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。     

鱼骨刺井近井地带流动机理实验研究

鱼骨刺井作为多分支井的一种特殊井型,在国内外油田得到广泛应用,而鱼骨刺井井身结构的复杂性增加了该种井型产能评价的难度。基于水电相似原理,采用电解模拟实验方法,针对不同类型的鱼骨刺井进行了近井地带流动机理的实验研究,描述了鱼骨刺井近井地带势的分布,并分析了分支数、分支角度以及分支距主井筒跟端相对距离等井眼结构参数对产能的影响。实验结果表明:鱼骨刺井生产时主井筒生产段与分支井眼生产段存在相互干扰现象;在主井筒生产段长度和分支井眼长度给定的情况下,随着分支数的增加,鱼骨刺井的产能随之增加,但是增加的幅度逐步减缓;分支角度从0°变化到90,°鱼骨刺井的产能随之增加,90°时产能达到最大。     

鱼骨气井不稳定产能预测新模型

基于气体不稳定渗流理论,应用Newman 乘积原理和Green 函数得到水平气井的压降解析解,结合坐标旋转推导鱼骨分支的压降方程,运用压降叠加原理导出鱼骨气井不稳定产能预测模型,并对模型进行离散化求解。实例计算结果表明:①鱼骨气井产量随生产时间增加而不断减小,后趋于一定值,流动达到拟稳态;②主干井单位长度井筒流量呈现两端大、中间小的趋势,在与分支相交的结合点处最小,分支井段距主干井越远,单位长度井筒流量越大。     

气井非稳态流井筒温度压力模型的建立和应用

国内外围绕井筒温度方面的研究主要集中在稳态流条件下,建立了较成熟的气井稳态流井筒温度、压力计算模型。但气井在生产过程中,由于生产组织和试井测试的需要,对其产量将进行调整,此时井筒管流属于非稳态流,已有的基于稳态流的井筒温度模型不适用于非稳态流的井筒温度计算。为此,通过分析井筒非稳态传热温度变化特征,根据井筒瞬态温度与稳态温度的关系,将任意时间点的井筒温度变化划分为递减、稳定和递增3种类型。采用微元时间段计算井筒温度和压力的思路,对定产量开井井筒温度模型进行改进,提出温度叠加递增井筒温度压力计算方法,并根据杜哈梅的等效叠加原理,提出温度叠加递减井筒温度压力计算方法,建立了气井非稳态流井筒温度压力模型,解决了变流量条件下气井井筒温度、压力的计算问题。通过实例分析对比表明,在气井开井和产量调整初期,气井非稳态流井筒温度压力模型比稳态流井筒温度压力模型计算更加准确,该模型适用于气井生产全过程,应用范围更广,符合生产实际。     

气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究

随着有水气田的开发，产水气井所占比例逐年增加，准确预测气井的携液临界流量和流速对于气井配产及积液判断有着重要的意义，除了寻找适合本气田的预测模型外，还要考虑最大携液临界流量在井筒中出现的位置。为此，通过对携液临界流量和携液临界流速沿井筒分布规律的研究，认为携液临界流量与沿井筒分布气井的产液量有关，其变化直接改变了井筒温度和压力分布。产液量较小时，井筒的温度损失较大，压力损失较小，温度变化对携液临界流量的分布起主导因素，而随着产液量的增加，温度损失逐渐减小，而压力损失逐渐增加，压力变化逐渐成为影响携液临界流量分布的主导因素；携液临界流量沿井筒分布曲线出现的拐点，就是压力变化起主导因素到温度变化起主导因素的转折点；产液量较大时，最大携液临界流量往往出现在井底。研究表明，在计算气井携液临界流量时要算出沿井筒每个位置的携液临界流量值，并以较大值作为气井的携液临界流量。     

水平井筒气水流动规律及影响因素

由于流动方向变化及壁面流体的不断径向入流，水平井筒的气水流动规律与常规直井存在较大差异。在总结前人研究结果的基础上，优选水平井筒气液两相预测模型，并在验证模型可靠的情况下，考虑管壁入流和气液流型变化，改变气量、水量、管径、倾角、轨迹波动、气水入流位置等多个影响因素，对水平段流型、压力分布规律及影响因素进行综合预测分析，为水平气井的生产管理及后期措施优化提供依据。研究结果表明，一般生产条件下水平井筒存在分层流、间歇流和环雾流3种流型，管径和倾角对水平井筒的气、水流型影响最为明显，管壁入流对入流就地井筒流态的影响较小。水平井筒压力损失与气量、水量、轨迹上倾角及轨迹波动起伏程度呈正相关性，而与管径和下倾角呈负相关性。预测范围内，气量、轨迹上倾和管径对水平井筒压力损失的影响最为明显，是水平井筒压降的关键影响因素。随着轨迹上倾角增加，水平井筒压降随气量的变化规律发生明显反转，低气量条件下水平井筒压降随气量的减小而增加，高气量下压降随气量增加而增加。     

