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。     

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。     

稠油油藏水平井产能预测新模型

不同黏度下稠油室内实验研究结果,证明了稠油流动中存在启动压力梯度,启动压力梯度随原油黏度的增大而增大。考虑水平井三维空间渗流特征和启动压力梯度,应用速度势理论建立了稠油油藏水平井产能预测新的数学模型。应用新模型,对海上稠油油藏水平井产能进行了预测,分析了启动压力梯度对稠油油藏水平井产量和动用范围的影响:启动压力越大,水平井产能越低;启动压力梯度增大了渗流的阻力,减小了水平井的动用范围。     

井筒压降对水平井入流动态的影响

针对实际油藏中的三维渗流问题,利用傅立叶余弦变换以及点线汇和势的叠加原理等数学方法得出了沿井筒的压力分布方程。结合考虑压降的井筒变质量流的管流流动模型建立了地层渗流与水平井筒管流耦合模型,并提出了相应的数学解法。研究结果表明：地层渗流与井筒管流的耦合模型能够全面考虑水平井和油藏的形态及参数影响;摩擦压降是井筒压降的主要组成部分,摩擦压降与井筒半径成反比;随着井筒长度的增加,井筒压降随之增加,但压降增加的幅度越来越小;井筒压降的存在导致水平井筒的入流动态呈U型分布。     

页岩气藏压裂水平井产能及影响因素分析

水平井辅以压裂措施开发页岩气已成为世界趋势,但由于页岩气在页岩基质和人工裂缝中呈赋存状态,且具有独特的渗流性,其产能分析较为复杂。以常规压裂水平井产能研究理论为基础,考虑页岩气藏吸附、解吸作用,气体在裂缝中高速非达西流动以及裂缝与井筒的耦合,利用保角变换方法推导得到页岩气藏压裂水平井产能分析的半解析模型。实例分析表明,水平井筒压降对页岩气藏压裂水平井产能影响较小,产量较低时水平井筒压降可忽略不计,而随着储层厚度、裂缝半长、裂缝导流能力、裂缝条数以及基质内外浓度差的增大,页岩气藏压裂水平井产量逐渐增大,但是增大趋势越来越平缓,最终趋于稳定。因此页岩气开发过程中应优选裂缝参数,以达到开发效果最优化。     

考虑井筒压降的水平井产能研究

在水平井实际生产时,井筒流动和油藏渗流是一个相互影响、相互作用的整体,合理描述水平段的流体流动规律和压降关系,对于准确预测水平井产量有重要意义。从水平井渗流机理出发选取底水驱油藏的采油指数和Novy模型,通过体积平衡原理建立稳态条件下水平井筒流动和油藏渗流的耦合模型,对考虑井筒压降的水平井产能进行了研究,对该模型在层流和紊流的条件下进行求解,分析了影响水平井产能的各种因素。     

阶梯水平井产能预测方法

根据质量守恒原理和动量守恒原理,建立了双台阶水平井筒沿程压降模型。通过比产能指数将井筒中的流动与油藏渗流进行了耦合。模型中油藏渗流计算采用JOSHI稳态流动模型,水平井筒摩擦压降计算考虑了壁面流入的影响。并为所建的模型编制了程序,通过实例计算分析双台阶水平井相关参数对产能的影响,认为对于大井眼、小产能水平井加速度压降可忽略,摩擦压降较小,由水平倾角引起的重力压降对产能有较大影响。本文为油藏工程分析和采油工艺分析建立了一种简单、快捷、有效的阶梯水平井产能预测方法。     

幂律型稠油油藏水平井产能计算新方法

在用水平井开发稠油油藏的过程中,稠油的非牛顿流体特性常常影响着产能预测的准确性。因此依据水平井稳态条件下的渗流特征,推导出了幂律型稠油油藏水平井产能预测新的公式,并通过实例验证了该方法的有效性和实用性。分析表明:流体的非牛顿特性影响着稠油油藏水平井的产量,随着幂律指数的减小,水平井的产量将会减小,当井底流压较大时,产量减小的程度较小,随着井底流压的降低,幂律指数对产量的影响程度增大。     

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.     

水平井分段完井油藏渗流耦合产能预测新模型

随着底水油藏、气顶底水油藏以及其他需要分层开采油藏的大量开发,水平井分段完井工艺得到广泛应用,考虑油藏渗流耦合进行水平井分段后的产能预测研究很有必要。在分析分段完井渗流机理基础上,针对3种常见的油藏类型,根据质量守恒原理和动量定理推导出了水平井分段完井压降模型,运用势的叠加原理和镜像反映原理,求出了三维稳态渗流的势的分布和压力分布,结合分段完井压降计算模型,建立了水平井分段完井的三维稳态渗流耦合产能预测模型。最后根据实例得知,不同油藏类型考虑势的叠加和镜像反映后各生产段压降和流率有很大差异,这说明对于分段完井,考虑油藏渗流耦合才能更好地描述水平井筒压力分布和预测分段后的产量。     

