复杂结构水平井产能关系研究_赵立新
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一种综合形式的水平井产能预测新公式贾晓飞;孙召勃;雷光伦【摘要】未考虑水平井渗流中典型的线性流与椭圆流特征的水平井产能预测公式,常导致产能预测结果偏于乐观.在分析水平井典型渗流特征的基础上,将油藏内流动区域划分为外部平面径向流、中间平面线性流与椭圆流以及内部垂向径向流3个区域,利用水电相似原理和等值渗流阻力方法,推导出综合形式水平井产能计算新公式,并对新公式进行适应性分析.结果表明,常用公式是新公式在特殊情况下的简化或近似,新公式适应性更强.根据新公式计算结果,随水平井长度或穿透比增加,平面线性流与椭圆流的影响逐渐增大,水平井产能表现为先近似线性增加再平缓增加的特点;当水平井很长或穿透比接近1时,水平井的渗流表现出与垂直裂缝井相似的特征.综合形式的新公式既可计算短水平井也可计算长水平井产能,同时也可预测不同泄油形状、注采井网等情况下的水平井产能.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2019(041)001【总页数】5页(P78-82)【关键词】水平井;产能预测;线性流;椭圆流;径向流【作者】贾晓飞;孙召勃;雷光伦【作者单位】中国石油大学(华东);中海石油(中国)有限公司天津分公司;中海石油(中国)有限公司天津分公司;中国石油大学(华东)【正文语种】中文【中图分类】TE353水平井在国内外油田开发中得到广泛的应用,已逐渐成为一种重要的开发手段。
水平井的产能是部署水平井决策的重要技术指标,国内外专家学者进行了大量研究:国外学者Joshi、Giger、Borisov从20世纪60年代开始通过室内实验、数值模拟及渗流理论等手段展开水平井产能研究,并分别提出被广泛应用的产能公式[1-4]。
国内学者陈元千[5]、窦宏恩[6]、李璗[7]、李传亮等[8-9]人在国外研究的基础上,深入研究并不断改进与完善水平井产能公式。
然而,目前常用的水平井产能预测公式只考虑了外部平面径向流和内部垂向径向流,矿场实际发现预测结果往往偏大。
复杂地层中煤仓施工
赵立新;尹显志;刘国昌
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】1986(000)008
【摘要】<正> 一、工程地质甘豪煤矿一采区煤仓位于松软破碎带岩层,采取了合适的施工方法,仅用28天就施工完毕。
该煤仓直径3.5m,高12m,筒仓为混凝土结构,壁厚300mm。
上端井壁砌体位于机头硐室荒料石墙基础下,煤仓下部为钢筋混凝土结构的溜煤嘴,与运输大巷相接,中部以预留检查孔与检查巷道相通。
【总页数】3页(P27-28)
【作者】赵立新;尹显志;刘国昌
【作者单位】河南省煤矿第一建井工程处;河南省煤矿第一建井工程处;河南省煤矿第一建井工程处;河南省煤矿第一建井工程处;河南省煤矿第一建井工程处;河南省煤矿第一建井工程处
【正文语种】中文
【中图分类】TD2
【相关文献】
1.塑料排水板在复杂地层施工中的研究 [J], 郭东; 邢荣亮; 王瑞
2.钻探施工技术在复杂地层中的应用 [J], 陈俊任
3.钻探施工技术在复杂地层中的应用 [J], 邢元猛
4.钻探施工技术在复杂地层中的应用 [J], 陈俊任
5.超长钻孔灌注桩在复杂地层中的设计与施工工艺研究 [J], 巴达荣贵;王国祥;陈逸帆;薛虹宇;张译恺
