水平井调流控水完井技术及优化设计方法

针对浅层疏松砂岩油藏边底水突进导致水平井高含水问题，国内一些油田采用自适应调流控水筛管完井技术进行控水增油，但分段控水完井理论研究较少，相关参数设计采用常规喷嘴型控水阀的经验，无法满足水平井自适应控水筛管完井的设计科学性要求，影响了现场实施效果。研究了水平井自适应调流控水技术原理和分段工艺技术，建立了水平井各段存在流体性质差异、渗透率差异时的控水阀阀孔尺寸设计方法，优选了冀东油田浅层油藏的防砂筛管精度，形成了水平井自适应调流控水完井技术及优化设计方法，在冀东油田浅层边底水油藏应用中取得了明显的降水增油、延长中低含水采油期的效果。     

砾石充填防砂工艺参数优化设计

砾石充填防砂已经成为目前主要的防砂工艺,主要包括管内砾石充填、高压一次充填、涂敷砂人工井壁等防砂方法.砾石尺寸、携砂比、泵注排量等参数的设计是影响此类防砂工艺成败和防砂效果的主要因素.通过砾石层孔喉结构计算机模拟,以孔喉结构分布曲线与地层砂粒径分布曲线接近且略小的砾石作为最佳挡砂砾石,研究出一套新的砾石充填井砾石尺寸优选方法,提出了具体的携砂比、泵注排量、机械筛管尺寸的设计方法.对涩北某气井进行了高压砾石充填设计,施工后防砂效果较好.     

砾石充填防砂工艺参数优化设计

砾石充填防砂已经成为目前主要的防砂工艺，主要包括管内砾石充填、高压一次充填、涂敷砂人工井壁等防砂方法。砾石尺寸、携砂比、泵注排量等参数的设计是影响此类防砂工艺成败和防砂效果的主要因素。通过砾石层孔喉结构计算机模拟，以孔喉结构分布曲线与地层砂粒径分布曲线接近且略小的砾石作为最佳挡砂砾石，研究出一套新的砾石充填井砾石尺寸优选方法，提出了具体的携砂比、泵注排量、机械筛管尺寸的设计方法。对涩北某气井进行了高压砾石充填设计，施工后防砂效果较好。     

高压砾石充填防砂工艺参数优化设计方法研究

高压砾石充填防砂施工过程中砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是影响施工成败和防砂效果的主要因素.讨论了地层砂侵入砾石层的特性以及砾石层压降计算方法,用以评价其挡砂效果和对产能的影响;建立了砾石尺寸综合评价方法,用以优选最佳砾石尺寸;以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,用以对施工参数进行组合优化设计;最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计.给出了一套高压砾石充填施工参数优化设计方法,用该方法对涩北气田涩49井进行了高压充填设计,施工后防砂效果较好,产能降低率11.6%,目前稳产在(4.7～5.0)×104m3/d.     

水平井泡沫携砾石充填数值模拟

在进行疏松砂岩水平井砾石充填完井过程中,以往均采用牛顿流体作为携砂液。泡沫流体作为非牛顿流体,比牛顿流体具有更好的携带性能,并且具有低滤失性。针对水平井砾石充填作业发生提前堵塞和携砂液进入地层问题,借鉴水平管流的固液两相流动机制,建立水平井泡沫携砾石充填两层数学模型,并且对泡沫在水平井中流动的摩阻系数进行讨论。对偏心率、砾石直径、砾石密度及泡沫干度对砾石充填效果的影响进行计算分析,并以充填效率、砂床高度及综合评价指标表征充填效果。结果表明:随偏心率增大,充填评价指标趋于增加,但增加的幅度较小;随砾石直径、砾石密度及泡沫干度的增加,充填指标趋于降低;泡沫作为携砂液进行砾石充填比牛顿流体具有更好的充填效果。     

