裸眼完井分支水平井井筒压力分布理论研究

根据水平井筒内单相变质量流特点，考虑影响井简压降大小的各个因素，利用质量守恒定律、动量定理以及管流摩阻公式，建立了水平井简压降计算模型。把井筒压降计算模型与油藏三维渗流模型耦合起来，可以得到井筒中的压力分布。通过对分支水平井井筒压力的初步研究，建立了井筒压力分布求解模型，得出了一些有益的结论，为进一步的研究打下坚实的基础。     

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。     

页岩气水平井全井筒临界携液流量模型

目前的临界携液流量模型均未完整反映页岩气井的复杂井身结构和返排液量变化特征,无法准确预测页岩气水平井积液。为此,通过对液滴动力学和能量分析,综合考虑井筒产液量、液滴变形和造斜率变化引起的液滴能量损失,建立了页岩气井全井筒临界携液流量模型。根据最大稳定变形液滴能量平衡关系,确定了最大稳定变形液滴长轴长度;选取了适用于页岩气水平井的曳力系数和表面张力公式;根据误差分析优选了Mukherjee-Brill两相流模型计算页岩气水平井井筒压力分布。实例分析表明,与现有临界携液流量模型相比,新模型对于页岩气水平井的积液预测符合率最高,预测精度达92.3%。新模型可以准确预测积液井和接近积液井,对不积液井的积液预测精度也能满足现场应用要求,可以有效指导页岩气井积液判断与排采工艺选择。     

页岩气水平井套管偏心条件下注水泥全过程压力动态预测

某油田二叠系山西组页岩气水平井注水泥过程中易出现漏失和溢流等复杂问题,严重影响固井质量,现有套管居中条件下井筒压力计算方法难以满足井筒压力精确计算要求。亟需建立一套考虑实际井下工况的注水泥全过程井筒压力计算模型来准确预测、实时评价井筒压力分布特征,以确保固井安全与提高固井质量。考虑套管偏心工况下注水泥过程中多种流体注入对井筒静压和循环摩阻的影响,引入偏心环空摩阻压降修正系数,建立了考虑套管偏心条件下注水泥环空流动计算模型,结合计算A井套管偏心数据,分析了套管偏心对环空压力的影响。结果表明,套管偏心条件下环空摩阻压降比同心环空降低了22.7%～33.42%,套管偏心条件下压力计算模型的预测值与实际泵压吻合度高,计算误差在1.37%以内,采用该计算方法确保了注水泥施工过程中的压稳不漏原则。验证了建立的注水泥全过程压力预测模型与计算方法的准确性,成果对低压易漏地层固井施工具有重要指导意义,避免了井下复杂情况发生,确保固井施工安全。     

考虑表皮影响的底水油藏水平井流动分析

考虑变表皮系数的影响,建立了水平井井筒与底水油藏的耦合模型,可应用于非稳态和稳态流动阶段。给出了模型的求解方法,并编制了相应的计算机程序进行了实例计算。结果表明:底水油藏水平井非稳态流动阶段持续很短时间便进入稳态流动阶段;由于摩阻和加速度的影响,井筒内存在一定的压力降,与摩阻压降相比,加速度引起的压降较小;忽略井筒压降的井筒流量分布误差非稳态阶段比稳态阶段要大;表皮效应对井筒流量分布有一定的影响,随着表皮系数的增大可以使井筒流量分布更加均匀;表皮系数沿井筒变化时,井筒流量分布的均匀性比定表皮系数时差。      

气井井筒气液两相环雾流压降计算新方法

气液两相环雾流是气井生产中最常见的流型之一,正确预测其井筒压降是气井节点系统分析、生产动态预测的重要基础。从环雾流气芯-液膜分相流结构出发,建立了环雾流压力梯度方程;其中持液率计算综合考虑了液膜及液滴的影响,通过引入Henstock & Hanratty无因次液膜厚度关系式,导出了液膜厚度计算显式方程,基于液滴沉降与液膜雾化的动态平衡,导出了适用于气井低液相雷诺数条件的液滴夹带率关系式;摩阻计算考虑了液膜与管壁的剪切应力,最终采用龙格库塔法迭代求解井筒压力。利用国内外91井次气井测压数据评价表明,新模型提高了凝析气井和产水气井井筒环雾流压降预测准确度,优于传统的均匀流模型和分相流模型,而且能够获得液滴夹带率、液膜厚度等特性参数,为油气田开发提供技术理论支持。     

基于Beggs&Brill模型的油田水力集输半径分析

带倾角的多相流管路工况复杂,集输半径不能根据经验直接获取,为此需建立完整的集输半径计算模型。基于流态划分的油田集输半径确定主要包括压降公式的选用、流态确定、摩阻系数的计算、截面持液率方案选取。常用的BeggsBrill压降公式没有直接的流型计算方法,采用改进的Barnea流态公式结合修正后的BeggsBrill持液率计算公式来弥补。以某油田集输管网为例,运用此方法得出的带倾角管路集输半径与约束条件下的实际集输半径基本相符。     

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.     