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考虑应力干扰的多簇压裂水平井产能分布规律曾青冬;佟颖;姚军【摘要】为探究考虑应力干扰作用下多簇压裂水平井产能分布规律,有机结合多簇裂缝扩展与产能计算模型开展数值模拟研究.首先基于位移不连续法建立多簇裂缝同步扩展数学模型,采用牛顿迭代法构建求解算法;其次应用位势理论和叠加原理,通过划分裂缝单元的方法,考虑裂缝无限导流和有限导流能力两种情形,构建产能计算方法.结果表明:多簇裂缝同步扩展时,应力干扰作用不仅影响裂缝扩展路径,而且还影响裂缝几何参数,然而此应力干扰作用有利于提高井产量;产量与裂缝间距、半长有关,且裂缝间距对产量的影响程度高于裂缝半长的影响程度;考虑裂缝变导流能力时产量低于考虑裂缝恒定导流能力时产量;提出的计算方法可用于计算任意裂缝形态下产能分布,与实际情况更加相符.【期刊名称】《中国石油大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(043)001【总页数】9页(P99-107)【关键词】水平井;多簇压裂;应力干扰;裂缝扩展;产能计算【作者】曾青冬;佟颖;姚军【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE315水平井分段压裂多簇射孔是低渗透油气藏和非常规油气藏开采的关键技术[1]。
裂缝扩展模型求解方法包括有限元方法[2]、扩展有限元方法[3-5]、位移不连续法[6-8]、离散元方法[9]等,较之于有限元类方法,位移不连续法求解速度更快。
压裂水平井产能计算主要采用解析/半解析方法以及数值模拟方法[10-15]。
上述产能计算方法中裂缝为平行直线裂缝,然而多簇裂缝同步扩展时为非平行弯曲裂缝,因此有必要考虑缝间应力干扰对多簇压裂水平井产能分布的影响。
笔者首先基于位移不连续法建立水平井多簇裂缝同步扩展数值模型,基于此由位势理论和叠加原理构建多簇压裂水平井产量计算方法,并分析产量影响因素。
煤层气井排采速率与产能分析发布时间:2022-07-26T01:33:30.406Z 来源:《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者:张亮李新丁志强程红玲[导读] 煤层气是一种不可再生资源,是重要的战略资源,通过煤层气的开发,能够降低煤层中瓦斯气的张亮李新丁志强程红玲中国石化中原石油工程公司井下特种作业公司河南濮阳 457001摘要:煤层气是一种不可再生资源,是重要的战略资源,通过煤层气的开发,能够降低煤层中瓦斯气的浓度,提高煤田开采的安全性;煤层气井的排采必须以合理的、缓慢的速率进行,否则将造成储层的严重伤害。
本文通过对淮南煤层气井组PX2-1井排采过程进行分析研究,定量分析了该井的产气规律与产能分析,为该区块煤层气井的排采提供了依据。
关键词:煤层气;排采;产能;渗透率一、排采速率对煤层气井产能的作用机制1、排采半径排采阶段,如果液面下降速率过快,井筒附近的流体就会以较高的速度和较大流体压差流向井筒,有效应力快速增加,裂缝过早闭合,无法将压力传递到更远处,造成压降漏斗得不到充分扩展,排采半径得不到有效延伸,只有井筒附近很小范围内的煤层得到了有效降压,有效排采半径变得很小,产气量在达到高峰后,由于气源的供应不足而急剧下降,无法长期持续生产。
2、速敏效应在排采过程中,井筒附近地层流体压力逐渐降低,与外边界形成压力差,驱使远处的气和水向井筒运移,流体在裂缝中的运移势必携带一定量的固体颗粒(煤粉或支撑剂),流速越大,携带能力越强,排采速率过快,将造成单位距离内流体压差过高,从而造成裂缝内流体流速加快,高速流体携带大量的煤粉及支撑剂快速向井筒运移。
如果这些煤粉或支撑剂运移到了井筒,还可通过冲洗排出;如果堆积在临井地带,将堵塞裂缝,产生速敏效应,造成储层渗透性严重降低,致使煤层气井既不产水,也不产气,速敏效应可以通过控制液面下降速度得以最大限度的消除,从某种程度上速敏效应是可以避免的。
3、裂缝闭合水力加砂压裂旨在建立具有较高导流能力的主支撑裂缝,同时使煤层中的众多微裂缝相互连通并部分支撑,在煤层中形成复杂的连通网络体系,从而达到改善煤层的裂隙系统,提高渗透性,实现增产的效果。
长江大学拟进行表彰的“2017年度科研工作先进集体和先进个人”清单附表一2017年度“国家科学基金先进集体”获奖单位
附表二2017年度“科研经费总量先进集体”获奖单位
