砾石充填防砂井产能预测方法

流体从砾石充填防砂井供给边缘到井筒的流动分为4部分：从供给边缘至井筒的平面径向流，射孔孔眼附近的球面向心流，通过射孔孔眼的单向流，由射孔孔眼到筛管的发散流。建立了计算各部分单相渗流的流动阻力数学模型，并考虑紊流对井筒附近流动阻力影响。对模型求解，研究影响产能的敏感性参数。对胜利油田某砾石充填防砂井产能计算的结果表明：按单向流、径向流及发散流计算井筒内流动阻力的结果差别较大，仅用单相流或径向流模型计算井筒内压降有一定误差；防砂井压降主要出现在射孔孔眼内及其附近，孔眼内填满地层砂时孔眼内的压降是总压降的48％，而填满砾石时是总压降的29％，将每个孔眼填满砾石是提高防砂井产能的根本保证。图1表2参10     

高压砾石充填防砂气井产能预测与评价

提出了以防砂产能比作为防砂措施对气井产能造成影响的评价指标。高压砾石充填防砂后在井筒附近形成管外砾石层、孔眼砾石层、筛套环空砾石层等附加阻力区域。考虑气体紊流特征,计算上述附加区域中的单向流和径向流压降方程,推导出各种情况下防砂后产能比的计算方法;结合防砂前气井流入动态,根据防砂产能比可预测防砂后气井流入动态。形成一套简单实用的高压砾石充填防砂气井产能评价与预测方法。该方法计算简单,需要的基础数据少且易于提供,计算结果可靠。     

影响防砂气井产能的因素分析

研究了出砂后砾石充填防砂气井的流动模式。认为气体从供给边缘到井筒的流动是由流动规律不同的4部分组成；在考虑紊流对流动阻力影响的基础上，研究了各部分流动阻力的计算方法，从而建立了防砂气井产能预测模型；通过计算分析了影响气井产能的主要因素。研究表明：（1）防砂气井的压降主要发生在射孔孔眼内及其附近地层；（2）射孔孔眼内填满地层砂比填满砾石时的流动阻力大的多。因此，将每个孔眼填满砾石是提高防砂气井产能及防砂有效期的根本保证：（3）井筒内按单向流，径向流及发散流计算流动阻力时，三者有较大差别，因此，井筒内流动阻力模型的选择将影响产能预测的准确性。     

高速非达西流气井产能方程的新形式

在计算平面径向非达西流动附加压降时,将上积分边界定为供气边界这一做法与实际情况不符,因为一般情况下,非达西流动只在井筒近井地带存在,而在远离井筒的地区仍为达西流.根据实际情况,对附加压降的计算公式给予修正,并以修正后的附加压降计算公式重新推导产能方程,得出了更符合实际的服从非达西流动的产能方程的新形式.     

锥形喷嘴流量系数及水力参数的理论计算方法

通过对锥形喷嘴内流动阻力的分析,推导出锥形喷嘴流量系数的理论计算公式,该公式考试喷嘴结构和流体物理性质及流态的影响,克服以前靠经验取值的不足,具有较为广泛的适用性,计算结果与实验结果基本一致,误差在2．6％以内,并给出喷嘴水力参数和射流水力参数的计算公式,为喷射钻井等工作提供了理论依据。     

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。     

水平井简分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动，因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上，应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数，将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等4部分，其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失，以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明，水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大；入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加；新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合，可为水平井产能研究提供理论指导。     

一种计算射孔-砾石充填井表皮系数的新方法

在前人已作的对砾石充填井压降分析的基础上，提出了新的计算公式来计算射孔-砾石充填井的压降，再通过引入普通径向流方程求解表皮系数。通过给出的实例计算，体现了孔深、孔径、孔密等不同射孔参数和地层参数对表皮系数的影响，验证了此方法的正确性与可靠性，从而提供了一种简捷而有效的计算射孔-砾石充填井表皮系数的方法，同时对准确认识地层、评价油层伤害、优化油气井的增产措施提供了有益的指导。     

一种计算射孔-砾石充填井表皮系数的新方法

在以往对砾石充填井压降分析的基础上，给出了一种以普通径向流方程为基础计算井筒附近收敛流动和射孔一砾石充填段的压降，再根据完善井与非完善井压降之间的关系，求出表皮系数的方法。通过实例计算，体现了孔深、孔径、孔密等不同射孔参数和地层参数对表皮系数的影响，验证了此方法的正确性与可靠性，同时对准确认识地层、评价油层伤害、优化油气井的增产措施提供了有益的指导。     

苏里格气田椭圆状孤立砂体产能方程的建立

目前二项式产能方程的建立是基于一种圆形水平、等厚和均质的气层，气体径向流入井底的模型。而苏里格气田有效砂体则以孤立状分布为主，砂体规模较小，形态呈椭圆或长椭圆状，当压力传播至砂体宽度边界之后，将不再满足纯径向流的渗流规律，目前推导的产能方程存在较大误差。根据该气田实际的砂体特征，将整个渗流过程分为两段，即在投产初期比较短的时间内，当压力未传播至砂体宽度边界之前，表现为近井区径向流；当压力传播到砂体宽度边界之后则表现为远井区单向流。由此建立了新的渗流物理模型，并推导出了远井区单向流的产能方程，然后根据物质守恒原理与近井区径向流的产能方程合并，得出了苏里格气田孤立砂体新的产能方程。现场应用表明该方程具有较高的计算精度。     

一种新的预测底水突破前水锥参数的方法

借鉴前人研究思路,分别假设原始油水界面处的压力为原始地层压力和供给边界压力,采用径向流和半球面流相结合的模型预测底水锥进。通过计算水锥高度随产量的变化规律得到油井临界产量的表达式;根据临界产量对射孔段长度进行优化设计;通过研究近井的压力分布描述油井附近的水锥形态。所提出的方法具有较好的计算精度和较快的计算速度,可用于不同类型底水油藏水锥参数的计算。     

