射孔水平井流动与油藏渗流的耦合研究

建立了稳态流条件下的油藏渗流与射孔水平井井筒流动的耦合模型,分析了射孔完井水平井的变质量流特性.建立射孔水平井井筒模型时,考虑了壁面摩擦和射孔入流造成的附加压降,引入了新的摩擦系数.所建耦合模型把井筒分段,每段含有若干个孔眼,计算量较小.利用耦合模型通过实例分析了射孔参数对水平井产能的影响,其中射孔深度影响较大,其次是射孔密度,相位角影响较小.所建耦合模型为描述水平井流入动态、水平井完井设计提供了理论基础.     

射孔完井水平井近井地带流动模型研究

在进行射孔完井水平井生产段空间数学描述的基础上，采用势叠加原理，建立了封闭边界油藏中射孔孔眼相互干扰的势分布函数；基于油藏向孔眼渗流、孔眼相互干扰、孔眼向井筒的汇流，以及井筒内流动相互影响，结合工程流体力学的多管汇流理论，建立了射孔完井水平井近井地带流动模型；并针对影响水平井产能的射孔参数进行了分析。结果表明，射孔深度对产能影响最大；并非所有油层采用射孔完井时，射孔密度越大越好；水平井产能与射孔相位角的关系与初始相位角有着密切的关系。     

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。     

文卫马地区不同类型油藏提高射孔效率研究

分析了文卫马地区不同类型油藏的储层性质———高渗透疏松砂岩油藏、裂缝性储集层、各向异性地层、低渗透储层、钻井与固井造成的损害带对射孔效率的影响,探讨了孔深、孔密、孔径、相位角、布孔格式等射孔参数对射孔效率的影响。并对如何提高油井产能提出了具体的建议。     

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。     

射孔完井渗流场的有限元分析

为优选元坝地区海相碳酸盐岩气藏射孔完井参数,在充分考虑真实天然气的偏差因子、密度及黏度随压力变化的基础上,建立了渗流数学模型,并利用COMSOL Multiphysics软件进行求解计算,得到射孔完井方式下近井壁的渗流场分布.文中从X平面提取若干条割线,进一步分析各割线处压力的分布特点;然后改变射孔完井的各个参数,建立有限元模型,计算出不同参数下射孔完井的产能比.计算结果表明,射孔完井渗流场中,从供给边界到井底压力为明显的“压降漏斗”趋势,与常规解析解趋势一致.在影响射孔完井产能的参数中,主要是孔深、孔密、孔径和相位角,其中孔深对产能的影响最大,其次是相位角.     

射孔相位对水平井简变质量流压降影响规律

根据相似原理设计的小尺寸水平井筒模拟实验井段不能够同时实现几何相似、运动相似和动力相似,所以小尺寸模拟实验井段与水平井筒实际生产情况存在一定偏差.为了能够真实地反映水平井筒实际生产情况,实验采用外径139.7 mm壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒,设计了3种射孔相位角,主流雷诺数为1 000～20 000,壁面注入比为0.01％ ～ 10％.实验研究了射孔相位角对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律,同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律.研究结果表明:随着射孔相位角增大,壁面摩擦压降和总压降增大,混合压降减小;随着壁面注入比的增加,混合压降和加速度压降均增加.     

水平井射孔参数对压裂起裂压力的影响

水平井压裂起裂压力对压裂施工至关重要,其中射孔参数对压裂起裂压力的影响更为重要.为了弄清射孔参数对起裂压力的影响,优化射孔参数,改进水平井压裂设计,以水平井压裂起裂压力为研究对象,结合井筒应力分布模型,考虑射孔完井水平井的起裂压力,应用江苏油田某水平井压裂施工数据,分析了水平井井筒方位角、射孔方位角、射孔相位角、定向和非定向射孔对起裂压力的影响.研究结果表明:水平井井筒方位角和射孔方位角是影响压裂起裂压力的主要因素.优化出适合江苏油田水平井压裂的射孔参数,即沿着最小主应力的方向布置水平井井筒,采用定向射孔时,射孔方位角为0°～15°,射孔相位角为180°;采用非定向射孔时,射孔相位角为60°或120°.     