附表三2017年度“科研经费增幅先进集体”获奖单位
附表五2017年度“高级别科研平台建设奖”获奖单位
附表六2017年度“高级别科研项目立项贡献奖”获奖个人
附表七2017年度“知识产权贡献奖”获奖个人
备注:括号里面的数字为排名。
附表八2017年度“科研成果获奖贡献奖”获奖个人
备注:括号里面的数字为排名。
附表九2017年度“艺术体育类成果贡献奖”获奖个人
附表十2017年度“学术专著贡献奖”获奖个人
附表十一2017年度“科研经费贡献奖”获奖个人
附表十二2017年度“社会服务贡献奖”获奖个人
备注:括号内数字表示排序
附件十三2017年度“高级别论文贡献奖”获奖个人。
构造复杂矿床的开采规范化
尹慰农;子彦
【期刊名称】《采矿技术》
【年(卷),期】1992(000)034
【摘要】提高采矿效率和安全、缩短科技成果在生产中的推广周期,乃是一项重要任务。
解决问题的途径之一是建立综合了科学技术成就和先进经验的采矿规范,以便于矿山根据具体生产情况采取措施。
由于矿体赋存条件、矿岩硬度、稳固性【总页数】4页(P4-7)
【作者】尹慰农;子彦
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TD8
【相关文献】
1.地质构造复杂块段煤层开采的矿压显现特征研究 [J], 吴国强
2.构造复杂矿床地下开采的矿石质量控制 [J], 胡爱华;湘元
3.构造复杂矿床地下开采中的采空区处理问题 [J], 周正濂;三也
4.地质构造复杂区域开采槽波物探技术探索与应用 [J], 乔瑶峰
5.地质构造复杂区域开采槽波物探技术探索与应用 [J], 乔瑶峰
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部分射开水平井产能公式的改进才 博1,段瑶瑶1,赵 峰2(1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007; 2.辽河油田钻采院,辽宁盘锦124010)摘 要:在前人的基础上分析了水平井的产能计算公式,提出了利用拟稳态公式法计算低渗透油田的方法。
并且利用多项式插值的办法回归了部分射开的产能公式。
利用大庆的几口已投产的低渗透油田中的水平井的实际生产数据检验了稳态、拟稳态的公式在低渗透油田中的应用情况。
在此基础上分析了一口水平井的部分射开的产能公式,考虑了射孔的影响,其结果与实际的生产数据基本一致。
因此具有一定的应用前景,具有很大的实际意义。
关键词:水平井;低渗透油田;射孔;稳态;拟稳态;油气田开发中图分类号:TE328 文献标识码:B 文章编号:1004 5716(2007)03 0052 04 水平井技术于1928年提出,20世纪40年代付诸实施,就成为一项非常有前途的油气田开发、提高采收率的重要技术。
到了20世纪80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用,并由此形成一股研究水平井技术、应用水平井技术的高潮。
因此,计算水平井产能的方法是十分重要的环节,文献[1]中提出了计算水平井产能的几种公式:如稳态、拟稳态和部分射开的公式。
但是由于油井生产的复杂性,不是所有的产能公式都是适用的。
例如稳态只能用于投采前的产能估算,拟稳态适用于开采的后期,而部分射开的只给出了打开20%情况下的产能计算方法。
用于低渗透油藏中更受条件的限制。
由于生产的需要一般水平井都不是全部打开的,而是部分的射开的情况,因此研究部分射开的水平井的产能计算是十分必要的工作。
1 计算水平井产能的基本方法1.1 稳态解稳态解是预测水平井流入动态最简单的一种形式。
许多学者给出了水平井的稳态解[1],例如Giger 、Joshi 、Borisor 、Reiss 、Renard 等。
从发表的有关论文来看,上述几位学者导出的水平井产能预测方法显示出较好的一致性。
复杂地质条件储层煤层气高效开发关键技术及其应用煤层气资源是一种重要的天然气储备形式,具有开采成本低、资源丰富、环保等优点,因此备受关注。