垂直井砾石充填防砂最小排量的确定方法

将水平管中清水及低粘液体携砂时的临界流速公式用于计算垂直井砾石充填防砂的最小排量 ,研究了垂直井低粘液体及清水携砂液临界流速计算公式的特点及应用条件 ,分析了射孔孔眼临界流速及防砂井最小排量的影响因素 ,并利用现场数据计算了防砂井最小排量。结果表明 ,射孔孔眼直径及携砂比增加时 ,临界流速增加 ;射孔密度、射开厚度、孔眼直径及临界流速增加时 ,砾石充填最小排量也增加。提出的临界流速计算方法可用于现场施工排量的设计 ,携砂液初始排量接近或高于临界排量是保证防砂成功并获得较长有效期的根本条件。     

垂直井砾石充填防砂最小排量的确定方法

将水平管中清水及低粘液体携砂时的临界流速公式用于计算垂直井砾石充填防砂的最小排量，研究了垂直井低粘液体及清水携砂液临界流速计算公式的特点及应用条件，分析了射孔孔眼临界流速及防砂井最小排量的影响因素，并利用现场数据计算了防砂井最小排量。结果表明，射孔孔眼直径及携砂比增加时，临界流速增加；射孔密度、射开厚度、孔眼直径及临界流速增加时，砾石充填最小排量也增加。提出的临界．流速计算方弦可用于现场施工排量的设计，携砂液初始排量接近或高于临界排量是保证防砂成功并获得较长有效期的根本条件。     

一种调流控水装置设计及原理仿真分析

针对长水平段水平井生产过程中易过早见水,提前降低生产效率,传统调流控水装置控水效率低的问题,开展了一种新型调流控水装置结构设计研究,采用数值仿真的方法,分析装置内部流动规律,研究了相关设计参数对控水能力的作用原理,对调流控水装置内部进行结构优化,改变限流器内部水相和油相流道,利用两者黏度不同导致流动状态不同达到稳油控水的效果,研究表明,流槽开口方向和数量对调流控水装置控水能力影响较大、较敏感,对流槽形状进行了优化设计,达到了可以改变控制室入射速度和角度增强流入控制装置的控水能力,研究结果为设计新型的自适应控水装置提供了新的参考思路,具有重要的推广应用价值。     

水平井及大斜度井砾石充填过程试验

根据水平井及大斜度井砾石充填机制与过程,考虑地层滤失、井筒倾斜、筛管偏置等特殊情况,建立水平井及大斜度井管内砾石循环充填试验模拟装置.利用该试验装置模拟水平井及大斜度井管内砾石循环充填全过程,分析α波及β波充填前沿特征,研究井筒倾角、筛管偏置度、流量、砂体积分数对充填动态及α波砂床平衡高度的影响规律及机制.试验结果表明:α波充填前沿在低流量下规则稳定,在高流量下形状不规则;α波充填结束前沉积砂床平衡高度会整体升高,导致β波充填空间较小;筛管偏置度与井筒倾角对充填动态有明显影响,井筒倾斜会降低砂床平衡高度,而筛管偏置则会加剧沉积砂床的形成并增大平衡高度;流量、砂体积分数是影响α波充填动态的直接因素.     

底水油藏水平井控流完井数值模拟耦合模型

为了预测控流完井条件下底水油藏水平井生产动态并设计关键控流参数,以数值模拟方法为数学求解手段,建立三维空间油水两相混合网格耦合模型,引入"拟传导率"概念,使得耦合模型中包含的油藏渗流、井筒管流和筛管控流3种数学模型可写成统一线性数学表达形式,从而方便建立大型线性方程组求解。结果表明:拟传导率反映相邻网格之间井筒管流或筛管控流流动过程中某相流体流量和压降的比率,流体流动阻力越大,则拟传导率越小,反之亦然;相比常规裸眼井下滤砂管完井,用耦合模型设计控流参数的控流完井方法使得实例井流入流率剖面、油藏渗流压降剖面、水脊前缘上升剖面和见水时间剖面更加均衡,见水时间大幅延长。     

