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。     

海上压力衰竭储层长水平井砾石充填泥饼性能研究与应用

泥饼承压及抗冲刷能力是压力衰竭储层砾石充填作业成功的关键因素。南海西部A气田压力衰竭储层长水平井砾石充填具有充填窗口小、充填压差高、充填时间长等特点。前期使用的无固相钻井液(PRD)形成的泥饼承压能力低,无法满足长时间砾石充填冲刷。针对PRD钻井液泥饼面临的问题,室内对PRD钻井液进行了改良,增强了泥饼承压能力,并对改良型PRD钻井液防漏能力、泥饼抗砾石充填液冲刷能力及泥饼破胶后储层保护能力进行研究。实验结果表明改良型PRD钻井液具有较强的堵漏性能;充填速度、砂比对泥饼影响较小;充填压差对泥饼影响较大;泥饼容易破胶,不会对储层油气通道造成堵塞,储层保护效果好。现场使用改良型PRD钻井液,A气田三口长水平井砾石充填作业均顺利完成,无漏失发生,三口井测试产量整体超配产要求。     

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。     

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.     

水平井自适应控水与砾石充填复合工艺试验

在易出砂地层水平井开发中,单独应用自适应调流控水筛管难以实现良好的防砂效果,需要研究一种自适应调流控水与砾石充填相结合的新型完井工艺。为此,对影响充填砾石运移的排量、砂比、冲筛比、漏失量、携砂液黏度等试验工艺参数进行设计优化。根据试验工艺参数设计结果,自主设计并搭建水平井自适应调流控水砾石充填的地面模拟试验装置,并开展两次水平井自适应调流控水砾石充填试验。试验结果表明,优选的低密度砾石,解决了充填排量受限的难题。在优选的充填参数条件下,充填效率达到100%。充填砾石的轴向渗流阻力远大于径向渗流阻力,可实现环空封隔器作用,充分发挥调流控水装置的控水稳油功能。最终得到合理的施工参数范围,为现场应用提供有效指导。     

大斜度井砾石充填机理

将大斜度井砾石充填过程分为3个阶段,分析了各阶段的充填机理。考虑携砂液向地层的滤失以及井筒环窄、冲筛环空之间的流体质量交换,分别建立了井简环空、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,得到了描述大斜度井砾石充填过程的数学模型。算例分析表明：由于井筒滤失的存在,向井筒末端方向砂床高度逐步升高,其升高的速度随井筒滤失的增加而增加;在整个充填过程中,要保持充填顺利进行,井筒内流动压力足不断增加的,尤其在第2个充填过程结束第3个充填过程开始后,流动压力会有一个明显的增大以克服快速增加的流动阻力。     

大斜度井管内循环砾石充填过程可视化数值模拟

大斜度井管内循环砾石充填实质是复杂条件下的固液两相流动及砂床运移过程,存在携砂液向地层的滤失以及冲筛环空与井筒环空之间的流体质量交换。分别建立井筒环空固液两相流和冲筛环空单相流动系统的的砾石、携砂液的质量和动量守恒方程,以及各两个流动系统间的耦合流动方程,得到了倾斜井筒条件下的大斜度井管内砾石循环充填过程的数学模型。模型求解后研制了开发了充填过程模拟器软件,用于可视化模拟大斜度井砾石充填过程。分析了充填过程特征及各项动态参数的变化规律。     

筛管砾石充填完井水平气井产能评价

筛管砾石充填完井方式在水平气井中应用广泛.该文综合考虑流体通过射孔孔眼周围压实带的压降、流体通过射孔孔眼的压降和流体通过筛套环空的压降,建立了表皮系数模型及筛管砾石充填完井水平气井的产能预测模型,并对影响产能的因素筛管砾石充填参数、气藏参数、地层污染程度等进行了分析.其中气藏条件和地层污染情况对产能影响较大.     

