底水油藏水平井中心管完井数值模拟及参数优化研究

从分析水平井开采底水油藏中存在的脊进问题出发,提出了采用中心管控水完井的思路。根据渗流力学、流体力学、油藏数值模拟,建立了水平井中心管完井多段井模型,研究了底水油藏水平井中心管完井长期入流动态规律。对比了分析不同中心管插入长度条件下调控入流剖面的效果,结果表明,在给定中心管外径与套管内径之比时,中心管的插入长度是调整水平井入流剖面的关键参数,且中心管的长度存在一个最佳值。实例结果表明,当中心管长度约为水平井筒长度的0.325倍时,能够有效改善入流剖面和井筒压力分布使其均衡化,并显著地延缓底水突破时间,有效地延长无水采油期,降低含水率和提高油藏采出程度,长期入流控制效果最佳。     

基于序列二次规划算法的水平井射孔优化

射孔孔眼沿水平井井筒合理分布能提高其开发效果,达到稳油控水的目的。考虑钻井污染和射孔损害对油藏渗流的影响及摩擦损失和加速损失对水平井井筒内压降的影响,建立了油藏渗流和水平井井筒内流体流动耦合模型,扩展了Landman的油藏-井筒稳态渗流耦合模型。基于射孔位置分布对水平井产能和流入剖面的影响,建立了以孔眼位置分布为决策变量、沿井筒流入剖面为约束条件,水平井产量为目标函数的射孔水平井产能优化模型。采用序列二次规划算法对该优化模型进行了求解,得到射孔孔眼沿水平井井筒的最优分布。优化结果表明,射孔孔眼沿水平井井筒存在最佳分布:为得到最大产量,水平井跟部和趾部的射孔孔密较大,中部最小;要使沿井筒入流剖面均匀,射孔孔密沿跟部到趾部方向先增大后减小,约在井筒长度的3/4位置处取得最大值。      

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.     

非均质底水油藏水平井ICD完井耦合模型与目标剖面计算方法

入流控制装置(Inflow Control Device,ICD)近年来在水平井分段完井中应用日益广泛,但目前针对ICD完井建立的半解析耦合模型无法准确反映水平井端部效应,在ICD优化设计过程中对于目标入流剖面的选择缺乏依据。为此,首先引入了基于势的叠加原理和镜像反射原理的油藏渗流模型用以准确反映水平井入流特征,建立了适用于非均质底水油藏水平井ICD完井的稳态耦合模型;之后考虑油井不同的生产制度,给出了非均质油藏水平井ICD完井优化目标入流剖面的确定方法,并以喷嘴型ICD为例对ICD设计流程进行了具体描述,对最优非均匀ICD和最优均匀ICD计算结果进行了对比分析。结果表明:ICD优化设计与生产制度有很大关系,均匀入流剖面并非总是理想的入流剖面;非均匀ICD控流效果要优于均匀ICD,但均匀ICD完井对井底流压有较宽的适应性;高生产压差有助于发挥喷嘴型ICD的控流优势。     

水平井中心管完井生产段流动耦合模型

水平井生产井段存在压降导致井筒压力和流量分布不均.考虑中心管完井对水平生产井段流动的影响,根据等效井径、势的叠加原理,建立了中心管完井3维条件下油藏渗流和井筒复杂流动耦合模型.通过模型求解,给出了井筒入流分布和压力分布.实例结果表明,当中心管长度约为水平生产井段长度的1/3时,中心管完井能够降低跟端处的大压差,有效改善入流剖面和压力剖面.     

非均质油藏水平井分段变密度射孔优化模型

基于油藏数值模拟技术,耦合油藏渗流、井壁流体入流、井筒流体管流,建立三维三相水平井分段变密度射孔优化设计模型。分析了水平井跟(趾)端与中部渗流差异、避射段、渗透率非均质、油层厚度非均质、孔隙度非均质、井筒压降、最大射孔密度、射孔优化原则等8个因素对水平井分段变密度射孔孔密与入流剖面的影响及流体黏度、套管直径、管壁粗糙度对井筒压降的影响。结果表明,跟(趾)端与中部渗流差异、避射段、渗透率非均质性、油层厚度非均质性对分段变密度射孔有显著影响;考虑与不考虑水平井跟(趾)端与中部渗流差异可能会得出相反的孔密优化结果;避射段的存在会影响流体入流剖面;国内陆上大多数水平井分段变密度射孔不必考虑井筒压降的影响。塔河油田AT9-7H井预测与实际生产指标对比表明,该模型具有较高的精度。     

