水平井变质量流与油藏渗流耦合研究

论文摘要

在水平井实际生产时,井筒流动和油藏渗流是一个相互影响、相互作用的整体,合理描述水平段的流体流动规律和压降关系,对确定水平段的长度、准确预测水平井产量等有重要意义。尽管目前对水平井筒变质量流动已有大量研究,分析了变质量流动引起阻力损失的各种因素,但大都是借助于实验得到的经验关系式,这些经验关系式的适用范围受到限制。在和油藏渗流结合方面,为了处理方便,只是考虑井筒中的摩擦压降,没有考虑加速度压降和壁面流入产生的附加压降。因此更全面的考虑井筒内各压降因素,建立井筒与油藏的耦合模型,对研究水平井的变质量流动规律十分重要。本文考虑裸眼、射孔不同完井方式和稳态、非稳态油藏条件,分别建立了裸眼完井井筒与油藏的稳态耦合模型和射孔完井井筒与油藏的稳态耦合模型,以及水平井筒与油藏渗流的非稳态耦合模型,给出了模型的解法,并编制了相应的计算程序,进行了实例计算与分析。其中,裸眼完井耦合模型推导了混合压降计算式,井筒压降考虑了摩擦、加速度和井筒壁面流入的混合干扰等因素,根据模型实例计算了井筒内的压力剖面、流量剖面及压降剖面,对比无限导流模型的计算结果,说明了水平井存在一定的最优长度,在预测井产量尤其是大位移井产量时要考虑井筒压降的影响;射孔完井耦合模型改进了刘想平模型,每个井筒段可包含若干个孔,大大减少了计算量,同时引入了新的摩擦系数,井筒压降考虑了壁面摩擦和射孔入流造成的附加压降,利用模型实例计算分析了各射孔参数对井产能的影响,得出射孔深度影响最大,其次是射孔密度,相位角影响最小,射孔密度存在最优值,可利用模型进行优化。本文还以非稳态渗流理论为基础,应用边界积分法建立了井筒油藏的非稳态耦合模型,井筒压降考虑了摩擦、动量变化和混合干扰因素,通过对模型的无因次化、离散求解,实例计算了不同时刻的井筒流率分布,不同产量条件下的井筒流率分布、摩阻压降分布和加速度压降分布,分析了井筒内压降的影响。所开发的耦合模型都具有很好的扩展能力,为不同条件下水平井的变质量流动耦合研究提供了更先进的方法模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出背景
• 1.2 国内外现状分析
• 1.3 研究目标
• 1.4 研究目的
• 1.5 研究意义
• 1.6 研究理论方法
• 1.7 技术路线
• 第二章 裸眼水平井流动与油藏渗流的稳态耦合模型
• 2.1 裸眼水平井油藏中的压力分布
• 2.1.1 水平井在无界地层中的势分布
• 2.1.2 水平井在底水驱油藏的压力分布
• 2.2 裸眼水平井筒压降模型
• 2.3 裸眼完井与底水驱油藏的耦合模型
• 2.3.1 耦合模型的推导
• 2.3.2 耦合模型的求解
• 2.4 计算实例及结果分析
• 第三章 射孔水平井流动与油藏渗流的稳态耦合模型
• 3.1 射孔水平井在油藏中的压力分布
• 3.1.1 单个射孔孔眼在无界地层中的势分布
• 3.1.2 射孔水平井在底水驱油藏的压力分布
• 3.2 射孔完井水平井筒模型
• 3.3 射孔完井水平井筒与油藏渗流的耦合模型
• 3.3.1 耦合模型的推导
• 3.3.2 耦合模型的改进
• 3.3.3 改进的耦合模型的求解
• 3.4 计算实例及结果分析
• 第四章 水平井流动与油藏渗流的非稳态耦合模型
• 4.1 油藏模型
• 4.2 水平井井筒压降模型
• 4.3 水平井筒与油藏渗流的非稳态耦合模型
• 4.4 耦合模型的离散求解
• 4.5 计算实例及结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