热采水平井变质量流与油藏渗流的耦合数值模拟

为真实反映水平井及近井地带的流体流动情况，需要将水平井井筒内的流动与在油藏中的渗流耦合进行油藏数值模拟。假设“微元段”，引用“交错网格”和“等效渗透率”概念，建立了热采水平井井筒变质量流的等效渗流模型；在此基础上提出耦合井筒变质量流与油藏渗流的水平井产量公式，建立了井筒变质量流与油藏渗流耦合的数学模型。利用该模型进行热采水平井开采机理研究，认为：水平井井筒内的压降影响水平井生产动态，忽略压降将使计算的产油量和油汽比偏高；水平井所产油主要来自水平井筒的始端，在一定的油藏条件、水平井参数等情况下，每口水平井都有最优水平段长度。图2表1参5     

水平井简摩擦压降对井产能的影响

水平井筒内的摩擦压降对于水平井的生产动态来说是一个具有支配性的因素，筛管和割缝衬管完井的摩擦压降将会变得尤其重要。对水平井单相稳流系统，综合考虑摩擦损失造成的水平井筒压降和变质量流特点，联立水平井的油藏渗流和水平井筒中的流动，建立了水平井筒存在压力梯度的变质量耦合模型，对模型微分方程进行数值求解。对参数进行敏感性分析以讨论摩擦压降对产能的影响。该模型还可以用于确定合理的水平井筒段长度。     

水平井筒摩擦压降对井产能的影响

水平井筒内的摩擦压降对于水平井的生产动态来说是一个具有支配性的因素,筛管和割缝衬管完井的摩擦压降将会变得尤其重要.对水平井单相稳流系统,综合考虑摩擦损失造成的水平井筒压降和变质量流特点,联立水平井的油藏渗流和水平井筒中的流动,建立了水平井筒存在压力梯度的变质量耦合模型,对模型微分方程进行数值求解.对参数进行敏感性分析以讨论摩擦压降对产能的影响.该模型还可以用于确定合理的水平井筒段长度.     

渗透率非均质对水平井入流规律影响分析

基于水平井段三维拟稳态等效井径模型、水平井井筒变质量流动模型、渗透率非均质拟表皮系数模型,利用势叠加原理及质量守恒原理,建立非均质油藏渗流与水平井筒管流耦合模型,研究分析沿水平井筒渗透率非均质对水平井入流动态的影响规律.结果表明:沿水平井筒渗透率非均质对整个水平井筒入流速度剖面影响显著,对沿井筒不同位置处的压力影响不明显,对水平井产能指数影响显著.该研究对水平井产能预测具有重要意义.     

水平井水平段最优长度设计方法的改进

为解决水平井水平段最优长度设计问题,利用渗流力学理论,对油藏中流体在水平井内的流动进行合理的假设和简化;基于范子菲等人提出的模型,充分考虑了各种钻井费用以及石油价格对水平井水平段长度设计的影响,得到计算水平井水平段最优长度的新模型.同时,在范氏模型中引入产能计算误差的概念,通过实例计算,分析了水平段长度、井内流量、井筒粗裢程度、流体黏度、油藏渗透率、井筒直径对水平井产量及产能计算误差的影响.研究表明,对于确定的油藏,影响水平井产量及产能计算误差的主要因素是水平段长度、井筒粗糙度、井筒直径;对于特定的水平井,影响水平井产量及产能计算误差的主要因素是流体黏度、油藏渗透率和井内流量.图6参14     

考虑井筒压降的水平井产能研究

在水平井实际生产时,井筒流动和油藏渗流是一个相互影响、相互作用的整体,合理描述水平段的流体流动规律和压降关系,对于准确预测水平井产量有重要意义。从水平井渗流机理出发选取底水驱油藏的采油指数和Novy模型,通过体积平衡原理建立稳态条件下水平井筒流动和油藏渗流的耦合模型,对考虑井筒压降的水平井产能进行了研究,对该模型在层流和紊流的条件下进行求解,分析了影响水平井产能的各种因素。     

水平井水平段最优长度设计方法研究

由于水平井水平段内摩擦损失的缘故,如果水平段内压降和油藏压降相当,导致水平段末端压降很小或者为零,这种现象常常出现在高渗透层的低压降生产油藏和生产压差受到限制的锥进油藏。因而研究水平井最优长度设计方法对水平井开发方案设计具有指导意义。本文分三种情况(底水油藏、气顶底水油藏、气顶油藏)建立了油藏内流动模型、井筒内流动模型、水平井水平段最优长度数学模型,在建立模型过程中,考虑了水平段内流动状态(层流、紊流)和管壁相对粗糙度对摩擦损失和水平井产能的影响,最后通过实例计算得到了几个结论。     

水平井变质量流与油藏渗流的耦合研究

针对目前对水平井生产时井筒内流体流动研究的现状及不足,对裸眼完井水平井微元段进行了流动分析,根据连续性方程、动量方程和能量方程,推导了混合压降计算公式,得到了井筒压降计算模型.该模型考虑了摩擦、加速度和井筒壁面流入的混合干扰等因素.建立了稳态条件下水平井筒流动和油藏渗流的耦合模型.实例计算和分析了一口水平井的变质量流动规律,与无限导流模型进行了分析对比,说明了井筒压降对井产能的影响.该耦合模型为描述水平井流入动态、评价水平井产能提供了理论依据.     

等效渗透率在底水油藏水平井数值模拟中的应用

研究了等效渗透率在底水油藏水平井数值模拟中的应用。首先在水平井筒内压力损失计算方法的基础上,依据混合密度、混合黏度与混合速度定义,推导了井筒内两相流动等效渗透率的数学表达式;然后利用等效渗透率将井筒内压降与流速关系改写为达西定律形式,统一了井筒与油藏中运动方程,因此可将井筒处理为油藏的一部分;最后基于达西定律推导了底水油藏水平井开采数学模型,建立了数值模拟方法。实例研究表明,基于等效渗透率的数值模拟能够较好地模拟井筒压降影响下的底水油藏水平井开采过程。     

阶梯水平井产能预测方法

根据质量守恒原理和动量守恒原理,建立了双台阶水平井筒沿程压降模型。通过比产能指数将井筒中的流动与油藏渗流进行了耦合。模型中油藏渗流计算采用JOSHI稳态流动模型,水平井筒摩擦压降计算考虑了壁面流入的影响。并为所建的模型编制了程序,通过实例计算分析双台阶水平井相关参数对产能的影响,认为对于大井眼、小产能水平井加速度压降可忽略,摩擦压降较小,由水平倾角引起的重力压降对产能有较大影响。本文为油藏工程分析和采油工艺分析建立了一种简单、快捷、有效的阶梯水平井产能预测方法。