水平井射孔参数分段组合优化模型

沿水平井简从趾端至跟端存在压力降，且水平井射孔完井沿整个水平井简射孔参数一般相同，导致水平井跟端过早见水，因此研究水平井射孔参数分段组合优化控制沿水平井筒入流速度剖面对水平井稳油控水尤为重要。基于水平井筒入流速度剖面控制原理，综合考虑水平井筒管流、井壁入流、地层渗流等因素的相互影响，建立了水平井射孔参数分段组合优化模型。对比分析不同射孔参数组合条件下分段优化调控入流剖面的效果，结果表明，射孔密度是调控水平井入流速度剖面最重要的参数，射孔枪弹类型、射孔相位角、射孔方位角是调控水平井入流速度剖面的次要参数，且优化参数越多，水平井入流速度剖面优化效果越好。图6表3参20     

分支水平井入流剖面实验研究

分支水平井的入流剖面问题,关系到变密度射孔的完井优化,值得深入研究.根据齐成伟提供的实验思路,测得了分支水平井的入流剖面,并得出重要结论:齐成伟的环形裂缝群入流剖面公式可作为分支水平井入流剖面的有效近似,入流剖面与压差无关.观察三分支水平井入流剖面实验结果可以发现,其规律与水平井入流剖面实验一致.     

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.     

稠油底水油藏水平井分段完井方法及应用

分段完井可以有效缓解水平井过早见水,调整水平井产液剖面。利用渗流力学理论、油藏工程方法、聚类分析方法、油藏数值模拟等,建立一套底水油藏水平井分段完井和优化配产方案。首先,综合考虑储集层非均质性、压力系统、避水高度和完井成本,利用聚类分析方法对水平井进行合理分段;然后,通过油藏渗流和井筒管流耦合模型,以各段均衡产液为原则,计算最优附加阻力;最后,利用油藏数值模拟结果,对分段完井和传统裸眼完井进行对比,验证该方法的可靠性。研究结果在曹妃甸油田群和秦皇岛32-6油田得到广泛应用,水平井平均见水时间推迟152 d,提高采收率3%~5%.     

射孔水平井流动与油藏渗流的耦合研究

建立了稳态流条件下的油藏渗流与射孔水平井井筒流动的耦合模型,分析了射孔完井水平井的变质量流特性.建立射孔水平井井筒模型时,考虑了壁面摩擦和射孔入流造成的附加压降,引入了新的摩擦系数.所建耦合模型把井筒分段,每段含有若干个孔眼,计算量较小.利用耦合模型通过实例分析了射孔参数对水平井产能的影响,其中射孔深度影响较大,其次是射孔密度,相位角影响较小.所建耦合模型为描述水平井流入动态、水平井完井设计提供了理论基础.     

断块油田断层附近水平井产能

针对断块油田断层附近水平井产能预测难度较大的问题,采用离散化处理方法建立了断层附近油藏渗流和水平井井筒管流耦合模型,通过实例计算证明了模型的准确性。改变断层与井筒相对位置发现,井筒与断层平行时径向入流剖面呈"U"型分布;井筒距离断层越近产能越低,且产能降低幅度逐渐增大,当井筒紧贴断层时,产能降低为无断层时的一半。井筒与断层垂直时,远离断层端径向流量高于靠近断层端,且距离断层越近,跟趾端差异越明显、产能越低、产能降低幅度越大。断层附近水平井跟端靶点固定时,建议井眼轨迹垂直且远离断层,该情况下单井产能最高。整体上,井筒到断层距离对产能影响较大,井筒与断层夹角对径向入流剖面影响较大,这对断层附近水平井井眼轨迹设计具有一定指导意义。     

井筒压降对水平井入流动态的影响分析

针对目前分析油藏三维渗流过程中存在的问题,通过阐述水平井技术应用的基本情况及各类模型的建立方法,来分析井筒压降对水平井入流动态的影响因素。     

裂缝性底水油藏中水平井两相渗流模型

本文研究裂缝性底水油藏中水平两相渗流问题。在流线不变的假定下，建立了底部注水时双重孔隙介质中水平井油、水两相垂剖面二维渗流的数学模型，并用特征线方法进行了精确求解，给出了裂缝系统和岩块中的含水饱和度分布以及水平井见水时间公式，从而为利用水平井开采裂缝性底水油藏提供了必要的理论基础和计算方法。     

