元线汇理论,分析了沿程流入对井筒内压降的影响,导出了阶梯水平井井筒内生产段的压降计算公式;对于各个油层之间的连接段,建立了不同曲率半径情况下的压降计算方法。同时,考虑了阶梯水平井穿越的断块油层具有不同的生产能力,推导并提出了数学模型的求解方法,并编制了相应的计算程序。利用该分析模型,可以求解阶梯水平井井筒沿程压力分布及产量分布。模拟计算表明,阶梯水平井在生产时,产量受各个油层的生产能力和水平井筒的摩阻共同影响,且物性较好的储层在水平井的跟端,物性较差的储层在水平井的指端对开采较有利。     

倾斜裂缝水平井非稳态压力模型

由于地层各向异性以及地应力分布不均匀等因素影响,导致水力压裂裂缝与水平井筒之间并不是垂直关系,但目前压裂水平井非稳态压力模型大部分都是在垂直裂缝前提下建立的。为解决现场实际问题,基于Gringarten源函数应用坐标旋转以及坐标平移原理,建立了任意裂缝与水平井筒夹角的分段压裂水平井压力模型。经计算可知分段压裂水平井油藏渗流过程可分为4个流动阶段,即线性流、第一径向流、双径向流以及拟径向流。计算结果表明,裂缝与水平井筒之间的夹角越小,第一径向流持续时间越短,进入拟径向流时间则越早。裂缝穿透比主要影响压裂水平井早期渗流,当裂缝穿透比小于特定值时会出现纵向径向流,裂缝穿透比越低,则纵向径向渗流持续时间越长。裂缝均匀分布且垂直井筒的压裂水平井,开发后期裂缝之间的产量两两相等。但在含有倾斜裂缝的分段压裂水平井中,由于与水平井筒夹角的影响,开发后期每条裂缝的产量互不相等。     

底水油藏水平井沿程水淹识别

水平井沿程的不均匀见水主要是由地层非均质性和井筒压降所致。利用贝克莱—列维尔特方程和井筒压降方程,针对裸眼完井的水平井,建立了底水油藏水平井井筒变质量流与地层两相渗流的耦合模型,通过该模型可以求解地层中不同渗透率分布时水平井井口在不同时刻的含水率,通过对高渗透带的渗透率、宽度和位置进行敏感性分析,研究水平井见水的影响因素。根据塔河油田某井的实际资料建立地质模型,调节井筒沿程高渗透带位置,绘制了含水率随时间变化的图版,通过与实际含水率变化曲线相比,确定井筒沿程的高含水率位置。结果表明,高渗透带位置是影响水平井井口含水率变化的主要因素,通过井口含水率的变化曲线可以反求高渗透带的大致位置;封堵沿程高含水带,还可有效降低井筒跟端底水脊进程度,从而进一步降低井口含水率。     

稠油油藏双管水平井注汽井筒参数预测新模型

为准确预测稠油油藏双管水平井注汽井筒沿程关键参数,提高水平段地层受热均匀程度,基于双管水平井管柱结构特点,考虑井筒与地层传热影响,建立水平井井筒与油藏耦合数学模型,并采用全隐式有限差分法对其求解。利用该模型对水平井井筒沿程关键参数进行预测,结果表明：新模型最大误差为7.05%,模型准确可靠;随时间增加,井筒蒸汽压力和温度均先上升后下降,而蒸汽干度先减小后增大,且蒸汽压降和温度下降主要发生在长管内;在井筒沿程地层均质、井筒跟端地层物性条件下,长管注汽短管排液相比短管注汽长管排液,地层受热均匀程度可分别提高11.11%和26.74%;当井筒趾端地层物性较好时,短管注汽长管排液均匀预热效果优于长管注汽短管排液,地层受热均匀程度提高了11.76%。该研究为井筒沿程关键参数预测及油藏均匀受热优化奠定了基础。     

考虑生产段表皮因子变化的水平井产能模型

水平井生产段的表皮因子并不是一个固定值,而是沿生产段非均匀分布。针对裸眼完井方式下水平井生产段表皮因子沿程分布进行研究,总结并建立表皮因子常见几种变化模式,将生产段表皮因子沿程变化对水平井产能的影响考虑进产能模型,修正水平井生产段流动模型,并推导出考虑表皮因子沿生产段变化的水平井产能的半解析模型。最后结合现场数据进行应用计算分析,并与现有的产能解析公式进行了对比分析,结果表明,考虑生产段表皮因子变化的水平井产能模型要比现有的产能解析公式计算精度高,更为符合现场实际。     

渗透率非均质对水平井入流规律影响分析

基于水平井段三维拟稳态等效井径模型、水平井井筒变质量流动模型、渗透率非均质拟表皮系数模型,利用势叠加原理及质量守恒原理,建立非均质油藏渗流与水平井筒管流耦合模型,研究分析沿水平井筒渗透率非均质对水平井入流动态的影响规律.结果表明:沿水平井筒渗透率非均质对整个水平井筒入流速度剖面影响显著,对沿井筒不同位置处的压力影响不明显,对水平井产能指数影响显著.该研究对水平井产能预测具有重要意义.     