然而,由于储层地质条件的复杂性,如盆地构造的多变、煤层厚度不一、含煤量差异大、煤层内部存在水文地质条件差异等因素,使得煤层气的开发面临着很多技术挑战。
本文将从储层煤层气高效开发关键技术及其应用方面进行讨论。
一、煤层气开发技术概述目前,煤层气开发主要采用的技术包括垂直钻井开发技术、水平井技术、大直径水平井技术、压裂技术、CO2增透技术等。
垂直钻井开发技术是传统的煤层气开发技术,其开发流程包括勘探、评价、定位、钻井、完井、生产等步骤。
但该技术存在着储量利用率低、开发周期较长、成本高等弊端。
水平井技术是相对于垂直钻探而言的一种新型技术,其优点在于适用于煤层厚度较大、煤层分布范围较广的地区。
该技术能够有效提高开采效率,减少成本,具有广阔的应用前景。
大直径水平井技术是水平井技术的升级版,主要解决了水平井技术中井段间的间隙难以充填的问题。
其特点在于可充分利用煤层内的水力能量,实现高效煤层气开发。
压裂技术是通过高压泵将深水储层中的压裂液注入到煤层气井中,从而将井壁、钻孔等处的煤层打裂,增加煤层气的渗透性和开采率,并提高开采效率。
CO2增透技术则是通过将CO2注入煤层中,使煤层气压力增加,从而提高煤层气产量。
此外,该技术具有环保优势,能够实现CO2的资源化利用。
二、煤层气储层的复杂地质条件煤层气储层开发面临的最大挑战在于复杂的地质条件。
具体表现在以下几个方面:1. 盆地构造的多变煤层气在盆地构造中的位置、数量、质量受盆地形成历史、地质构造条件、岩石圈运动等多种因素的综合影响,形成形态多样,分布不均的特征。
因此在煤层气开发中需要选择合适的开发方式,并在勘探中进行全面、科学的地质研究。
2. 煤层厚度不一煤层的厚度在不同地区、不同储层之间会出现很大的差异。
在厚度较小的煤层中,传统的垂直钻井开发方式效率低下,需要采用更加高效的水平井或大直径水平井技术。
复杂井况测井工艺技术研究及应用随着油田增储上产的需求和钻井技术的发展,井筒结构越来越复杂,特别是水平井完井技术在各油田被广泛推广应用。
因地质或工程原因,出现了波浪形水平井、井壁台阶水平井、大位移水平井、浅储层水平井、小井眼水平井等复杂井筒结构。
针对各种复杂井筒,以科学合理的测井工艺进行施工,能够有效提高测井效率、测井成功率和测井质量。
标签:波浪形水平井;井壁台阶水平井;大位移水平井;浅储层水平井;小井眼水平井1、波浪形水平井测井技术波浪形水平井一般采用钻具输送湿接头对接测井技术,因水平段呈波浪形变化,首先要解决组合仪器适应波浪形井眼问题,防止仪器刚性长度过长引起遇阻,同时要保证高成功率的湿接头对接,湿接头对接位置的选择直接影响对接成功率和测井成功率,特别是需要多次对接输送的井,提高对接成功率是输送测井的关键。
研究及实际应用表明,依据井筒工程数据增加柔性短节数量,将组合仪器分为刚性长度均匀的若干段,使仪器可呈柔性变化,适应波浪形井眼,同时仪器尾部加装导向胶锥,避免组合仪器刚性长度过长在波浪形井眼段的遇阻。
泵下枪在波浪井眼的扭方位段、井斜突变段实施湿接头对接,公母枪轴心不在一条直线上;在增斜段,泵下枪速度降低。
受各种因素的影响,一次对接成功率只有30%。
研究及实践说明,对接位置选择在方位稳定的降斜段或水平段时,泵下槍速度不会降低,不会出现泵下枪横向或纵向摆动,避免了泵下枪蛇形前行,且母枪与公枪轴心处于一条直线上,一次对接成功率达95%,可大幅度提高一次对接成功率,保证测井成功率。
2、井壁台阶水平井测井技术水平井钻进过程因井壁坍塌,在大斜度段、水平段出现台阶状井眼,引起输送测井过程中严重遇阻。
所有的井壁坍塌都会形成不同程度的井壁台阶。
水平井钻具输送测井过程中,组合测井仪器依靠钻具推力向前移动,因受自身重力作用,测井仪器总是沿下井壁运动,遇到井壁台阶后,测井仪器尾端顶在台阶上产生遇阻,如果没有措施使仪器尾部离开台阶,则无法解除遇阻。
特殊工艺井
基本概况
