水平井井筒与气藏流动耦合数值模拟研究

水平井技术不断发展与成熟,已经成为动用地质储量行之有效的方法,并逐渐在气藏的开发中广泛应用。随着水平井研究的不断深入,有大量学者认为,水平井井筒流动与直井有着明显区别。水平井水平段的流动是变质量流动,井筒与储层之间存在流动耦合。在水平井产能设计中不能忽略井筒损失的影响。近年来数值模拟技术不断完善,主流模拟软件已经推出模拟结果的三维显示功能。利用数值模拟软件,研究水平井井筒与储层的流动耦合,使理论公式计算与研究成果展示结合起来,能够更直观地认识渗流规律。主要应用Eclipse软件中的多段井模拟技术,以实际区块的水平井数据为基础,研究井筒损失对水平井的影响以及井筒与气藏的流动耦合规律,认为水平井井筒的紊流是影响水平井产能的主要因素,投产初期控制产气量,维持较低的生产压差,可以延长无水采气期,提高开采效果。     

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最了大量的实验数据。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。     

双螺旋管柱提高水平井井筒携砂能力机理研究

为解决目前水平井多级分簇喷砂射孔体积压裂井筒内携砂流体砂粒沉积、上下游喷射器砂浓度不均匀等问题,设计了双螺旋水力喷射压裂管柱,采用可视化实验方法进行了室内携砂流动评价实验。根据牛顿第二定律建立了水平井井筒双螺旋管柱和等直管内携砂流体中支撑剂砂粒运动的动力学方程,得出了双螺旋管柱和等直管内砂粒的运动速度计算模型,对比分析了施工参数及管柱结构对两种管柱内携砂流体中砂粒运动规律的影响。室内实验与应用结果表明:双螺旋管柱在水平井筒内可以显著改善携砂流体中砂粒的悬浮性,有效提高水平井筒内携砂流体的携砂能力;双螺旋管柱内携砂流体中砂粒的运动规律符合变加速度运动方程,等直管内携砂流体中砂粒的运动规律满足恒定加速度运动方程;两种管柱内砂粒的水平加速度随携砂流体密度呈二次多项式下降,随携砂流体流速呈线性增加,随螺旋极角呈线性增加,随管柱内径呈线性增加。研究结果为提高管柱内流体携砂能力、揭示携砂流体中砂粒运动规律、均衡多级分簇水力喷射压裂效果提供了理论依据。     

气体钻水平井井筒两层流动机理研究

目前关于气体钻水平井的理论研究大都集中在最小注气量的选择上;而对气体钻水平井水平段井筒内的多相流动的机理缺乏深入的理论研究。在研究水平井段多相流动机理的基础上,应用气固两相流动力学理论,结合扩散理论,建立了适合气体钻水平井水平井段两层流动的理论模型,即上层悬浮层、下层为滑动床流动。根据现场某井数据进行了实例计算结果表明:气体钻水平井井筒携岩的最优速度应大于岩屑的沉降速度;岩屑稳定输送的条件为水平井井筒环空内为分层稳定流动;沿程阻力在低速主要来自于底层滑动床中岩屑颗粒与井壁之间的摩擦阻力,高速区来自于悬浮层内岩屑与井壁之间的摩擦阻力。最后结合计算结果,对比前人在水平气固流动中的实验结果,对气体钻水平井的最优注气量、井筒压降计算等给出了合理的建议。     

底水稠油油藏水平井含水规律预测方法

针对底水稠油油藏水平井出水位置难以确定的问题,通过建立底水稠油油藏物理及数学模型,利用Green函数、Newman乘积方法和叠加原理推导底水稠油油藏水平井非均匀产液的压力响应解析解,采用Stehfest数值反演算法得到考虑井筒储集效应和表皮效应的底水稠油油藏水平井分段产液试井井底压力解.通过绘制水平井分段试井典型图版,进行流动阶段划分及分析,进而得到不同生产段长度、生产段数目、生产段位置分布、流量分布等影响因素影响规律,并绘制相关解释图版.矿场应用实例验证了研究结果的有效性及广阔的应用前景.     

水平井砾石充填过程中的变质量流

由于携砂液向地层的滤失以及通过筛管缝隙的流体质量交换,水平井砾石充填过程中冲筛、井筒环空两个流动系统均为复杂的变质量流。考虑变质量流特征,分别建立井筒环空、冲筛环空两个独立流动系统的砾石、携砂液的质量和动量守恒方程,以及各系统间的流动耦合方程,得到水平井砾石充填过程中的变质量流动数学模型。数值求解后可计算压力、流量、窜流量、滤失量等随时间和位置的变化规律,为水平井砾石充填的优化设计提供基础。     

油气井筒出砂理论技术新进展

油气井筒出砂问题不仅仅出现在石油和天然气的生产过程中,海域天然气水合物(以下简称水合物)的开采和枯竭油气藏型储气库的运行同样伴随出砂导致的各种不利因素的影响。主要针对国内油气井筒出砂的研究现状进行三个层面介绍,分别为出砂的理论研究(宏观研究和微观研究)、出砂预测方法和出砂防治措施(机械挡砂、化学固沙、携砂管理和综合防砂)。通过研究分析业界专家的出砂理论和实验结果,结合具体的案例对油气井筒出砂研究存在的问题进行了归纳和总结。认为目前油气井筒出砂亟需解决的技术重点在枯竭油气藏型储气库注采井方面,同时要推动出砂技术与智能技术的结合,针对异常地层和复杂井况形成成熟的应对措施,提升单井产量和开采效率。通过本文的介绍可为井筒出砂的发展趋势和研究提供理论基础。     