用热流场模拟渗流场在射孔完井中的应用

用热流场模拟射孔完井渗流场,建立了射孔完井热流和裸眼完井热流有限元三维模型。用同一种导热率材料来模拟井筒和孔眼,该材料导热率相对于地层模型导热率为无限大时,能模拟整个射孔完井渗流场。根据该模型,研究了射孔深度、有无钻井污染和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场、全井产量及产能比等,为研究射孔完井优化设计、产能预测等提供了新方法,对射孔完井评价也具有实际的指导意义。     

水平井变密度射孔技术研究

射孔是水平井完井的主要方式之一,由于流体在水平井筒内的流动为变质量流,在水平井筒内必然因流体的流动而引起压力损失,主要包括摩擦压力损失、加速压力损失以及混合压力损失。以渗流理论和流体力学相关知识为基础,考虑地层流体和井筒流体的相互耦合作用以及现场的实际需要,对水平井变密度射孔技术进行了研究,推导出以椭圆形泄油面积结合矩形泄油面积为基础的水平井变孔密射孔的油藏渗流模型、井壁入流模型及井筒压降模型,并分析了孔眼密度变化对水平井产量及井筒压降的影响。该研究为油田现场应用水平井变密度射孔完井提供了理论依据。     

水平井射孔参数优化研究与应用

水平井射孔参数优化及产能评价是套管完井水平井工艺设计的重要内容之一。目前常用的水平井产能评价模型由于未考虑井筒压降及完井参数的影响,预测单井产能偏大,同时也无法预测水平井的流入剖面。针对砂岩油藏射孔完井的水平井,应用半解析法,建立了油藏渗流和井筒流动耦合求解的水平井产能评价模型,为射孔参数优化设计提供科学的理论依据。在此基础之上提出了系统的水平井射孔参数优化技术,使油井流入剖面均一,达到水平井段的均匀动用,延缓底水脊进,提高单井采收率的目的。射孔参数优化现场应用效果较好。     

水平井井筒变质量流动压降计算新模型

为了使水平井变质量流压降模型更具合理性和准确性,更有效地分析油井产能和生产动态,通过回顾和分析以往关于水平井筒压降模型的计算理论与方法,利用现有实验数据回归分析建立了一种新的射孔完井压降计算回归模型,该模型能够实现射孔完井孔密、相位角连续变化时综合摩擦系数的求取和井筒压降的计算。通过实例对比分析可以看出,该模型和目前常见模型的计算精度较为接近、计算结果较为合理。该模型的提出可以为进一步改进油藏渗流与井筒流动耦合模型的理论研究提供参考。     

完井方式对致密气藏压裂水平井产能的影响

针对致密气藏储层特征,考虑了常规水平井、垂直压裂水平井在采用射孔和裸眼2种不同完井方式时水平井筒与裂缝的相互干扰情况,运用Green函数Newman积分法,分别推导出各向异性致密气藏压裂水平井在不同完井方式下井筒与储层耦合的非稳态渗流模型,并给出求解方法。实例计算结果表明,在相同储层与施工工艺条件下,常规水平井产能较低,压裂水平井采用裸眼完井方式所获得的产气量仅在生产初期高于射孔完井方式,生产稳定后两者基本一致;产气量随裂缝条数的增加而增加,在非稳态阶段,裂缝产气量相近;在拟稳态渗流阶段,由于裂缝间干扰明显,各裂缝中的产气量沿井筒呈"U"型分布。综合考虑生产技术与经济因素,推荐油田现场采用射孔完井的压裂水平井进行生产,压裂设计时应考虑裂缝干扰影响,适当扩大水平段两端的压裂规模。     

特低渗透油藏定面射孔压裂技术研究与应用

安塞油田长6特低渗透油藏注水开发多年，水驱前缘已经波及储层高渗透带，大量剩余油分布于储层纵向低渗段。为开发低渗段剩余油，采用定面射孔压裂技术，利用定面射孔形成垂直于井筒轴向的扇形应力集中面，引导水力裂缝沿井筒径向扩展，控制裂缝纵向延伸，实现低渗段剩余油挖潜。在研究长期注采条件下的剩余油分布及岩石力学参数变化特征的基础上，模拟分析不同定面射孔相位角下的裂缝起裂效果，根据裂缝融合面积优选出最佳射孔相位角；同时，根据较小应力差条件下的裂缝模拟结果，优化压裂改造参数，控制裂缝高度。安塞油田78口井长6油藏开发中应用了定面射孔压裂技术，平均单井增油量达1.8 t/d，是常规压裂的2倍以上，取得了较好的效果。研究与应用表明，定面射孔压裂技术可为特低渗透油藏低渗段剩余油挖潜提供新的技术手段。      