油层中渗流与水平井筒内流动的耦合模型

针对几种常见油藏类型情况,导出了水平井生产时单相原油三维稳态流动的压力分布,并根据质量守恒原理及动量定理导出了水平井筒内压降计算新公式。它考虑了沿程流入对井筒内压降的影响。提出了把油层中的渗流与水平井筒内的流动耦合的数学模型及求解方法。实例计算表明:用此模型计算产能,精度高;井筒内压降对水平井生产动态有影响。当生产井段长度超过某一值后,产量不再随井长增加而增加;沿水平井筒长度方向各段单位长度的采油指数并不相等。     

射孔完井的水平井向井流动态关系

针对几种常见类型油藏（底水驱油藏,边水驱油藏,上、下封闭边界油藏）导出了射孔完井的水平井生产时单相原油三维稳态流动的压力分布,并根据质量守恒原理及动量定理导出了射孔水平井筒内压降计算新公式。建立了耦合油层中渗流与水平井筒内流动的向井流动态关系模型,提出了求解模型的方法。用该模型制作了一口实例水平井的向井流动态关系曲线,并分析了射孔密度对其产量的影响,该模型可用于水平井产能预测及射孔参数优选。图３表１参８（陈志宏摘）     

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。     

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同常规的垂直井相对比，采用水平井开采能够大幅度增加油气井与油气藏的接触面积，改变油气藏中井筒附近区域的渗流方式，降低渗流阻力，进而可以利用较低的生产压差来实现更高的油气产量。因此对于稠油油气藏、大倾角多层油气藏、天然裂缝油气藏、薄油层油气藏、具有气顶或者底水的油气藏以及海上油气田的开采，水平井技术越来越受到人们的关注。在水平井开采中,井筒沿程有流体不断地流入，使得水平井筒中的流动成为一种沿流动方向质量流量逐渐增加的变质量流动。由于油气藏中复杂的地质条件以及水平井段的流动特点，还会出现油、气、水的多相流动，这就使得水平井段内的流动变得更加复杂。水平井筒变质量流动规律的研究是水平井产能预测、水平井水平段长度优选以及水平井完井设计优化等的基础。文章从物理模拟实验及数学模拟两个方面对水平井筒变质量流动规律的研究方法及原理分别进行了介绍，并阐述了该研究领域所取得的最新进展。     

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正确预测水平井产能对水平井开发方案设计、生产优化及生产动态分析具有重要意义。在充分考虑水平井生产特性的基础上，将水平井看成是由若干段线汇组成，把气体在气藏内向水平井的三维稳态渗流与其在水平井筒内的流动耦合起来，建立了气藏水平井稳态产能计算模型，并提出了求解此模型的方法。实例计算表明：水平井筒内的压力损失对其产能有影响，地层渗透率高时，影响更大；水平井每单位长度的生产指数沿水平井段并非处处都相等。该模型稍作改动，就可用于油藏水平井产能预测。     

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。     

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.     

多层合采阶梯井产能计算模型的建立与求解

在阶梯井多个生产段同时对多个油层合采时产能预测难度较大。针对该问题,依据渗流力学、工程流体力学、油藏工程和数值分析有关理论,考虑油藏各向异性、渗流干扰、井筒管流压降和钻完井污染等因素,利用离散化处理方法,建立了阶梯井与薄互层油藏耦合的多层合采阶梯井产能计算模型,分析了该模型具有唯一解的充要条件,给出了求解方法。利用某三层薄互层油藏数据进行了实例计算,分析了井筒径向流率、井筒流量和井筒流压的分布规律,发现阶梯井生产过程中,井筒径向流率分布规律满足高阶偶次多项式,流量分布规律满足三次多项式,流压沿井筒呈抛物线状分布且越靠近跟端下降越快,并认为管流摩阻造成的压降和产量损失不可避免;将利用该模型计算的全井产量与Joshi公式的计算结果进行了对比,发现二者仅相差1.79%。研究表明,建立的多层合采阶梯井产能计算模型的计算结果合理,为相关产能预测提供了新方法。      

低渗透稠油油藏水平井产能计算新方法

依据水平井稳态条件下的渗流特征及宋付权提出的水平井生产时形成等压旋转椭球面的理论,将低渗透幂律流体型稠油油藏水平井的渗流场更加精确地划分为内、中、外三个区域,并分别推导出了各区域内水平井的稳态产能公式。依据区域边界流量和压力相等的原则,建立了关于边界压力的非线性方程组,采用Newton-Raphson方法进行数值求解,最终可求得水平井的产量。通过计算结果与估算最大产量的对比结果证明了该方法的有效性和实用性。对幂律指数、启动压力梯度和水平井井段长度与水平井产能关系的分析结果表明,幂律指数 n>0.8时,各参数对水平井产能的影响较大;n≤0.8时,影响较小。水平井产量和启动压力梯度之间呈线性关系,水平井井段长度不影响水平井产量的变化率,而幂律指数 (n>0.8) 影响水平井产量的变化率。