特殊工艺井是除用常规钻井工艺钻的直井之外的井的统称,是石油开采生产的专业名词,包括:定向井、水平井、侧钻井、大位移井、分支井、地质导向井等。
特殊工艺井的钻井过程控制技术可以保证提高单井产量和经济采收率,提高油田的整体开发效益。
[1]
特殊工艺井钻井液体系方面的新进展,包括以下4个论题。
①水平井钻井液:“微泡”钻井液(Aphron钻井完井液);各种适用的聚合物钻井液;混合金属氢氧化物(MMH)钻井液;低盐度聚合畔水[2]基钻井液。
②大位移井钻井液:低毒性油基钻井液;各种合成基钻井液;借助特种乳化剂、可转变为水包油乳化钻井液的逆乳化钻井液。
③小井眼井钻井液:甲酸盐类钻井液;聚合醇/碳酸钾水基钻井液;阳离子聚合物/盐水钻井液(CBT)。
④其他特殊工艺井钻井液:连续油管(CT)钻井液;多分支井钻井液选择;欠平衡钻井液;套管钻井液。
本书是《石油工人技术培训系列丛书》中的一个分册,从技术、设备与工具、应用实例等方面对欠平衡、侧钻、水平井、大位移井、深井和超深井、小井眼、多分支井、套管等复杂钻井工艺进行了简明扼要的论述。
苏3X-1区块侧钻水平井优选方法研究王勇刚;陈岑;张年念;汤睿【摘要】近年来技术日趋成熟的老井侧钻水平井技术,具有提高气藏开发水平、节约钻井成本等方面的优势,已经在苏里格气田得到了试点应用并取得了良好效果.在研究借鉴前人成果基础上,通过对已侧钻水平井产量、地质条件、井况条件及开发预测指标进行详细分析,结合净现值计算公式,进一步建立完善了侧钻水平井的产量、储量及经济评价标准,并根据标准优选了苏3X-1区块并设计了苏3X-X-XCH侧钻水平井.【期刊名称】《四川地质学报》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】5页(P334-338)【关键词】侧钻水平井;优选标准;优选方案;苏3X-1区块【作者】王勇刚;陈岑;张年念;汤睿【作者单位】中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海200335;复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室重庆科技学院,重庆401331;中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海200335;中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海200335;中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海200335【正文语种】中文【中图分类】P634.5侧钻井技术兴起于上世纪50年代[1-4]。
北美地区某油田生产19年的老井,原日产量不足1.8t/d,侧钻以后产量达到11.5t/d,取得较好的开发效果。
阿拉斯加的油井,由于套管腐蚀采用了侧钻井技术,发现了新油层[5-6]。
1979年,维也纳的一口深度为1 079m的老井在侧钻开窗后,产量增加了十余倍。
前苏联哈德地区侧钻井获得高产,部分油井甚至能自喷,共累计增产原油500万吨,提高原油采收率5%~8%[7-9]。
我国的侧钻井技术基本与国外同时起步,50年代开始试验研究套管侧钻钻井技术,主要经历了非定向侧钻井、定向侧钻到侧钻水平井三个发展阶段[10]。
期间主要在渤海湾、四川、准噶尔等多个盆地[3]完成了一批侧钻井,其中最大井斜28°,最大深度达3 000m以上[11-12]。
复杂结构井完井技术的研究
史鹏涛;陈朋刚;张祖峰
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2010(022)002
【摘要】随着石油工业技术进步,复杂结构井应用规模越来越大,应用领域越来越广,完井技术作为钻井和采油的核心环节,越来越被高度重视,完井技术直接决定了油田的开发速度、采收率、生产成本和后期的开发调整,是一项非常值得研究的重要课题.