射孔水平井产能分段数值计算

水平井开采时流入剖面不均匀，传统的产能解析公式或恒生产指数的计算方法难以准确预测其产能。假设地层均质，将射孔完井水平井筒分为多个井简单元段，采用拟三维思想，把流体在三维空间的流动分为垂直裂缝流、近井区径向流和孔眼汇聚流，并考虑地层伤害的影响，建立井简单元段的油藏渗流模型。根据孔眼注入对水平井筒中流体流动的影响，将井筒压力损失分为摩擦损失和加速损失两部分，基于质量、动量守恒原理，建立井筒流动压力损失模型。将油藏渗流与井筒流动耦合计算，开发了应用软件，井壁流入剖面计算结果表明，从水平井筒末端到跟端，井壁注入量逐渐增大；水平井产能计算结果与油井实际产量吻合较好。图1表2参14     

一种预测水平井井筒温度剖面的新方法

通过解释分布式光纤温度传感器(DTS)实时测量的温度和压力数据可以实现井底流动情况的真实还原,水平井井筒温度预测模型是解释测试资料的基础。从油藏渗流规律和井筒流动机理出发,以流体物质平衡方程、动量守恒以及能量守恒为基础,以均质油藏中心的一口水平井为研究对象,建立耦合油藏和井筒模型的水平井热模型,随之迭代求解出特定条件下水平井井筒的温度和压力剖面,在模型求解的基础上分析了产油下水平井井筒温度的敏感性因素。研究结果表明:不同流量、不同渗透率以及不同类型流体对油藏温度分布均有明显影响。对于产单相油的水平井,井筒流入温度剖面与流量剖面以及表皮因子相关,产油量越大或者表皮因子越大,在近井带会引起更大的压力变化,由焦耳汤姆森效应作用进而使得井筒温度升高。     

水平井变密度射孔技术优化及应用

由于水平井水平段物性差异、井斜角变化、水平段内摩擦损失等因素造成水平段开发不均衡。根据渗流力学和油藏工程理论,建立了油藏渗流模型、孔眼紊流模型、水平井井筒流动模型;基于流体的不同流动状态之间边界处压力及流量相等,根据质量守恒方程,建立了油藏—水平井井筒流动耦合模型。并利用油藏—水平井井筒流动耦合模型分析了井斜角、渗透率、水平段距底水的距离、原油粘度对孔密优化的影响。结果表明,井斜角小于等于90°时,从跟端到趾端需增加孔密,井斜角大于90°时,从跟端到趾端需减小孔密;渗透率大的井段,渗流阻力小,向渗透率大的方向降低孔密;距离底水越近孔密差异越大。应用油藏—水平井井筒流动耦合模型对11口水平井进行变密度射孔优化,优化后平均单井初期产液量为32.9m3/d,产油量为29t/d,平均单井累积增油量为5246t,与2008—2009年投产的同类型相邻油藏水平井相比,平均含水率上升速度减缓,开发效果有所改善。     

稠油油藏水平井热采非等温流入动态模型

将常规油藏水平井三维稳态势分布模式引入到水平井蒸汽吞吐开发油藏,以Marx_Langenheim加热理论为基础,把水平井筒处理成由若干个流量、温度不等的微元段线汇组成,建立了非等温油藏内渗流与水平井筒内变质量变温度管流耦合的流入动态模型.利用该流入动态模型,可以计算水平井注蒸汽后的地层参数,也可以模拟计算水平井筒在不同温度分布剖面下的产量和压力分布,分析流入动态的诸多影响因素,从而为优选采油参数提供了依据.计算实例表明:蒸汽吞吐水平井的流入动态受水平井筒的非等温状况影响较大.水平段首、尾两端温差越大,水平井筒压降就越大,产能也越低,水平段产量分布的对称性变差,指端产量远低于跟端产量.     

考虑井筒压降的稠油油藏水平井产能研究

为了明确井筒内流动对产能的影响,建立了考虑井筒压降的稠油油藏水平井产能预测方法。首先将水平井离散成N段,针对宾汉流体型稠油,依据等值渗流阻力理论,综合保角变换、叠加原理等方法,推导出考虑启动压力梯度的微元段上流入量表达式;然后根据动量平衡原理,考虑摩擦阻力与加速阻力,推导出微元段上压力损失表达式;最后根据变质量流性质,建立水平井流入量与压力损失的耦合关系,运用数值方法,得到耦合模型数值解,求出水平井产量。实例研究表明:稠油油藏水平井开采时,井筒内存在明显压力损失,使水平井产量降低,这种影响随启动压力梯度与原油粘度增大而降低。     

水平气井酸化后产能研究新方法

水平井酸化工艺已在气田开发过程中广泛应用,但由于水平井渗流模式以及井筒附近污染方式的特殊性,酸化后地层渗流将变得更加复杂,因而酸化后的产能研究显得至关重要。以水平井周围污染带以及酸化带的非均匀分布为基础,将水平井酸化后井筒附近复合区域划分为若干个均质区域,利用相似流动替换法得到一个水平井酸化后表皮因子计算的新方法,同时考虑井筒压降,建立了水平井酸化后地层渗流与井筒管流的耦合模型。实例分析表明,酸化后水平井产量大大提高,且随着气层厚度、酸化带渗透率以及酸液作用距离的增大,增产倍比逐渐增大,而随着污染带渗透率以及泥浆浸入半径的增大,增产倍比则逐渐减小。