水平井筒油水两相流压降计算模型

水平井的应用已越来越广,由于其增产效果明显,特别是对于底水油藏,能有效地延缓地水锥进的速度,从而为油田创造巨大的经济效益。以前人们都普遍把水平井视为无限导流,即：从根端段到指端段几乎没有压降消耗。但是随着水平井的技术越来越成熟,大位移水平井开始出现,水平井筒中的压降已不容忽视。对水平井筒油水两相变质量分层流动进行了微元分析,考虑壁面入流对其中油水两相变质量分层流动压降的影响,运用连续性方程和动量守恒方程,得出了水平井筒油水两相变质量分层流动的基本模型和压降计算模型,通过模型求解揭示了在壁面入流条件下沿水平井筒的压降分布。     

油藏-井筒耦合的微小井眼径向水平井流动规律及产能分析

微小井眼径向水平井技术是最近20年来兴起的一项新技术,是指井眼直径小于88.9 mm,井眼曲率半径约为0.3 m的水平井,一般通过高压水射流喷射钻井。由于井眼尺寸很小,钻井成本低,这些优点给该技术的应用提供了广阔的空间,可以对薄油藏、稠油油藏、低渗透油藏、边际油藏等进行有效的开发。文章基于油藏和井筒的耦合模型计算微小井眼径向水平井井眼内的流动规律、压降分布、流量分布,分析了其产能的影响因素以及与常规水平井的异同。     

倾斜井筒气液两相流的模型化方法

倾斜井筒气液两相流动是井筒举升方式优选和生产优化的基础,也是长期以来在理论上没有得到很好解决的一个问题,不能简单采用垂直井筒加修正系数的方法处理。分析国内外研究现状,认为倾斜井筒气液两相流动的流型应分为泡状流、分散泡流、段塞流、搅动流、环流和雾流,综合前人成果给出了各流型在倾斜井筒的存在条件。提出了雾流的特点及其转变机理、泡状流的新管径条件以及段塞流、雾流压降新的计算方法。通过某油田28口油井35井次的井底流压计算结果的应用表明,绝对平均相对误差7.093%,与计算斜井压降的常用的Beggs-Brill和Ansari模型相比,误差较小,能够满足工程计算的需要,且不存在半?验模型的收敛性和区域性的问题。所建立的倾斜井筒气液两相流动模型具有应用价值。     

水平管油气水三相流动规律研究进展

油气水多相混输技术已在海洋和沙漠油田得到广泛应用,开展油气水三相流动规律研究十分必要。由于存在互不相溶的油水两相,其流动特性比气液两相流更为复杂。国内外学者对油气水三相流动规律研究仍未统一认识。本文论述了油气水三相流动中流型划分、压降规律、反相规律研究等方面的进展状况,指出了该研究领域中存在的问题及研究方向。     

水平井筒气液两相分散泡状流流动模型

通过对分散泡状流流型中的分散气泡进行受力分析,考虑了管壁入流或出流的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法。并分别应用气、液两相质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁存在入流或出流对于分散泡状流流型压降的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。     

抽油杆直径对井筒中混合流体压降影响分析

在井筒中,当抽油杆直径改变时,油管与抽油杆间的环形面积发生变化,气液混合密度、持液率、混合物沿管路流动的压降等参数也会发生变化。为研究井筒中抽油杆直径对压降的影响规律,选用Beggs-Brill模型,利用大庆油田采油一厂的生产数据,通过编程对压降进行数值计算。结果表明:随着抽油杆直径增大,重位压降逐渐减小,摩阻压降逐渐增大,总压降先减小后增大,存在最佳抽油杆直径。为抽油机井节能降耗提供理论依据。     

水平井筒射孔完井变质量流动压降规律

影响水平井产能和向井入流剖面的因素很多,水平井筒沿程压降是其中一个重要因素。结合水平井筒生产实际,在大庆多相流试验环道基础上,设计了壁面注入系统和变质量流动试验段,针对射孔水平井筒变质量流动规律进行了单相和两相变质量流动试验研究。结果表明,单相水平井筒沿程压降随注入比变化,并且存在临界注入比,当注入比超过临界注入比时,压降随着注入比增加显著。进一步的数值模拟研究揭示了其中的原因:当超过临界注入比后,射孔孔眼下游出现流动分离,混合压降开始起作用,从而引起压降的显著增加。油水两相变质量流动除了受注入比影响外,还受到含水率变化的影响,在高流量条件下,40%含水率时压降最高,流型为分散流型;低流量下,压降随含水率变化不大,流型为分层流型。该研究结果对完井设计有一定指导意义。     

充气钻井二维传热模型及井筒温度场分布规律

近年来,充气欠平衡钻井已成为美国、加拿大和其他地区的主要欠平衡钻井方式,是解决裂缝或孔隙岩层严重漏失、避免储层伤害问题的重要技术手段。目前在进行充气钻井设计时,大多把地层温度近似于井筒内充气液温度,必然会导致设计误差,因此有必要考虑地层与井筒之间的热传递,研究井筒温度场分布。通过进行地层-环空、环空-钻柱内充气液的径向换热规律和井筒轴向换热规律研究,结合井筒内气液两相流特性,推导充气钻井二维传热模型,最后通过实例计算考察注液流量和注气流量对井筒温度场分布的影响,研究表明井筒中充气液温度随着井深呈非线性分布,环空充气液温度与地层温度间最大偏差的位置在井底处。     

水平井气水两相流型的测井识别实验研究

研究了利用生产测井资料识别开发中后期水平气井内气水两相流型的方法.建立了与井下生产情况相似的模拟流动环路.用包括新型CAT仪器在内的生产测井仪器串,对不同流动条件下的气水两相混合流动进行仪器测量和关井模拟,观测并划分出了实验流型.利用实验数据绘制的图版,反映了流动参数与井下流型的关系,可辅助识别流型;CAT流型成像与实验流型的对比证明,CAT仪器能够识别开发中后期水平井水平段内气水两相流型,非水平段内的流型还需综合流动参数加以识别.     