射孔井产率比及其影响因素数值分析

射孔完井是油田普遍采用的一种完井方式。为了能够更好地研究射孔完井中各因素对射孔井产率比的影响规律,实现射孔工艺优选,建立了包括射孔参数(孔深、孔径、孔密、相位角)、射孔压实厚度和压实程度、钻井污染厚度和污染程度等因素的射孔井产率比计算的3D有限元模型,采用COMSOL软件与MATLAB软件连接编程方法,对290个含有不同参数的模型进行了系统模拟与分析。得到了孔深、孔密、相位角、射孔压实程度对射孔井产率比的影响规律,并能够实现对射孔井近孔眼附近的压力场、速度场和流线规律的研究。结合油田工程实践,提出了计算油田射孔井产率比的简易方法,建立了任意供油半径射孔井与对应的有限元模型之间产率比的关系,为射孔完井产能评价和射孔参数优选提供有效参考。     

砾石充填防砂井产能预测方法

流体从砾石充填防砂井供给边缘到井筒的流动分为4部分：从供给边缘至井筒的平面径向流，射孔孔眼附近的球面向心流，通过射孔孔眼的单向流，由射孔孔眼到筛管的发散流。建立了计算各部分单相渗流的流动阻力数学模型，并考虑紊流对井筒附近流动阻力影响。对模型求解，研究影响产能的敏感性参数。对胜利油田某砾石充填防砂井产能计算的结果表明：按单向流、径向流及发散流计算井筒内流动阻力的结果差别较大，仅用单相流或径向流模型计算井筒内压降有一定误差；防砂井压降主要出现在射孔孔眼内及其附近，孔眼内填满地层砂时孔眼内的压降是总压降的48％，而填满砾石时是总压降的29％，将每个孔眼填满砾石是提高防砂井产能的根本保证。图1表2参10     

三维有限元井筒流人模型——用于优化射孔完井效能的新方法

射孔井的产能受多种复杂因素影响，如射孔孔道深度、套管入口孔径、射孔孔密、相位角及孔道内外的损害程度等，本文介绍了利用三维有限元井筒流入模型评价射孔完井效能的方法。     

射孔完井水平井产能敏感性分析与完井参数设计

针对射孔完井水平井产能预测误差大和完井参数设计考虑因素不全面的问题,建立了三相油藏渗流、井壁入流和井筒管流耦合模型,基于河南油田张店南79-平2井区相关资料进行了计算分析。研究表明：地层原油粘度等储层参数和孔密等完井参数对水平井产能有较大影响,根据参数敏感性分析拟合回归的产能计算公式具有较高精度（平均相对误差4．53％...     

水平井变孔密分段射孔水平段长度优化设计

水平井作为一种高效的油气藏开发方式已得到广泛的应用。目前射孔完井仍然是水平井完井的主要方式,从经济角度考虑,常规的全水平段均匀射孔的完井方式增加了作业成本,同时也不利于近井地带流体渗流场的分布和获取油气最大产量。为此提出变孔密分段射孔的概念,以渗流理论和流体力学相关知识为基础,考虑地层流体和井筒流体相互耦合作用,推导出了水平井变孔密分段射孔的井筒压降模型,以获取最大产量和井筒最小压力损失为目标,优化水平段射孔长度,为水平井开发设计提供依据。     

高压水射流射孔渗流场模型及计算

为计算和对比高压水射流射孔完井与裸眼完井、常规射孔完井的渗流场，在合理假设基础上，建立了井眼附近有限元渗流场模型，裸眼完井的计算结果证明了该模型的准确性。常规射孔完井污染带和压实带对油井产能有非常不利的影响；高压水射流射孔完井可以避免常规聚能弹射孔完井方式伴随的射孔压实带对油井产能的严重影响，并且可以减少钻井污染带对产能的影响；在低渗透率地层，应尽量避免采用常规聚能弹射孔而采用高压水射流射孔完井。图5参10