考虑启动压力梯度的低渗底水气藏见水时间预测

由于存在启动压力梯度,低渗透底水气藏中的水锥动态不同于常规底水气藏,因而利用常规预测公式计算气井见水时间,其计算结果肯定与真实情况有偏差。建立了底水气藏的水锥过程模型:气井钻开部分气层,射孔段为平面径向流,射孔段以下为平面径向流和半球面向心流的组合。依照该模型,假设储层水平、均质、等厚且具有各向同性,水以活塞方式驱气,气、水的密度和黏度均为常数,气水界面内外的压力梯度相同,忽略重力和毛管力。在此假设条件下,推导出了考虑启动压力梯度的低渗透底水气藏气井见水时间预测公式。将该公式与Sobocinski-Cornelius方法进行了实例计算对比,发现该公式计算的见水时间更接近于实测值;且利用推导出的预测公式计算的见水时间随着启动压力梯度的增加不断缩短,这符合定产量生产条件下,启动压力梯度越大则井底压力越小,底水与井底之间的压差越大,从而更容易发生底水锥进的实际情况。      

井下喷射孔结构压降计算中流量系数的探讨

石油钻采工程中有大量喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构,在复杂工程流体下,其喷射压降计算流量系数选取范围大,严重影响工艺设计和施工安全。为此,基于钻采、压裂和套管射孔中常见的喷射孔结构压降计算公式,分析了影响喷射孔压降计算的主要因素,采用数值模拟方法,得出了圆锥、圆弧带圆柱出口的喷射孔结构流量系数计算公式,并考虑流体物性对流量系数的影响,给出了流量系数的统一计算公式。经实验和数值仿真计算,验证了该流量系数公式的可靠性,为石油钻采工程中喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构的压降计算提供了理论依据。     

致密砂岩气藏拟稳态流动阶段气井产能分析

为研究致密砂岩气藏应力敏感对拟稳态流动阶段气井产量及无阻流量的影响,基于气体非达西渗流特性,考虑渗透率幂函数式应力敏感,推导了致密砂岩气藏在拟稳态流动阶段的气井产能方程,并得到了气井无阻流量计算公式。实例计算结果表明:渗透率幂函数式应力敏感使拟稳态流动阶段气井产量及无阻流量减少;受到渗透率幂函数式应力敏感影响,生产井产能曲线向压力轴弯曲,在相同的生产压差下,气井产量比不考虑渗透率幂函数式应力敏感的产量低;渗透率幂函数式应力敏感系数越大,产能方程曲线弯曲越早、弯曲度越大,气井产量越低,产量下降率越大;地层压力下降后,生产井受渗透率幂函数式应力敏感影响减弱,在平均地层压力较低时,可适当放大生产压差进行生产。     

流动型态对气液总压降的影响实验研究

针对深层稠油在井筒举升过程中形成多相混合流体造成原油举升困难的问题,采用高温高压井筒模拟装置,在高温高压实验数据基础上,依据前人模型,推导并修正得出油气水三相压降计算模型,实验数据与模型拟合度高达0.98以上,并得出不同气液比下的气相分布因数C_(og)值。实验结果表明,泡状流的C_(og)值最小,气相分散程度高,气液混合物分布均匀,对气液总压降的降低效果最为显著。因此,气液流态保持在泡状流区间,更有利于生产。流动型态对气液总压降的研究为稠油开采中举升压降的精确预测提供了新的思路。     

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。     

节点系统分析技术在水平井中的应用

结合现场实际资料得出了部分打开水平井产能预测曲线及公式,根据能量守恒定律及多相流体运动规律,导出了水平井有杆泵抽油时流出曲线的计算方法和流体在水平段流动时的压降计算模型,并用实例分别计算了水平井生产系统中各部分压降.实例表明,导出的公式计算精度较高,值得推广和应用,并指出如果水平井段压降超过0.1MPa,则对水平井进行节点系统分析时,应该考虑水平井段的压降.     

基于粒子图像测速技术的垂直管螺旋流研究

为了研究牛顿流体和非牛顿流体螺旋流在垂直管中的流动规律,利用粒子图像测速技术测量了水和3种不同质量浓度的聚合物溶液在不同切向进入速度的条件下垂直管中的螺旋流瞬时速度场。对不同介质螺旋流的轴向速度的分布规律、径向速度的分布规律、边界层的特性和螺旋流的压降与切向进入速度关系的研究发现,垂直管中非牛顿流体和牛顿流体螺旋流的轴向速度是凹形且呈双峰的分布趋势;且黏度越大,双峰的趋势越明显。在轴向速度方向上存在回流,径向速度近似以中心反对称分布,边界层的厚度较小。给出了垂直管中不同介质螺旋流压降的计算模型。     

水平圆管油水两相变质量分层流压降计算

以往对水平圆管中复杂流体介质的流动规律研究的对象均是对水平圆管单相和气液两相变质量流动,关于存在壁面入流条件的水平圆管油水两相变质量流动的研究较少。为此对水平圆管油水两相变质量分层流动进行了微元分析,考虑壁面入流对其中油水两相变质量分层流动压降的影响,分别对油水两相应用连续性方程和动量守恒方程,得出了水平圆管油水两相变质量分层流动的基本模型和压降计算模型。通过模型求解揭示了在壁面入流条件下沿水平圆管的压降规律,并分析了壁面入流、圆管直径、油相黏度和含水率等主要参数对其中压降规律的影响。计算结果表明,当油相黏度较大时,随含水率的增加,沿水平圆管压降降低;而油相黏度较小时,随含水率的增加,沿水平圆管压降升高。