水平井筒气液两相变质量流动流型转变实验研究

在对水平井筒气、液两相变质量流动的流型转变进行了理论研究,在此基础上,设计并建立了流型转变实验装置,对水平井筒气、液两相变质量流动的流型转变进行了模拟实验研究.在轴向为气、液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的流型转变实验研究,获得了大量的实验数据.根据实验数据修正了理论计算模型,修正后的理论模型计算结果和实验数据吻合很好.     

分支水平井稳态渗流理论及最优井长

针对油藏中分支水平井的稳态渗流问题,基于渗流力学理论,采用全三维方法,导出了油藏稳态渗流与分支水平井井筒流动的耦合模型。用改进的Su方法以及一种新方法计算了裸眼完井分支水平井井筒内的压降,分析和比较了井筒内压力和采油指数的分布情况;同时,给出了考虑经济因素的分支水平井水平段最优长度的计算方法。结果表明,分支水平井的单个分支内的流动情况和水平井近似;由于摩擦因素的影响,分支水平井的水平分支不是越长越好,而是有一个最优值。这些结论可用于实际油藏中分支水平井的设计和产能预测。     

鱼骨状分支水平井井筒流动特征及影响因素分析

应用不稳定渗流理论,得到了鱼骨状分支水平井的压力分布表达式。结合井筒压降模型,建立了鱼骨状多分支水平井油藏渗流的井筒一油藏耦合模型。以胜利油田某区块鱼骨状分支井为例,定量分析了分支点位置、分支夹角、分支长度及分支个数等4个井形参数对鱼骨状井筒流动特征的影响规律。计算结果表明,在分支异侧、非对称、分支点位置靠近主井筒两端、分支角度不小于30°、分支数不少于2支的条件下,鱼骨状水平井的主支单位长度流入剖面更加合理。     

全尺寸射孔完井水平井筒流动压降实验

采用外径139.7 mm的壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒,通过模拟实验研究射孔参数及壁面注入比对各种压降的影响规律。实验结果表明:①随着射孔密度、射孔孔径、射孔相位的增大,壁面摩擦压降和总压降均增大,混合压降减小。②射孔套管出口主流雷诺数相同时,随着壁面注入比的增大,总压降和混合压降均增大。壁面注入比小于临界值(本研究条件下为0.05%～0.10%)时,混合压降小于零;壁面注入比大于临界值时,混合压降大于零。壁面注入比小于0.10%时,加速度压降可以忽略;壁面注入比大于0.10%时,加速度压降随壁面注入比的增大而显著增加。③随着壁面注入比的增大,壁面摩擦压降占总压降的比例逐渐减小,加速度压降占总压降的比例逐渐增大。壁面注入比小于1.00%时,混合压降占总压降的比例随壁面注入比的增大而增大;壁面注入比大于1.00%时,混合压降占总压降的比例基本保持不变。     

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。     

低产积液气井气举排水井筒流动参数优化

苏里格气田气井具有低压、低产、产水、携液能力差等特点,由于井筒积液严重,部分气井出现压力和产量下降过快的现象,制约了气井的正常生产,因此有必要选择合适的排水采气措施来清除井筒积液。然而,排水采气井筒多相流体流动的机理较复杂,目前,排水采气措施的参数(如气举的注气量)设计多是依靠经验或利用较简单的临界携液流量等参数确定的,针对整个排水采气井筒气液流动规律的变化及能量损失的研究较少。文中通过采用数值模拟和实验模拟研究相结合的方法,对苏里格气田低产积液气井气举前后整个井筒气液流动规律进行分析,并根据注气量对井筒压降和气举效率的影响,确定适用于苏里格气田气井气举复产的最优注气参数,为选择合适的排水采气措施提供了理论指导。     

稠油-水两相水平管流流型实验研究

以高粘度稠油和水为工质,将稠油和水先经搅拌罐混合,再由螺杆泵输送进入实验环道流程,在内径为25.4mm、长52m的水平钢质管道中,模拟了稠油油田现场情况。描述了实验流型,并命名了一种新的流型——Ew/o+D(Ew/o)/w间歇流流型,研究了稠油-水两相管流的压降及反相过程,重点探讨了混合流速对反相的影响。研究结果表明,随着混合流速的增大,反相有提前发生的趋势。在含水率为0.35-0.55时,混合流速的增大将直接引发反相。     

稠油油藏水平井井筒压降规律研究

水平井技术已在稠油油藏开发过程中广泛运用,但因稠油黏度较大,水平井井筒压降已成为产能研 究过程中不可忽视的问题。 基于常规水平井产能理论,利用 Joshi 提出的方法将水平井三维渗流场简化 为 2 个二维渗流场,运用保角变换方法以及等值渗流阻力法得到稠油油藏水平井地层渗流模型,同时考 虑井筒变质量流动,建立了地层渗流与水平井井筒管流的耦合模型。 实例分析表明,井筒压降使得水平井 的无阻流量减小了 7.7% ,且稠油油藏水平井井筒压降远远大于常规油藏水平井井筒压降。 敏感性分析表 明,随着水平段长度、幂律指数以及油层厚度的逐渐增大,井筒压降逐渐增大,而随着井筒半径的逐渐增 大,井筒压降则逐渐减小。 本次研究为稠油油藏水平井井筒压降规律的研究提供了新的思路