体积压裂水平井蒸汽吞吐过程砂粒运移

在以水平井体积压裂为主的稠油油藏开采过程中,随着油田进入开发中后期,油井出砂日趋严重,油井出砂会严重影响油田的正常生产。因此,对水平井体积压裂蒸汽吞吐过程中的砂砾运移规律进行了深入研究,为应对油井出砂问题提供相关理论支持。利用CFD仿真模拟方法,研究了体积压裂水平井蒸汽吞吐过程中,研究了裂缝压力、入口流量、井斜角以及裂缝数量对水平井内砂床形成的影响以及变化规律。由模拟结果可知：固相体积分数随着裂缝压力的上升呈现出先下降后上升的趋势且在裂缝压力为8MPa的时候井筒出砂量最小;固相体积分数随着入口流量的提升而下降;相同情况下井斜角越小固相体积分数越大;固相体积分数随着裂缝条数的增多而降低。     

体积压裂水平井蒸汽吞吐过程的砂粒运移

在以水平井体积压裂为主的稠油油藏开采过程中,随着油田进入开发中后期,油井出砂严重,影响了油田的正常生产。为此,对水平井体积压裂蒸汽吞吐过程中的砂砾运移规律进行研究。利用CFD (computational fluid dynamics)仿真模拟方法,研究体积压裂水平井蒸汽吞吐过程中,裂缝压力、入口流量、井斜角、裂缝数量对水平井内砂床形成的影响以及变化规律。结果表明:固相体积分数随着裂缝压力的上升呈先下降后上升的趋势且在裂缝压力为8 MPa时,井筒出砂量最小;固相体积分数随着入口流量的提升而下降;相同情况下井斜角越小固相体积分数越大;固相体积分数随着裂缝条数的增多而降低。研究结果为应对油井出砂问题提供了理论支持。     

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。     

水平井筒两相流压力计算模型

对水平井筒变质量分层流动进行了微元段流动分析,根椐气相和液相的连续性方程及动量方程,忽略加速度的影响,得到了气、液两相的混合动量方程,并由此建立了水平井筒变质量气、液两相流动的压力梯度模型,该模型中考虑了流体从油藏到井筒流动的影响。利用已有的处理水平管分层流动的方法,计算了考虑流体沿水平井筒有径向流入时水平井筒的压力分布。因为水平井筒上不同点的生产指数不同,所以,本模型更接近于实际。对沿井筒的压力降和流入剖面进行了实例计算。结果表明,随着水平井半径的减小,压力降逐渐增大,从而产生了不均匀的流入剖面     

水平井筒内与渗流耦合的流动压降计算模型

水平井筒内压降对水平井生产动态有较大影响。分析了水平井生产时与渗流耦合的水平井筒内单相变质量流的特性后,从水平井筒内流动出发,根据质量守恒原理和动量定律导出了裸眼完井和射孔完井的水平井筒内压降计算基本公式,并根据势迭加原理导出了油藏内渗流的压力方程。在此基础上,建立了石油工程上实用的水平井筒内压降计算新模型,给出了实例计算结果。     

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     

水平井扩眼技术在杜813-H203井的应用

杜813-H203井是辽河油田在超稠油油藏所钻的一口浅水平井。由于该井水平段较长且岩性疏松,井壁掉块严重,井眼多呈台阶状,加之岩屑堆积,增大了后续作业遇卡的风险。为解决测井及后期下套管遇阻问题,根据超稠油油藏的特点采用水平井扩眼技术,清除岩屑床,扩大、修正了原井眼。实测结果表明:该水平段摩擦阻力高于该地层正常钻进水平井的两倍以上,严重影响后续作业。扩眼后整个测井和下套管安全顺利,有效解决了后期作业的复杂情况,提高了固井质量,延长了油井使用寿命。     

考虑井筒变质量流动的砾石充填水平井产能预测

应用质量守恒和动量守恒原理推导砾石充填水平井井筒内变质量流动压降方程,并采用拟三维思想,将地层内流体在三维空间的流动分为水平面内的向垂直裂缝流和近井区域垂直平面内的径向流,建立油藏渗流模型.提出将井筒变质量流与油藏渗流耦合的数学模型及求解方法.结果表明:利用该模型计算的水平井产能与实测结果平均误差仅为3.79%,沿井筒...     

水平井筒压降及其对产能影响的研究

根据水平井筒变质量流动特点,建立了水平井筒压力梯度模型,讨论了几种计算井筒压力降的方法.由于沿水平井筒段的压力变化直接影响油藏中的流体沿井筒生产段的流入,引入了考虑井筒压降时水平井产量的估算模型,并针对井筒为无限导流时的产能计算,计算了考虑井筒压降对水平井生产动态的影响.所得结果可为准确估算水平井产量以及合理预测水平井的生产动态提供理论依据.     

水平气井非均匀产剖储层-井筒压降耦合模型

为了准确得到非均质储层水平气井井筒内压力分布情况,结合水平井筒变质量流的压降公式、裂缝渗流的产能公式和产剖测试分析.建立了水平气井非均匀产剖储层-井筒压降耦合模型,通过微元法将非均质储层转化为均质储层求解模型.该模型将井筒水平段压降分为环空回流段和套管变质量流段两部分压降进行计算,同时考虑了摩擦压降、加速度压降和重力压...