阶梯水平井生产段油藏渗流与井筒变质量管流的耦合模型

随着油气勘探和开发技术的迅猛发展，阶梯水平井作为水平井的一种特殊井型，日益在国内外油田得到广泛应用。基于势叠加原理和镜像反映原理，推导出了薄互层油藏中阶梯式水平井生产段的空间势分布；采用微元线汇理论和动量守恒定律建立了薄互层油藏阶梯水平井生产段沿程压降计算模型。推导出了裸眼完井方式下阶梯水平井生产段油藏渗流与井简变质量管流耦合的数学流动模型，并提出了相应的数学解法。     

考虑表皮的射孔水平井产能评价

射孔水平井中地层流体的流动是符合达西定律的,但水平井射孔工艺、完井方式以及井位等因素的影响,比垂直井复杂。本文将射孔后的流动看成线源,根据Newman乘积原理,用Green函数的方法得到井底压力解析解。在此基础上,将射孔时的地层压实和井壁污染用表皮来表示,并考虑井筒存储,得Laplace空间上的表达,最后用Laplace数值反演得到时空间上的解,利用该解可以有效预测水平井的产能。     

压裂水平井裂缝变质量入流与油藏渗流耦合模型研究

综合考虑了水平井筒完井段生产、各条裂缝长度不等、导流能力不同、间距不等、与水平井筒夹角不等以及关于井筒非对称等因素对产量的影响,建立了压裂水平井裂缝分段入流、水平井筒分段入流与油藏渗流的耦合模型.通过实例计算,揭示了水平井筒完井段及裂缝段的入流和压力分布规律,并对各裂缝的产量进行了敏感性分析.结果表明,在裂缝与井筒交点附近,裂缝入流存在局部极大值,且生产压差最大;裂缝之间的水平井筒完井段入流速度存在极大值,在裂缝与井筒交点处压力变化幅度剧增;裂缝半长对外裂缝产量影响程度深,对內裂缝的影响相反.     

分段变密度射孔水平井底水入流规律研究

分段变密度射孔是目前水平井开发底水油藏非常重要的一类完井方式,而底水脊进模型的分析计算是进行完井优化的理论基础。该文以分段和变密度两类射孔方式下的水平井为研究对象,在稳态产能模型的基础上,结合活塞式驱油原理,建立了精细考虑每个孔眼中的流体流动、井筒压降及避射段影响的底水脊进模型,刻画水脊形态,研究底水突破模式。研究结果表明改变沿井筒方向上射孔密度的分布,可以调节入流剖面形状,跟段密的射孔类型能使入流剖面较均匀,可以用来延长底水突破时间;而水平井筒上布置避射段,单个生产段的底水突破模式与单个水平井类似,并可以进行出水层段的封堵。     

底水油藏水平井水脊高度的计算

开发底水油藏水平井最大的问题就是底水脊进。底水脊进现象的存在制约了水平井的有效开发.该文利用镜像反映和势的叠加原理,给出底水油藏水平井稳定渗流情况下不同时刻和临界条件下底水脊进高度和水脊面距井轴的侧向距离的解析解,同时结合矿场实例给出实际优化水平井最佳井筒位置,其结果和方法对底水油藏水平井油藏工程设计和理论研究具有一定的指导意义。     

致密油藏体积压裂水平井变窜流系数模型研究

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发致密油藏的有效手段。该文针对水平井经过压裂后在主裂缝周围形成的微裂缝密度随着到主裂缝的距离递减变化的特点,基于双重介质模型建立了窜流系数随着到主裂缝距离变化的体积压裂水平井线性流动模型,通过引入Airy函数及Laplace变换求得了模型的解析解,运用Stehfest数值反演技术得到了在实空间中的解,最后对定产量生产时的井底压力动态及定井底流压生产时的产能动态进行了分析。研究结果表明:井底压力及产能动态曲线可分为4个流动阶段,基质形状假设为球形及柱状对结果影响不大;窜流系数最大值越大,总系统线性流就发生得越早,双线性流阶段无因次产能就越大;窜流系数最小值越大,双线性流发生的时间越早,而且持续的时间越长,总系统线性流阶段无因次产能越大。研究结果可为致密油藏压力及产能动态的合理分析提供科学依据。     

床面上直立圆柱绕流问题的湍流模型比较

该文采用RANS方程和RNGk-ε、k-ω以及RSM三种湍流模型进行计算,模拟了床面上直立圆柱周围的三维复杂流场,分析了定床条件下光滑床面和粗糙床面条件下流场的形态,并将计算结果与实验进行了对比.结果表明,这三种模型均能模拟出圆柱周围的流场,但是在结果上有一定的差别.要使k-ω模型较好地模拟床面的剪应力,需要比其它两个模型更密的计算网格.与RNGK-ε,k-ω模型相比,RSM模型能够更好地模拟圆柱附近的速度场和床面的剪应力,但是计算时间往往更长.     

低Reynolds数横向排列双圆柱绕流的POD-Galerkin谱方法数值模拟

该文将恰当正交分解(POD)方法应用到低Reynolds数(Re)二维横向排列双圆柱绕流问题.采用Fluent数值模拟得到Re=90时的流场数据库,在此基础上采用snapshot的方法构造了POD基.基于此POD基,构造了求解二维不可压缩Navier-Stokes方程组的低维Galerkin谱方法.采用该低维数值模拟方法,再现了低Reynolds数横向排列双圆柱绕流的多种复杂流动模式,其结果与已有的高精度直接数值模拟的结果符合较好,而计算量却非常小,显示了POD方法的有效性和优越性.     

近壁圆柱绕流的壁面积沙现象机理分析

针对近壁圆柱绕流过程中出现的在平板壁面积沙现象用数值模拟方法进行了机理分析。应用标准k-ε湍流模型和流函数-涡量法分析了不同间隙比（圆柱与壁面间的距离对圆柱直径之比）下的尾流特性,得到圆柱表面升阻力和平板壁面压强脉动。结合流动显示的染色粒子图方法,进行了详细的分析并提出近壁圆柱绕流过程中在圆柱下游平板壁面形成沙粒线的可能机理。