非均质气藏考虑压力计位置的产能方程校正方法研究

为了消除压力计位置对非均质气藏产能的影响,提出了压力计下入的位置或者压力的校正位置应该是地层系数为总地层系数的一半时的井底深度鼠处而不是储层中部,并且将压力计位置的井底压力校正到井底深度风处的压力,发现校正后的压降由重力压降和摩阻压降组成,并在此基础上推导了对压力校正到‰处的产能方程。从校正的产能方程发现,重力压降的影响并入到了井底流压中,而油气在井筒中的流动摩阻压降系数的影响并入到系数曰上。与压力计处于储层中部时产能方程相比,推导产能方程系数4没变,但是系数B由地层中的非达西系数和井筒中的摩阻压降系数组成。如果没有考虑方程的校正,当压力计处于储层上部时,生产压差偏小,摩阻压降增大,会使得系数口减小甚至可能出现负斜率,最终会高估了气井的产能;当压力计处于储层下部时,生产压差偏大,摩阻压降减小,使得系数B增大,最终会低估了气井的产能,这与该文的模拟结果是一致的。提出了考虑压力计位置影响的试井资料处理方法,该方法能够很好的评价气井的产能。     

水平井均匀流入剖面下的射孔密度分布确定的新方法

水平井生产时,由于水平井段井筒流动摩阻的存在,使得水平井筒各处相对地层的压力差不相同,从而造成沿水平井筒供液能力的不同,通过改变水平井段上、下游射孔密度分布,调节总的流动阻力,降低因井筒流动摩阻所造成的水平井段中、底部采出程度偏低,改善产液剖面,实现油层均匀供液,提高水平井开发效果.文中将水平井射开井段划分为若干个小段,将多孔介质渗流压降和射孔孔眼附加压降进行迭加,根据达西沿程阻力公式导出了水平井不同射开井段处射孔密度分布递推公式.新方法应用表明靠近水平井段下游端处的射孔密度要低,靠近上游端处的射孔密度要大,这样才能保证流体均匀流入.     

稠油井生产井筒压降梯度特点分析

以稠油井筒传热模型和实验得到的不同温度、含水率时的井筒混合液粘度关系式为基础,利用均流模型下的波特曼-卡蓬特方法建立了井筒压降模型。该模型主要适用于油-水两相且油水混合液粘度范围小于10000mPa·s的稠油油井。利用该模型对实例进行分析计算,结果表明:当井口温度为25℃时,越接近井口摩阻压降梯度越大,总压降梯度也越大;当井口温度为80℃时,整个井筒内的摩阻压降梯度和总压降梯度变化均不大,相当于稀油生产。利用该井筒压降模型计算出的值与实测结果误差较小,能够有效计算稠油井井筒压力分布。     

水平气井气-水-油三相流动压降模型

准确预测气井井筒压降是进行产能预测、排水工艺设计的技术关键,气井低产气量时的搅动和产凝析油的特征使得目前工程常用压降模型的运用受到很大限制。为此,开展了气-水-油三相管流实验,定性分析了气相表观流速、液相表观流速、含水率和倾斜角对井筒持液率的影响。分析结果表明,持液率与气相表观流速呈对数关系,持液率与液相表观流速呈线性关系,而持液率与含水率和倾斜角呈二次项关系。基于实验数据,选择无因次准数,建立了新的预测水平井气-水-油三相流动的压降模型。采用压降数据对新模型进行了验证,结果表明,与常用工程压降模型相比,新模型精度最高。该研究成果对水平气井的高效开发具有重要的意义。     

考虑摩阻损失的水平井长度优化

井筒压降会影响水平井的产能,传统的水平井产能公式不考虑井筒压降。为了得到井筒的压降方程,把水平井水平段看作水平管路,并且假设地层流体均匀流入井筒,利用伯努利方程得到管路任意两个断面之间的摩阻损失,进而得到层流和紊流条件下井筒中的压力梯度,经过积分得到水平井跟部和趾部之间的摩阻损失。根据Joshi公式得到水平井在水平面和垂直面上的摩阻,再结合井筒中的摩阻,利用等值渗流阻力法便可得到水平井在层流和紊流条件下的产能公式,最后优选出水平段的长度。     

