水平井井筒温度场模型及ECD的计算与分析

因水平井钻井液安全窗口较窄,所以准确预测水平井井筒循环温度对井底压力控制、安全快速钻进有很重要的意义。在常规钻井井筒温度计算理论和模型的基础上,根据传热学的基本原理和能量守恒方法,建立了包括垂直段、 造斜段和水平段的水平井井筒循环温度预测模型, 并用实测的井筒温度对模型预测结果进行了验证, 误差仅为 0.6%。通过计算分析得出,在水平段较短时,环空内钻井液最高循环温度位置位于水平段起始处或在造斜段末端处 ;当水平段较长时,环空内钻井液最高循环温度位置位于水平段,并随着水平段的延伸逐渐接近井底 ;水平段起始处的 ESD 将逐渐降低,ECD 沿着水平段逐渐升高,在钻头处（即井底）最高。      

水平气井全井段气水两相流动数值模拟分析

水平井井筒内气水两相流动规律和积液过程与直井差异较大.为明确水平井气水两相流动规律,建立水平井积液识别方法,利用相似原理,建立水平气井全井段气水两相流动理论计算模型,应用多相流模拟软件对水平井积液过程进行数值模拟分析.结果 表明,水平井积液后水平段的压力损失较小,积液易堆积在造斜段,影响产能.对复杂完井段持液率影响因素...     

气井井筒温度、压力与积液综合预测模型

气井积液是产水气藏开发设计和气井生产管理面临的重要问题,但目前对气井流动机理与携液预测还存在争议。从气液两相流的基本流动机理出发,建立了考虑液滴变形和井斜影响下气井井筒的流型、温度、压力与携液综合预测模型,并用实际井数据对模型进行了验证。结果表明,所建模型可用于直井、斜井和水平井的产水气井井筒温度压力预测,预测误差小于5%;在环雾状流动情况下,井筒内液体以液滴和液膜的形式被完全带出井口,不会出现井筒积液;对常规垂直气井,利用井口数据便能判断气井积液情况,Turner模型计算气井携液临界值较实际值偏大,李闽模型计算结果明显偏小,建议采用彭朝阳模型计算气井携液临界值;对斜井和水平井,则需要同时考虑液滴变形和井斜的影响,水平井近水平段携液临界流速和流量明显较垂直井段小,而造斜井段携液临界流速和临界流量随井斜角的增大先增大后减小,在井斜角为30°~60°之间达到最大值,因此造斜井段是气井积液判断的重点部位。     

水平井积液机理初探

室内采用透明玻璃管建立水平井模拟实验装置,进行多组常规低压实验,实验结果表明水平井携液能力仅为直井的1/3~1/2,水平段流体分层流动,造斜段气液滑脱严重为气井携液能力下降主要原因;水平段积液聚集在油套环空,更利于气井排液;积液主要分布在水平段低部。加注表面活性剂,可提高携液能力。     

稠油水平井注蒸汽热采时加热深度的确定

通过对垂直井、斜直井井筒温度分布规律的研究，推导出水平井注蒸汽热采时井筒温度分布的理论模型，并进行了解析求解，依据油品性质（包括地层热物性参数），计算出了不同产量、含水量，不同油层条件下的井筒温度分布，从而确定出油井在不同条件下的加热深度。     

水平井蒸汽吞吐三维静态温度分布计算模型

三维静态温度分布的计算是依据稠油油藏导热特性,结合井温测井资料及水平井筒微元导热机理分析,并合理假设油藏条件,建立油层三维导热柱状温度分布模型,采用差分方程径向与轴向先分离再结合的方法进行整合,再使用不完全LU分解和ORTHOMIN加速方法对数学模型进行求解。利用该模型分析稠油热采水平井三维导热机理,计算热采水平井焖井地层网格的温度分布差异,计算水平井蒸汽吞吐静态三维温度场,为最终优选注采参数及提高最终采收率提供依据。     

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。     

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.     

考虑井筒压降的水平井流速及压力分布研究

针对井筒摩擦和加速度对井筒压降的影响,根据质量守恒定律和动量定理推导了水平井筒内压降计算的基本公式,建立了与油藏耦合的水平井沿程流速与压力分布计算模型.求解该模型可以得到考虑井筒压降的水平井沿程流速与压力分布.研究发现:水平井水平段沿程压力靠近趾端变化较小,靠近跟端变化较大;由于径向入流的存在,使得水平井沿程呈现变质量...     

