水平井水平段压降的一个分析模型

根据水平井水平段流体的流动特征，建立了水平井筒压降的一个分析模型，Ｄｉｋｋｋｅｎ的压降模型是本模型的一个特例。在水平井筒内为单相紊流情况下，对其摩擦数进行了讨论；并用实例计算了水平段内单相紊流时的压降。由计算结果可知，在水平水平较长时，不能忽略其中的压力损失。     

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蛇曲井是不同于常规水平井的一种新型复杂结构井，其水平段在纵向上存在较大起伏，不能用常规水平井的压降模型计算其压降。文章对蛇曲井微元段的两相分层流动进行了分析，根据连续性方程和动量方程, 建立了蛇曲井水平段两相分层流动的压力梯度模型，在定产量和定井底流压两种工作制度下，给出了蛇曲井的水平段在两相分层流时的压降计算方法。应用文章所建模型和水平井的水平段压降计算模型分别计算了某蛇曲井水平段在气水两相分层流动时的压降，结果表明蛇曲井水平段的井筒压降不能用常规水平井水平段的压降模型计算，蛇曲井水平段的井筒压降不能忽略。     

水平井水平段最优长度设计方法研究

由于水平井水平段内摩擦损失的缘故,如果水平段内压降和油藏压降相当,导致水平段末端压降很小或者为零,这种现象常常出现在高渗透层的低压降生产油藏和生产压差受到限制的锥进油藏。因而研究水平井最优长度设计方法对水平井开发方案设计具有指导意义。本文分三种情况(底水油藏、气顶底水油藏、气顶油藏)建立了油藏内流动模型、井筒内流动模型、水平井水平段最优长度数学模型,在建立模型过程中,考虑了水平段内流动状态(层流、紊流)和管壁相对粗糙度对摩擦损失和水平井产能的影响,最后通过实例计算得到了几个结论。     

油层中渗流与水平井筒内流动的耦合模型

针对几种常见油藏类型情况,导出了水平井生产时单相原油三维稳态流动的压力分布,并根据质量守恒原理及动量定理导出了水平井筒内压降计算新公式。它考虑了沿程流入对井筒内压降的影响。提出了把油层中的渗流与水平井筒内的流动耦合的数学模型及求解方法。实例计算表明:用此模型计算产能,精度高;井筒内压降对水平井生产动态有影响。当生产井段长度超过某一值后,产量不再随井长增加而增加;沿水平井筒长度方向各段单位长度的采油指数并不相等。     

内管旋转的垂直同心环形管内单相流动特性的试验研究

分别以空气、油、水为工作介质对内管旋转的垂直同心环形管内的单相流动特性进行了系统的试验研究。首先在100 Re 70000的范围内对内管不转的环形管内的摩擦阻力进行了试验测定,并与几种摩阻关系式进行了比较,得出同心环形管内紊流摩擦系数比圆管摩擦系数约高6%~10%,Sadatomi的关系式可用于4000 Re 70000的范围内的紊流计算。采用测量轴向摩擦压降的方法,对内管旋转的环形管内的流动离心不稳定性以及摩阻进行了试验研究,得出了直径比小于0.8时,层流向层流+Taylor涡旋的转换边界及紊流+Taylor涡旋向紊流的过渡边界,并针对不同流型给出了适用于较大环形间隙环形管的摩阻关系式。     

肇州油田水平井水平段压降计算及测试

水平井水平段的流动为变径入流量的变质量流动,根据动量守恒方程建立了水平段流动的压力梯度基本方程;通过不同位置的采液指数变化,表征水平井筒中的流动与油藏渗流的耦合,考虑孔眼入流情况下的管壁摩阻系数,建立了一套系统的水平井水平段压降计算模型及方法。水平段压力损失由摩阻压力损失、加速压力损失、混合压力损失以及势能压力损失等四部分组成。对肇州油田州62-平61井水平段压降进行了计算,并在相同生产条件下进行了测试,计算值与实测值误差6％。计算表明,肇州油田9口水平井的水平段总压降大约在0．048～0．26MPa。     

水平井筒内压降对水平井向井流动态关系的影响

建立了考虑水平井筒内压降影响的水平井向井流动态关系模型,为油藏工程和采油工程预测水平井真实的向井流动态关系提供了必要的手段。通过实例计算,分析了水平井筒内压降对水平井向井流动态关系的影响。分析表明:当水平井筒内压降较大时,即使油层和整个水平井筒内全部为单相原油流动,水平井的IPR曲线也不再为一条直线,而是一条曲线。井筒内压力损失越大,单相液流IPR曲线的这种背离直线的现象越明显;对于有底水或气顶的油藏,应适当增加水平井筒直径,以降低水平井筒内压降,从而延缓底水或底气的锥进。     

砾石充填防砂井产能预测方法

流体从砾石充填防砂井供给边缘到井筒的流动分为4部分：从供给边缘至井筒的平面径向流，射孔孔眼附近的球面向心流，通过射孔孔眼的单向流，由射孔孔眼到筛管的发散流。建立了计算各部分单相渗流的流动阻力数学模型，并考虑紊流对井筒附近流动阻力影响。对模型求解，研究影响产能的敏感性参数。对胜利油田某砾石充填防砂井产能计算的结果表明：按单向流、径向流及发散流计算井筒内流动阻力的结果差别较大，仅用单相流或径向流模型计算井筒内压降有一定误差；防砂井压降主要出现在射孔孔眼内及其附近，孔眼内填满地层砂时孔眼内的压降是总压降的48％，而填满砾石时是总压降的29％，将每个孔眼填满砾石是提高防砂井产能的根本保证。图1表2参10     