肇州油田水平井水平段压降计算及测试

水平井水平段的流动为变径入流量的变质量流动,根据动量守恒方程建立了水平段流动的压力梯度基本方程;通过不同位置的采液指数变化,表征水平井筒中的流动与油藏渗流的耦合,考虑孔眼入流情况下的管壁摩阻系数,建立了一套系统的水平井水平段压降计算模型及方法。水平段压力损失由摩阻压力损失、加速压力损失、混合压力损失以及势能压力损失等四部分组成。对肇州油田州62-平61井水平段压降进行了计算,并在相同生产条件下进行了测试,计算值与实测值误差6％。计算表明,肇州油田9口水平井的水平段总压降大约在0．048～0．26MPa。     

多个连通缝洞体的酸压水平井产能预测

由于缝洞型储层储集空间的特殊性,不能应用均质油藏的渗流理论来预测水平井产能.在假设基质不具备储集能力的前提下,从油藏物质平衡基本原理出发,建立了适用于缝洞体系的产能预测模型.该模型不但考虑了缝洞体系通过酸蚀裂缝与水平井井筒连通并向井底供液,还考虑了流体在水平井井筒段流动存在摩阻压降和加速压降的情况.从180 d的模拟结果可以看出:在生产初期,考虑水平段压降的日产量与实际产量相近;而不考虑压降时日产量比实际产量增加了3%左右.表明该模型可为准确预测缝洞体酸压后产能提供参考.     

水平井流动特征影响因素分析

根据水平井井筒压降理论分析了各类压降的影响程度以及井身结构参数和产量对水平井筒摩阻压降的影响程度,水平井筒压降以摩擦阻力压降为主。井筒摩阻压降与水平井产量的平方、水平段长度呈正比关系,与井筒内径的五次方成反比关系。利用数值模拟技术研究了储层物性和完井参数对水平井流动特征的影响,结果表明储层渗透率非均质性是影响水平井流动特征的最主要因素,对饱和度场的影响亦十分显著。在进行水平井射孔设计时,必须综合考虑,使得井筒内流量的分布合理和水驱前缘推进均匀,保证水平井取得理想开发效果。     

稠油油藏多薄层纵向缝压裂井产能计算模型

对于裂缝性多层稠油油藏采用水平井压裂纵向缝能够实现有效增产,为分析压裂井在产生纵向缝后的产能,考虑流体在压裂裂缝和水平井筒的变质量流动,以及水平井筒内摩阻压降、加速度压降及井筒内流体流态变化,建立了储层、裂缝渗流与水平井筒流动耦合的纵向缝压裂井产能预测模型。结果表明:对于已知油藏规模、流体粘度及裂缝导流能力下对应有唯一的压裂井比采油指数;纵向缝内压力垂向上呈台阶状分布,储层物性越好层段对应裂缝内压降越大;裂缝导流能力对产能影响较小;原油粘度对采油指数影响较大,降低原油粘度可大幅提高比采油指数。     

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。     

速度管排水采气井筒压降模型的评价及优选

准确计算速度管中气液两相流压力降,是速度管排水采气工艺优化设计、生产动态及排液效果分析的基础。文中以Orville Gaither 1963年以天然气/水作为实验流动介质,在管径25.4,31.75 mm速度管中测试的单相液流、气液两相流的实验数据为基础,首先优选了摩阻系数计算方法,其次对速度管中气液两相流的压降模型进行评价和优选,最后利用大牛地3口水平井速度管流压测试数据进行了验证。利用单相液流测压数据进行摩阻系数优选表明,AGA方法计算结果与实际情况最吻合,误差最小(压降平均绝对误差为22.37%);8个常用气液两相管流压降模型评价表明,Gray模型准确性最好,其次为Ansari模型。这为速度管排水采气井优选出了可靠的两相流压降计算模型,有助于提高工艺设计及排液效果诊断水平。     

井筒与油藏耦合作用下的底水驱油藏水平井非稳态产能预测

在段永刚等人提出的井筒与油藏耦合作用下的水平井产能预测数学模型的基础上 ,借鉴H .Cinco等人求解有限导流垂直裂缝压裂井压力动态的计算方法 ,建立了井筒与油藏耦合作用下底水驱油藏水平井非稳态产能预测模型 (其中 ,油藏模型为底水驱无限大油藏 ,井筒模型中考虑了流体摩阻、动量变化、井筒壁面流入的混合干扰等因素的影响 ) ,对该模型进行迭代求解可以获得定产量条件下井筒流率分布、井筒压降分布等重要信息。