【总页数】5页(P72-76)
【作者】史鹏涛;陈朋刚;张祖峰
【作者单位】西安石油大学石油工程学院,陕西,西安,710065;西安石油大学石油工程学院,陕西,西安,710065;大港油田采油六厂,河北,黄骅,060001
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
【相关文献】
1.边台潜山复杂结构井开发技术研究
2.辽河油田复杂结构井完井技术
3.复杂结构井井筒清砂技术研究
4.大庆油田复杂结构井钻完井技术
5.复杂结构井提高固井质量配套技术研究
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收稿日期:2005-09-28基金项目:中国教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(2005-383);黑龙江省科技攻关项目(2005G1785-00)和黑龙江省教育厅科学技术研究项目(10551016)作者简介:赵立新(1972-),男(汉族),黑龙江安达人,副教授,博士,主要从事水处理、流体机械及液流仿真技术研究。
文章编号:1673 5005(2006)03 0077 04复杂结构水平井产能关系研究赵立新1,蒋明虎1,赵雪峰2,刘书孟3,吴柏志4(1.大庆石油学院机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318; 2.大庆油田有限责任公司第二采油厂,黑龙江大庆163414;3.上海交通大学环境科学与工程学院,上海200030; 4.胜利油田有限公司第三井下作业公司,山东东营257000)摘要:通过分析多底井油藏内的渗流特征,建立了复杂结构井的概念,并对影响复杂结构井的产能因素进行了正交数值实验研究。
结果表明,分支水平井的分支长度和分支井数是影响产能的主要因素,二者的影响程度相当,增加分支长度或分支井数均可以增大泄油范围,进一步增加油井产能。
有限导流条件下复杂结构水平井的产能关系呈非线性特征,不同分支井条件下的产能增比与分支井数和分支长度组合数呈指数变化特征。
复杂结构井的产能关系式能够涵盖常规水平井,具有水平井产能关系的一般性特征。
关键词:复杂结构水平井;油藏数值模拟;正交分析;产能中图分类号:T E 355.6 文献标识码:AResearch on deliverability relationship of complicated horizontal wellZHAO Li x in 1,JIANG M ing hu 1,ZHAO Xue feng 2,LIU Shu meng 3,WU Bai zhi 4(1.Colle ge of Mechanical Science and Engineer ing in D aqing Petroleum I nstitute,D aqing 163318,H eilon gj iang Prov ince,China;2.T he 2nd Oil Production Plant of Daqing Oilf ield L imited Compan y ,Daqing 163414,Heilongj iang Province,China;3.College of Envir onment Science and Engineering in University of Shangha i Transportation ,Shanghai 200030,China;4.T he 3rd Dow nhole Operation Comp any of Sh engli Oilf ield L imited Compan y ,Dongying 257000,Shandon g Province,China)Abstract :A new concept of complicated hor izontal wells w as defined based on the fluid flow ing characteristics in reservoir with multi later al wells.And influnence factors for deliverability of complicated horizontal wells were studied by orthogonal numerical simulations.T he results show that the major factors of affecting the well deliverability are lateral branch length and branch number.T he oil drainage area can be improved w hen the branch leng th or branch number i s increased,and the well deliv erability will be increased.T he deliverability relationship o f oil w ells with definite conductivity along horizont al wells w as investigated throug h changing br anch number,and the deliver abilit y o f complicated hor izonal wells pr esents non linear characters.T he specific productivity ratio show s an power law r elatio n with t he g roup number of lateral branch length and branch number ,the r elationship is universal and it can overlap the conventional horizontal w ells.Key words :complicated horizontal w ell;reservoir numer ical simulation;or thogonal analysis;well deliverability水平井中较长的水平井段增加了井筒与油层的直接接触面积,因此为原油流入井筒或通过井筒把工作流体注入地层提供了有利条件。