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。     

伊拉克H油田Sadi油藏鱼骨井井眼布置方案研究

为有效开发伊拉克H油田特低渗透油藏Sadi油藏,针对该油藏的特征和鱼骨井钻井条件,综合考虑地质、油藏及工程因素,进行了鱼骨井井眼布置方案优选方法研究,以获得既能满足开发要求又能在极限钻井条件下顺利钻井的鱼骨井井眼最优布置方案。以Sadi油藏地质条件和常规定向井钻井能力为基础,确定了鱼骨井主井眼及分支井眼的极限钻井深度;以累计产油量为目标,分析了鱼骨井主要参数（分支井眼数量、分支井眼长度、相邻分支井眼的间距、分支井眼与主井眼夹角）及不同鱼骨井井眼布置方案对累计产油量的影响,确定出累计产油量较高的井眼布置方案;以鱼骨井不同井段井眼轨道的钻井难度,建立相应模型评价了鱼骨井井眼不同布置方案的钻井风险,确定出钻井成本较低的井眼布置方案,最后优选出4分支井眼、分支井眼长730.00 m和3分支井眼、分支井眼长800.00 m的最优井眼布置方案。采用优化的井眼布置方案,累计产油量较高,钻井风险可控,钻井成本低。提出的鱼骨井井眼布置方案优选方法将钻井工程和地质油藏工程紧密结合,为油藏工程师优选鱼骨井井眼布置方案提供了思路,并为其他相似油藏进行鱼骨井井眼布置方案设计提供了借鉴。      

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。     

倾斜裂缝水平井非稳态压力模型

由于地层各向异性以及地应力分布不均匀等因素影响,导致水力压裂裂缝与水平井筒之间并不是垂直关系,但目前压裂水平井非稳态压力模型大部分都是在垂直裂缝前提下建立的。为解决现场实际问题,基于Gringarten源函数应用坐标旋转以及坐标平移原理,建立了任意裂缝与水平井筒夹角的分段压裂水平井压力模型。经计算可知分段压裂水平井油藏渗流过程可分为4个流动阶段,即线性流、第一径向流、双径向流以及拟径向流。计算结果表明,裂缝与水平井筒之间的夹角越小,第一径向流持续时间越短,进入拟径向流时间则越早。裂缝穿透比主要影响压裂水平井早期渗流,当裂缝穿透比小于特定值时会出现纵向径向流,裂缝穿透比越低,则纵向径向渗流持续时间越长。裂缝均匀分布且垂直井筒的压裂水平井,开发后期裂缝之间的产量两两相等。但在含有倾斜裂缝的分段压裂水平井中,由于与水平井筒夹角的影响,开发后期每条裂缝的产量互不相等。     

裸眼系列完井方式下鱼骨井产量模型求解方法

为了向鱼骨井完井方案设计提供必要的理论参考依据,建立了鱼骨井产量稳态耦合模型,以裸眼系列完井方式为核心内容,以微元段法为求解手段,定量阐述完井筛管对耦合流动过程的影响,得到了鱼骨井流压分布剖面和流率分布剖面。经分析认识到,完井筛管管外环形空间储层砂堆积层产生的渗流附加压降影响了油藏渗流,井筒流压和流率分布剖面相对于裸眼完井整体下降,影响程度主要取决于储层砂粒度中值和筛管挡砂精度,同时也受到渗流干扰作用的局部控制;完井筛管尺寸、管壁质量交换效应以及基管孔眼参数影响了井筒管流,使得全生产井段井筒流压分布剖面相对于裸眼完井更加陡峭。通过与经典产量解析模型对比计算,证明了本文模型的合理性。     

稠油热采井全井段热流耦合规律

针对多相流动下稠油热采井注汽过程中耦合机理不明确,开采参数优化不完善的问题,基于气液两相流理论,考虑井筒倾斜影响,结合井筒液膜分布特征,建立稠油热采井全井段气液两相热流耦合模型,分析不同参数对井筒内湿蒸汽热力学性质的影响规律。研究表明:井筒倾斜角小于45 °时,湿蒸汽热力学性质受井筒倾斜程度影响较显著;井筒倾斜角大于45 °后,对湿蒸汽热力学性质的影响逐渐减弱;蒸汽压力、蒸汽温度、蒸汽干度等随井深增大而发生变化,水平段的变化更显著。对辽河油田3口热采井注汽量等参数进行优化,在预期的油井产量条件下,注汽量分别降低了15.3%、16.6%、14.7%,显著降低了热采水平井的开发成本。该研究对指导井口注汽参数优化,提高注汽热效率具有重要指导意义。     

