注入比对水平井筒压降影响规律的研究

采用定常湍流N—S方程，数值模拟了水平井筒湍流变质量流场，通过分析轴线压降和孔眼附近三维流线图，研究注入比对水平井筒压降的影响规律及混合压降产生的机理。结果表明，存在一个临界注入比，当注入比小于临界注入比时，射孔入流流动形式主要表现为紧贴壁面的附体流动，对主流扰动小，此时混合压降很小甚至可以忽略，总压降损失近似等于没有孔眼入流情况下的摩擦压降损失；当注入比大于临界注入比时，孔眼入流可以深入主流并在孔眼下游出现低压分离区，引起混合压降损失，该压降损失随注入比的增大而显著增大，从而导致总压降随注入比增大而急剧增加。     

水平井筒变质量流体流动实验研究

设计并建立了水平井筒变质量流体流动的模拟实验装置。对具有射孔完井的水平井筒变质量流动特性进行了实验研究,利用先进的数据采集系统获取了大量的实验数据。对水平井井筒单孔眼段流体的流动阻力损失分析可知,流动阻力由三部分组成：管壁摩擦阻力、加速损失和混合损失。通过对实验数据进行处理,得出了混合损失和主流流速与孔眼流速之间的关系。对于一定的主流流速,混合损失随孔眼流速的增大而增大;对于一定的孔眼流速,混合损失随主流流速的增大而增大,此时流体流入孔眼对水平井筒中流体流动的影响比较显著,从而增加了井筒中流动的复杂性。实验数据的回归结果表明,在本实验条件下,主流流速和孔眼流速是造成混合损失的主要因素。     

考虑入流角的水平井筒混合损失模型

对水平井的孔眼入流处的微元段进行了流动分析,根据气、液两相的连续性方程、动量方程和能量方程,在相间不存在传质和等温稳态流动等条件下,得到了气、液两相的混合损失计算模型。根据得到的模型,计算了不同入流角条件下水平井筒混合损失的值,结果表明:入流角对混合损失的影响较大,在不影响产量等条件下,应尽量采用小于90°的入流角,有利于减小井筒的压降。本模型对改变传统的射孔方式、鱼刺型分支井和压裂水平井的研究具有一定的指导意义。     

射孔完井水平井筒变质量流压降规律实验

目前各国学者主要针对注入比对射孔完井水平井筒变质量流压降的影响规律进行研究,而关于射孔相位、射孔直径、射孔密度对水平井筒变质量流壁面摩擦压降、混合压降、总压降影响规律的研究并不系统。因此笔者开展了射孔完井水平井变质量流压降规律实验研究。实验设计了三种射孔相位(45度螺旋射孔、90度螺旋射孔、180度螺旋射孔)、三种射孔直径(10、20、30mm)和三种射孔密度(8、16、24孔/m)、主流雷诺数为1 000~20 000、壁面注入比(单位井筒长度壁面入流量与主流流量的比值)为0.01%~10%。通过实验,研究了射孔相位、射孔直径、射孔密度对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律,同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律。研究结果表明:随着射孔密度和射孔直径增大,壁面摩擦压降和总压降增大,混合压降减小;随着射孔相位增大,混合压降、壁面摩擦压降和总压降均增大;随着壁面注入比的增加,混合压降和加速度压降均增加。同时发现壁面注入比存在一个临界值,当壁面注入比小于此临界值时,混合压降为负值,加速度压降基本为零,总压降小于壁面摩擦压降;当壁面注入比大于此临界值时,混合压降开始为正值,加速度压降随着壁面注入比的增加而显著增加。     

射孔完井水平井筒变质量湍流压降规律研究

运用拟三维原理 ,提出了用于计算地层刚性渗流、弹性不稳定渗流与水平井筒内变质量湍流耦合的新方法 ,解决了在井筒变质量流体流动模拟过程中井筒边界条件难以确定、地层线性渗流与井筒内非线性湍流难以耦合的问题。同时 ,对不同射孔方式和生产制度下流体水动力学进行了分析 ,研究了射孔入流与水平井筒内流体的相互作用关系及变质量主流体的流动特性。模拟结果表明 ,与圆管湍流相比 ,井筒内变质量流具有更大的压降系数 ,且主流中心速度降低 ,速度剖面呈现内凹形式 ,水平井射孔设计应该利用井筒内流体与渗流的耦合模拟进行优化。     

射孔完井水平井筒变质量湍流压降规律研究

运用拟三维原理，提出了用于计算地层刚性渗流、弹性不稳定渗流与水平井筒内变质量湍流耦合的新方法，解决了在井筒变质量流体流动模拟过程中井筒边界条件难以确定、地层线性渗流与井筒内非线性湍流难以耦合的问题。同时，对不同射孔方式和生产制度下流体水动力学进行了分析，研究了射孔入流与水平井筒内流体的相互作用关系及变质量主流体的流动特性。模拟结果表明，与圆管湍流相比，井筒内变质量流具有更大的压降系数，且主流中心速度降低，速度剖面呈现内凹形式，水平井射孔设计应该和利用井筒内流体与渗流的耦合模拟进行优化。     

水平气液两相变质量分层流动模型

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别 ,可以预知常规水平管流的流型转变机理及压降计算方法 ,对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展 .根据气液两相界面波的迅速成长机理 ,考虑了管壁入流或出流的影响 ,得到水平井筒气液两相变质量流动分层流向非分层流流型转变的判别方法 .并对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,考虑管壁存在入流或出流对于分层流流型压降的影响 ,得到水平井筒气液两相变质量流动分层流流型的压降计算方法 .     

水平井生产特性及孔眼密度优化分析

建立了考虑油藏流入影响的水平井筒水平段流动模型 ,在给定边界条件下对模型进行了数值求解 ,得到了水平井筒沿程压力分布和流入剖面。推导了均匀流入时压力剖面、单位长度生产指数剖面以及沿水平段的孔眼分布方程 ,并用一个实例计算了在给定井产量和水平段长度时所需要的生产压差。计算结果表明 ,由于井筒中压降的存在 ,油井产量不能随水平段长度的增加而无限增加     

水平井生产特性及孔眼密度优化分析

建立了考虑油藏流入影响的水平井筒水平段流动模型,在给定边界条件下对模型进行了数值求解,得到了水平井筒沿程压力分布和流入剖面。推导了均匀流入时压力剖面、单位长度生产指数剖面以及沿水平段的孔眼分布方程,并用一个实例计算了在给定井产量和水平段长度时所需要的生产压差。计算结果表明,由于井筒中压降的存在,油井产量不能随水平段长度的增加而无限增加。     

水平气液两相变擀分层流动模型

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,可以预知常规水平管流的流型转变机理及压降计算方法,对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展,根据气液两相界面波的迅速成长机理,考虑了管壁入流或出流的影响,得到水平井筒气流两 质量流动分层流向非分层流流型转变的判别方法,并对气、液两相分别应用质量守恒方和动量守恒方程,考虑管壁存在入流或出流对于分层流流型压降的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分层汉流的压降计算方法。