大牛地气田水平井携液规律及排液对策研究

针对大牛地气田低渗致密气藏水平井生产中井筒积液问题,文章研究了水平井携液理论、井筒流动规律,分析了水平段、造斜段、垂直段流动状态对积液的影响,提出了水平井积液的判断和计算方法,结合大牛地气田水平井的压裂规模、完井方式以及各种排水工艺实施难易程度和投资成本等因素,优选出了目前适合于气田的水平井排水工艺为优选管柱、泡沫排水、邻井高压气举或这几种工艺的组合应用,并通过现场应用及取得的成果,为其他气田的开发提供技术支撑。     

侧钻水平井钻柱摩阻力分析

建立了考虑井壁弹性及钻柱接头影响的侧钻水平井钻柱摩阻力模型,给出了受弹性井壁约束钻柱的三弯矩方程及其数值解法;数值计算表明钻压、井身曲率、地基弹性、钻柱刚度、长度、钻柱与井壁间摩擦系数等因素都影响摩阻力的大小及分布,对于侧钻水平井而言,井身曲率的影响更为显著;该方法可适用中短半径水平井的摩阻力分析,供实际钻井作业参考。     

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。     

预测弯外壳导向钻具钻井造斜技术

预测弯外壳导向钻具钻井造斜率，合理控制井身轨迹，在定向钻井施工中非常重要，掌握导向钻具的结构参数和造斜能力，是定向钻井成败的重要因素。文中分析了单弯单稳定器导向钻具和同向双弯单稳定器导向钻具的钻井施工设计原理，指出为提高弯外壳导向钻具钻进时的“自由状态”造斜率，应增大弯角与缩短拐点至钻头底面距离，设计中应考虑钻头长度，增大拐点上部稳定器位置和建议把弯外壳单稳定器导向钻具设计成对称状态等。     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。     

定向井随钻距离图的绘制和应用效果分析

在柱状靶区定向井施工中，运用随钻距离图有利于提高井眼轨迹的控制精度。文中主要介绍了随钻距离图的基本原理、绘制方法和应用结果。该方法也可以应用于直井、一般定向井和水平井钻井的井眼轨迹控制。     

水平井采油指数预测研究

由于水平井水平段井筒摩擦的存在,长水平井的产能不随水平段长度的增加而按比例无限制地增加,因此提出一种新的方法来预测长水平井在考虑井筒摩擦损失时的采油指数,该模型考虑水平井井眼附近地层的损害。研究表明,水平段长度存在一个临界点,使得井筒压降梯度突然增大而采油指数增长率突然减小。此研究可以为水平井现场设计提供理论依据。     

水平井筒内压降对水平井向井流动态关系的影响

建立了考虑水平井筒内压降影响的水平井向井流动态关系模型,为油藏工程和采油工程预测水平井真实的向井流动态关系提供了必要的手段。通过实例计算,分析了水平井筒内压降对水平井向井流动态关系的影响。分析表明:当水平井筒内压降较大时,即使油层和整个水平井筒内全部为单相原油流动,水平井的IPR曲线也不再为一条直线,而是一条曲线。井筒内压力损失越大,单相液流IPR曲线的这种背离直线的现象越明显;对于有底水或气顶的油藏,应适当增加水平井筒直径,以降低水平井筒内压降,从而延缓底水或底气的锥进。     

连续管水平井冲砂洗井水力计算研究

连续管冲砂洗井技术在水平井的应用由于砂粒运移模型复杂化而受到限制,拟建立实用的连续管水平井冲砂洗井水力计算模型,得到采用砂粒粒径范围来判断的竖直井筒砂粒沉降末速度计算模型,并指出应考虑颗粒群干扰沉降影响。同时,还探讨了连续管水平井筒临界携岩速度计算模型,提出了水平井筒临界携岩速度为竖直井筒砂粒沉降末速度的6倍模型,并以此为依据计算了连续管水平井冲砂所需最低流量,所得结果对现场作业有一定的指导意义。     

在带有水平裂缝的油藏中流体的流动分析

本文建立了单层均匀无限地层中的水平裂缝井具有续流现象时流体的流动方程式,即压力的变化与时间的关系。纵定义扩散方程的格林函数入手,不引入源函数,而是将水平裂缝视为厚度很小的均匀汇,给出石板形区域的格林函数,然后将地下流量视为变量,解决了考虑续流现象的困难。求解过程先使用拉普拉斯变换,加上内边界条件,得到井底压力的拉普拉斯变换式及各时间段的解析表达式。从而提供了求得流动系数、裂缝半径及井筒存储等参数的公式。Gringarten建立的均质无限大地层的流动模型和不考虑井筒存储效应的水平裂缝地层的流动模型均为本结论的特例。     

水平井水平段压降的一个分析模型

根据水平井水平段流体的流动特征，建立了水平井筒压降的一个分析模型，Ｄｉｋｋｋｅｎ的压降模型是本模型的一个特例。在水平井筒内为单相紊流情况下，对其摩擦数进行了讨论；并用实例计算了水平段内单相紊流时的压降。由计算结果可知，在水平水平较长时，不能忽略其中的压力损失。