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。     

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。     

同层分支水平气井不稳定产能分析

多分支水平井能够数倍地增加储集层泄油气面积,有效提高气井产量。基于气体不稳定渗流理论,应用Newman 乘积原理和Green 函数,得到与x 轴平行的水平气井的压降解析解,结合坐标旋转,推导出与x 轴成α 角的水平气井不稳定产能方程,进而运用压降叠加原理,导出分支水平气井不稳定产能预测模型。分析结果表明:(1)气藏中分支水平井产量随分支数的增加而增加,但随着分支数的增加各分支间干扰作用加强,产量增加幅度减少,分支数存在一个最优值;(2)根据最优分支数,得到其产量随时间的增加而不断减小,后趋于一定值,流动达到拟稳态。     

多分支井电模拟试验研究

基于水电相似原理,引进高精度测量仪器,设计水平井和多分支井的电模拟试验,由带阻值的井模型证明了井筒内流体流动产生的摩擦压降导致油井产能下降。在此基础上,研究分支数目、分支角度、供给边界、完井段打开程度等参数对油井产能的影响,量化各个分支对多分支井产能的贡献度,描述多分支井等压线分布规律。结果表明,多分支井产能随着分支角度和分支数目的增加而增大,但增加趋势逐渐变缓;多分支井的分支与主井筒之间存在干扰,同侧分支之间也存在干扰;供给边界的大小及与油井的相对位置对油井产量影响较大;在完井段不完全打开时存在最优的完井段分布方式。试验结果为水平井和多分支井的产能计算和形态优化提供了依据。     

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。     

封闭地层有限导流垂直裂缝井压力分析

根据不稳定渗流理论,讨论了封闭地层有限导流垂直裂缝井完整的压力动态表现特征,给出了中期径向流动和晚期拟稳态流动新公式及压力导数曲线准则双对数图。通过实例说明了压力导数曲线准则的应用方法。     

水平气井不稳定产能分析

水平井能够数倍地增加储层泄气面积,有效提高气井产量,准确预测水平气井产能有助于合理开发产层,提高气藏采出程度。基于气体不稳定渗流理论,应用Newman乘积原理和Green函数得到了水平气井不稳定压降解析解。分别用半解析法和解析法对模型进行求解,对比讨论了如何取得合理的均流量点,并分析了水平气井产能随时间的变化规律。研究表明：沿水平井段单位长度井筒流量呈＂U＂型分布,随时间增加,＂U＂型面加深,均流量点从井筒两端向井筒中部移动,最后稳定在一点;根据半解析法得到的均流量点,用解析法对比误差不超过2%,产气量随时间的增加而不断减小,后趋于一定值,流动达到拟稳态。     

复杂断块油田跨断层水平井产能预测及分段长度优化方法——以西非A深水油田为例

布署跨封堵断层水平井是一种有效提高复杂断块油田单井动用储量、减少钻完井投资的开发手段。与常规水平井相比,跨断层水平井的产能预测和分段长度优化需考虑各断块内储层渗透率及厚度差异、封闭断层边界和井筒摩阻等多因素的影响。为综合考虑上述因素,基于势的叠加原理和镜像原理,建立了2种模式下的跨封堵断层水平井沿井筒径向流量分布计算模型,得到了适用于复杂断块油田的跨断层水平井产能预测方法,在此基础上形成了一种快速优化跨封堵断层水平井在各断块分段长度的油藏工程方法,并通过西非复杂断块深水油田的实例验证了模型和方法的可靠性及有效性。研究结果表明：在断块物性和各断块内水平井长度相同的条件下,跨1条封堵断层水平井径向流量分布整体上近似"U"形,而对于跨2条封堵断层水平井,由于两侧封闭断层边界的影响中部断块水平井段的径向流量显著低于两侧断块,以线性流为主要特征;对于复杂断块油田,水平井与断层边界的距离显著影响其产能,跨断层水平井长度相同时,水平井跟端和趾端距离断层边界越近,水平井产能越低,而常规水平井产能预测方法难以考虑封闭断层边界的影响导致其预测结果偏高。