考虑启动压力梯度的特低渗透油藏压裂水平井产能预测模型

针对特低渗透油藏存在启动压力梯度的问题,在考虑压裂水平井裂缝半长、导流能力、间距等因素的基础上,建立了裂缝变质量入流与油藏非达西渗流的耦合模型,分析了不同启动压力梯度下裂缝参数对产能的影响.结果表明:启动压力梯度较大的油藏,应选择压裂更多条裂缝;水平井长度和裂缝条数一定时,可适当增加内部裂缝间距;裂缝总半长一定时,为减小缝间干扰,压裂时应尽可能增加外部裂缝半长.研究结果为特低渗透油藏压裂水平井设计提供了重要方法依据.     

射孔水平井孔眼密度优化分析

针对油藏中流体漉入水平井水平段后，形成油藏渗流和井筒流相互制约、相互耦合的流动系统问题，认为准确描述计算流动系统的有关系数非常必要。因此，利用油藏渗流模型和水平井筒内的流动模型，推导出了油藏／井筒耦合模型。该模型同时考虑了两种流动的相互作用和影响。建立了以水平井生产端压差为目标函数、以孔眼分布为决策变量的优化模型，同时和均匀流入剖面、均匀射孔分布的结果进行了对比。优化模型考虑了水平井筒内变质量流的影响，对现场水平井的优化设计有理论指导意义。     

底水油藏水平井分段完井产液剖面预测研究

针对底水油藏水平井分段完井技术应用的产液剖面预测问题,基于分段完井技术原理,利用Green源函数和叠加原理,建立了耦合油藏渗流与井筒环空流动影响的底水油藏水平井分段完井产液剖面预测模型,并给出了模型的数值求解方法。利用该预测模型,可分析分段完井产液剖面调控特征,确定各段需控制的合理产液速度,实现底水油藏水平井控水稳油的目标。结果表明,模型可快速准确地预测水平井分段完井产液剖面;分段完井产液剖面调控应综合考虑油藏各区域供液能力及控水稳油目标,在满足油藏条件及经济技术要求的前提下,采用多分段且分段趋于均匀有利于减小水平井变质量流压降的影响。     

射孔水平井和大斜度井的入流模型研究

基于瞬时源函数法和势的叠加原理,根据油藏与井筒的流动耦合关系建立了一个射孔水平井和大斜度井的入流动态模型.该模型不但形式简单,计算效率高,而且考虑因素全面、适用性强,适用于地层损害、孔眼压实等多因素条件下的射孔水平井和大斜度井的入流动态分析,为射孔参数优化和产能预测提供了理论依据.采用该模型分析了无限大顶底封闭油藏射孔...     

水驱砂岩油藏水平井多段流描述及数值模拟研究

合理设计水平井及正确计算其产能,已经成为水平井开发油田能否达到预期效果的重要问题。在水平井渗流规律、产能预测、多段流描述技术、多相流理论以及变质量流理论的基础上,综合采用渗流力学、油藏工程、现代数学和现代计算技术等多学科交叉的方法进行研究,建立水平井井筒-油藏耦合数值模拟的数学模型。采用数值模拟的方法对水平井渗流机理进行了研究,同时,进行水平井油藏数值模拟软件的编制。研究成果的检验与应用表明,提出的基于水平井多段流描述方法的油藏数值模拟模型,可以准确预测水平井的产能,优化水平井参数,指导水平井开发方案制定。     

底水油藏水平井分段射孔产能预测及影响因素

水平井分段射孔完井可在出水后封堵出水段,延长油井寿命,节约完井费用,应用前景广阔。综合考虑底水油藏边界的影响、孔眼间的相互干扰、污染带及孔眼对入流的影响、射孔段的变质量不规则管流等因素,耦合油藏渗流、近井筒入流及井筒管流,建立了产能预测模型,并进行了实例计算及影响因素分析。结果表明：增加射开程度和水平段长度,产量增加,但增幅减小;增加射开段数,产量小幅增加;增加井筒直径,产量降低。