压裂水平井考虑裂缝变质量线性流模型

应用复位势理论、叠加原理,并把裂缝内流动分为两个部分:远离井筒的变质量线性流和靠近井筒的径向流,建立了产能预测公式。结合实际数据,计算了不同地层渗透率、裂缝条数、裂缝间距和裂缝长度条件下,考虑和不考虑变质量线性流段的产能,通过分析发现:1当地层渗透率较大时,考虑和不考虑变质量线性流段的产量相差较大;2裂缝条数越少、裂缝间距越大、裂缝长度越长,考虑和不考虑变质量线性流动之间的产量相差越大。因此,压裂缝中远离井筒的线性流动对产能预测有很大影响。最后,用实际的生产井数据验证了公式的可靠性,结果表明产能公式是可靠的。     

水平井稠油携砂变质量流动模拟装置设计

疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采过程中,在水平段储层产出砂粒随稠油进入水平井筒后容易沉积形成砂床,造成油层砂埋、油管砂堵等危害。针对稠油携砂理论及实验研究较多,但研究内容与实际工况差别较大,针对稠油携砂变质量流动规律研究仍缺乏行之有效的研究手段。目前针对适度出砂开采完井参数设计理论及试验研究仅针对井筒内稠油携砂流动,稠油携砂变质量流动理论及试验研究较少。建立全尺寸的水平井稠油携砂变质量流动规律模拟装置,可用于实验研究水平井段至垂直井段的稠油携砂变质量流动规律,为今后针对稠油携砂变质量流动规律实验研究奠定了基础。     

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.     

预测水平井产能与出砂量的一种新方法

本文用数值法求解描述水平井流动状态的偏微分方程. 获得储油层中各节点的压力分布和三个方向上的速度分布,从而计算水平井的理想产能。并建立了储层中砂浓度的场模型,由此预测出砂井的出砂量。     

水平气井井筒气液两相流型预测

准确判断产水水平气井井筒流型是预测其井筒压降、合理制定排水采气方案的关键。水平井沿流向井斜角从90 °到0连续变化,目前尚无描述水平井两相流动的统一流型图,只能分别采用描述水平管、倾斜管和垂直管的3个流型图来分段处理,各流型图实验条件差异大;且产水气井日产水量极小,气液比极高,易超出工程常用气液两相管流流型图的坐标值范围,导致其预测结果误差大。为此研制了水平段-倾斜段-垂直段的水平井空气-水两相流动模拟实验装置,考虑产水气井特高气液比的特点开展了7组管斜角641组水平井气水两相管流流型实验,归纳水平气井的5种流型及其典型特征。引用Duns&Ros定义的无因次气液速度准数,增加管斜角为X轴,绘制了描述水平气井气液两相管流的三维流型图,给出了BP神经网络模型预测水平气井井筒流型的方法。川西气田20口水平气井测压数据验证表明,该流型图预测正确率达90%。     

应用递减典型曲线评价水平气井动储量

在建立圆形封闭气藏水平井不稳态流数学模型的基础上,应用Laplace变换等方法求得了模型的Laplace空间解.通过Stehfest反演算法绘制了水平气井的递减典型曲线图版;并且用实例说明了水平气井递减典型曲线图版的应用过程.计算结果表明,该图版可以很好的计算水平井的动态储量,且精度较高,对以后气田水平井的的储量评价、开发方案设计等方面具有现实意义.     

环形分布器内气体变质量流动及压强分布规律

利用激光多普勒测试技术等对环形分布器内气体变质量流动规律和压强分布进行了研究.环形流道内周向压强分布呈非单调变化,在距离气体进口30～60°处压强最低.环形通道内存在大量循环气流和强烈湍动,切向速度分量远大于径向速度分量,导致周向压强分布的非单调变化.     

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 .     

双台阶水平井不稳定渗流耦合模型及求解

针对国内外对双台阶水平井渗流规律及产能分析研究相对欠缺的情况,以水平井不稳定渗流模型为基础,根
据势叠加原理,采用半解析方法建立了双台阶水平井不稳定渗流模型,同时考虑了井筒内变质量流动压降损失影响,
给出了定压生产条件下耦合模型解法。通过实例计算,结果表明双台阶水平井比产能指数沿井筒长度不是均匀分布
的,大致呈非对称“U”型分布,且跟端的比产能指数略高于趾端;井筒沿程压差分布曲线明显有一个台阶,说明压降损
失主要集中在中间夹层连接段处,主要为重力压降损失。该成果为双台阶水平井井身结构设计,及合理利用双台阶水
平井进行开发方案设计、计算开发指标、制订开发调整方案等提供理论依据,从而合理、高效地开发我国复杂油气田。