随着井长增加,井筒水动力学的损失也逐渐增加,井长的增加带来的采油指数的增量会越来越小,如果水平井趾端存在强泄流区,甚至会出现采油指数降低的情况。
另一方面,随着井长的增加,钻井成本增加,因此增油收益与钻井成本之间存在平衡关系。
影响水平井产能的因素很多,包括地层渗流特征、流体性质以及水平井的设计参数等[1]。
随着钻井技术的进步,多分支水平井目前已获得应用,多分支井井筒内的流动更复杂,分支间距、分支长度以及分支井与主井夹角等也对产能产生影响。
利用水平井开采油藏是一项复杂的系统工程,因此系统研究水平井渗流力学2006年 第30卷 中国石油大学学报(自然科学版) V ol.30 No.3 第3期 Journal of China U niversity of Petroleum Jun.2006和流体力学耦合问题对于正确评价水平井产能、进一步实现油藏的高效开采具有重要的实际意义。
1 油层渗流特征复杂结构井是指在油藏开发目的层中完井段以倾斜和分支为主要井眼轨迹特征的水平井,主要表现在钻井技术的复杂性、完井技术的复杂性和井身结构对油层渗流特征的影响,使得复杂结构井的产能关系与常规水平井存在较大差异。
复杂结构井完井段的分支结构特征如图1所示。
图1 分支水平井分布目前水平井自身还没有形成与直井一样成熟的布井和设计方法,水平井在油气田开发领域得到应用以来,主要用于原有直井开发系统的加密以及油田剩余油挖潜。
水平井生产时,水平井筒内除了沿水平井长度方向有流动(一般称为主流)外,还有流体从油藏沿水平井筒长度方向径向流入井筒。
从水平井筒趾端到跟端,流体质量流量逐渐增加,其流动为变质量流。
在这种情况下,沿主流方向流速也逐渐增加,流体沿井轴方向流动存在堆积效应,加速度压降不再等于零,其影响不能忽略[2]。
流体从油藏沿水平井筒径向流入,干扰了主流管壁边界层,影响了其速度剖面,从而改变了由速度分布决定的壁面摩擦阻力。
另一方面,径向流入的流量会影响水平井筒内压力分布及压降,而井筒内的压力分布又会反过来影响从油藏径向流入井筒的流量,因而油藏内的渗流与水平井筒内的流动是耦合的。
利用油藏数值模拟方法[3]可以计算出定压边界条件下不同复杂结构水平井的油藏压力分布,如图2所示(图2(a)~图2(d)分别简称为a,b,c,d 型分支井)。
图2 复杂结构水平井压力分布特征由图2可以看出,分支形状特征影响油藏的压力分布,同时分支长度、支间距以及分支井与主井夹角也对压力分布产生影响,并进一步影响油层的渗流特征和泄油范围,因此相同流压条件下的不同分支结构水平井的产量不同。
由3种不同类型复杂结构水平井主井内沿程压力分布(图3)可以看出,流体在从趾端到跟端的流动过程中,累积流量逐渐增加,相应的井筒内的水动力损失发生变化,压力变化图3 复杂结构水平井主井内沿程压力分布幅度逐渐增加,同时对油藏压力分布产生影响,井筒跟端与油藏间的压差大,泄流程度也大,而靠近趾端逐渐变小。
因此分支虽然为对称分布,但沿流向(图2箭头所示)的压力分布(图2)和流量分布(图4)并不对称,分支节点处由于节流效应使得流量分布出现突变。
图4 复杂结构水平井主井内沿程流量分布2 产能影响因素为使复杂结构水平井产能影响因素研究结果具78 中国石油大学学报(自然科学版) 2006年6月有可比性,设定一定的油藏参数,改变复杂结构水平井的特征参数。
油藏埋深为1500m,复杂结构水平井的布井范围为630m 420m 15m ,油层孔隙度为25%,渗透率为50 10-3 m 2,原始含油饱和度为70%,原始含水饱和度为30%,原油粘度为20mPa s,原始油层压力为15MPa,油藏保持定压边界条件为15M Pa,完井方式为裸眼或筛管完井,相渗和毛管压力资料取自参考文献[4]。
由于以往对常规水平井(单支井)的产能影响因素研究较多[5],因此在对分支井产能各影响因素的数值进行设计时,给定主井长度,同时考虑各因素之间的独立性,确定复杂结构水平井参数敏感性分析影响因素,包括支井长/油藏半宽(A )、分支井数(B)、分支夹角(C)和支井分布形式(D),各因素的水平集见表1。
表1 复杂结构水平井产能影响因素水平集水平集A B C D 30230对称 60460交错90690交错采用正交数值实验分析方法进行研究,设定跟端压力为5M Pa,以各种方案的稳定产能作为对比指标,9种计算方案的产能及各因素影响的产能均值和极差见表2,3。
表2 9种计算方案及其对应的产能实验方案A B C D 产能q/(t d -1)1A B CD119.492A B C D 142.183A B C D 153.664A B C D 146.805A B C D 170.596A B C D 180.607A B C D 179.298A B C D 208.449ABCD271.96表3 产能均值及极差影响因素产能均值q av /(t d -1)极差q R /(t d -1)A 138.44165.99189.9051.46B 148.53173.74202.0753.54C 169.51186.98167.8519.13D187.35167.36169.6319.99由极差可以看出,分支特征对复杂结构井产能影响的敏感程度排序为:分支数、分支长度、支井分布形式、分支夹角。