水平井砾石充填可视化模拟及充填效果评价

水平井砾石充填过程是复杂条件下的固液两相变质量流动,存在携砂液向地层的滤失以及井筒环空、冲筛环空间的流体质量交换。根据井筒、冲筛环空两个独立流动系统的砂、液质量和动量守恒方程,以及各系统间的流动耦合方程,建立了描述α充填过程的时间相关数学模型。补充辅助方程后可数值求解,并提出了充填效果综合评价指标的计算方法。利用数值模型开发软件可对整个充填过程进行可视化模拟。结果表明,模型和软件对顺利充填和提前堵塞两种情况均可适用,并能预测是否堵塞、堵塞位置、充填率以及计算充填效果综合评价指标。分析了充填过程中的各动态参数的变化规律,在充填前沿位置,由于沉积砂床消失,系统间窜流最为明显,各动态参数在充填前沿前后均有剧烈变化。     

粉细砂岩油藏防砂井堵塞规律研究及充填参优化

粉细砂岩油藏的纵向层系较多,层间矛盾严重,出砂堵塞影响提液生产效果。在现有斜直井产能模型的基础上,对筛管、环空充填层、挤压充填层和储层的渗透率细化描述,改进了机械防砂表皮系数公式。通过室内实验分析了防砂体系堵塞规律,认为随着驱替注入量和驱替流量提高,防砂体系堵塞加剧,渗透率最大下降40%。储层颗粒进入套管内,堵塞环空砾石与防砂筛管,导致表皮系数急剧上升,产能下降超过80%。扩大挤压充填半径能够将微粒阻挡在远离井眼的位置,有助于保持油井产能。对分层防砂井充填半径进行优化分析,发现在中低渗透扩大充填半径能够改善层间动用效果。对盘二沙三下区块的防砂井充填参数优化,对渗透率较低的S4层扩大充填半径,措施后油井液量保持稳定,日产油提高9.56 t。     

高压挤压防砂充填带形态仿真模拟

出砂是疏松砂岩油藏开采中经常遇到的难题之一,目前最普遍采用的防砂方法是高压挤压砾石充填防砂技术,但由于对高压挤压后的充填带形态认识不清,导致工艺技术和施工参数不甚合理。文章以离散元理论为基础,利用两维颗粒流模拟软件PFC2D,针对疏松砂岩油藏,按照胶结强度弱、中、强三种情况分别选择三口井进行数值模拟。模拟结果显示,胶结强度不同的地层在高压挤压后,其充填带形态差别较大。胶结较强的疏松砂岩地层,高压挤压后充填带的形态接近于低渗油藏,胶结弱的疏松砂岩地层,高压挤压后井眼周围岩层被压散,沿最大主应力方向地层会出现数条裂缝,按常规模型计算将带来较大的计算偏差。     

基于颗粒离散元素法设计防砂砾石参数新方法

为了对目标井地层砂样采取更具有针对性砾石优化，提高砾石充填防砂效率，采用基于颗粒离散元素法的数值模拟方法进行不同类型、不同粒径砾石的防砂效果实验，并提出了一种综合因子，可将防砂效果进行量化。通过数值模拟实验结果与常用方法的对比，验证了数值模拟手段进行防砂砾石选择的可行性，进而设计了对不同目标井地层砂样更具针对性的防砂砾石粒径选择方法。利用该方法优选出最佳砾石尺寸，同时达到对出砂地层进行高效精确防砂、减少室内实验时间和资源浪费，节省实验费用的效果。     

一种新的多因素压裂水平井产能评价方法

水平井压裂是致密砂岩气井重要的开发手段,且裂缝之间存在干扰,渗流规律复杂,因此准确的产能预测尤为重要。本文研究在充分考虑气-水两相流在地层和裂缝中不同渗流规律及裂缝间相互干扰,并同时考虑在滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感和高速非达西等因素条件下,建立了强适用性的压裂水平井气-水同产产能预测模型。此外,还对气-水两相流中地层应力敏感、气体滑脱因子、启动压力梯度、裂缝各项参数及水气比等因素进行了分析,结果表明：水气比、裂缝导流能力和裂缝半长与产能呈正相关;裂缝应力敏感与产能呈负相关;地层压力敏感、气体滑脱效应和启动压力梯度对产能影响相对较小。研究结果为致密砂岩压裂水平井产能评价提供了理论依据。