水平井筒射孔完井变质量流动压降规律

影响水平井产能和向井入流剖面的因素很多,水平井筒沿程压降是其中一个重要因素。结合水平井筒生产实际,在大庆多相流试验环道基础上,设计了壁面注入系统和变质量流动试验段,针对射孔水平井筒变质量流动规律进行了单相和两相变质量流动试验研究。结果表明,单相水平井筒沿程压降随注入比变化,并且存在临界注入比,当注入比超过临界注入比时,压降随着注入比增加显著。进一步的数值模拟研究揭示了其中的原因:当超过临界注入比后,射孔孔眼下游出现流动分离,混合压降开始起作用,从而引起压降的显著增加。油水两相变质量流动除了受注入比影响外,还受到含水率变化的影响,在高流量条件下,40%含水率时压降最高,流型为分散流型;低流量下,压降随含水率变化不大,流型为分层流型。该研究结果对完井设计有一定指导意义。     

多相管流中沿程摩阻系数分析

沿程摩阻系数是制约多相管流发展的关键,摩阻系数是压降计算的重要内容之一,其计算的准确性直接决定的压了压降计算的准确性,分散泡状流仅需用到气体或流体与管壁之间的相互作用,分层流,环状流和段塞流不仅用到气体或液体与管壁之间的相互作用,还要用到气液 面之间的相互作用,气体或液体与管壁之间的沿程摩阻系数可以采用单相流体沿程摩阻系数的计算方法,不同的流型,不同的流型,气液界面的摩阻系数计算方法不同。     

水平井筒变质量间歇流压降的理论与试验研究

间歇流是实际水平井筒气液两相流动中非常重要的一种流动形态。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,常规管流的压力计算方法对于水平井筒流动来说就需要进行修正和扩展。在常规水平管道间歇流动压降分析的基础上,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁入流或出流对压降的影响,得到一种新的水平井筒间歇流流型压降计算方法。同时,设计并建立了水平井筒流体流动模拟试验装置,在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的间歇流动压降试验研究,获得了大量试验数据,与理论计算结果吻合较好,表明该计算方法具有实际应用价值。     

内螺纹管中煤油单相紊流强化传热研究

对煤油在内螺纹管中的单相紊流传热和摩擦阻力特性进行了实验研究,并将实验结果同煤油在光管中的实验结果作了比较。对内螺纹管的强化传热效果进行了评价,分析了内螺纹管强化传热的机理。提出了煤油在内螺纹管中的单相紊流传热关联式和摩擦阻力系数的关联式。     

水平井变质量管内流动损失的数值研究(一):单支孔流动

水平井采油是石油工程中新的重大课题之一,尤其对于开采稠油、低渗、裂缝性、底水和气顶油藏以及老井的后期挖潜有明显效益。由于水平井与油藏接触段较长,井内压降较大,其沿程压降对产油量有很大影响。因此,掌握水平段的流动损失和压降规律,对优化水平井长度及开采工艺设计、准确预测水平井产油量是非常重要的。在实际水平井中,沿程不断有流体从管壁孔眼流入井筒,这是一种变质量流动,这种流动比常规的管道流动复杂得多。文中采用数值方法研究壁面注入对管流压降及壁面摩擦阻力的影响,给出单支管流动损失并总结压降系数与壁面注入速度及截面雷     

裸眼完井分支水平井井筒压力分布理论研究

根据水平井筒内单相变质量流特点，考虑影响井简压降大小的各个因素，利用质量守恒定律、动量定理以及管流摩阻公式，建立了水平井简压降计算模型。把井筒压降计算模型与油藏三维渗流模型耦合起来，可以得到井筒中的压力分布。通过对分支水平井井筒压力的初步研究，建立了井筒压力分布求解模型，得出了一些有益的结论，为进一步的研究打下坚实的基础。     

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。     

水平井变质量管内流动损失的数值研究(二):多支管流动

本文是《水平井变质量管内流动损失的数值研究(一):单支孔流动》[1]的续文,研究多支管水平井筒中流动压降和摩阻。水平井筒中压降及壁面摩擦阻力的沿程变化对水平井的产量有很大影响,因此,掌握水平段的多支孔流动损失和压降规律,对优化水平井长度及开采工艺设计、准确预测水平井产油量至关重要。本文仍采用数值方法,在预测壁面单支管注入对管流压降及壁面摩擦阻力影响的基础上,研究了壁面多支管注入对管流压降及壁面摩擦阻力影响,给出压降系数与壁面注入速度及截面雷诺数的变化规律。     

非线性渗流地层水平气井二项式产能方程

水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,而低渗透气藏存在着启动压力梯度效应以及高速非达西渗流时的紊流效应。通过建立和求解包含水平气井井身结构参数、近井区高速非达西渗流条件下气体紊流因素以及启动压力梯度效应的水平气井渗流模型,推导出描述水平气井产能的二项式产能方程。在此基础上,依据理论推导和计算,对水平气井和直井的产能进行对比,研究启动压力梯度以及非达西渗流对水平气井产能的影响。结果表明启动压力梯度对水平气井产量影响呈一线性下降关系,非达西流动引起水平气井产能的降低,并且非达西流动对水平井的影响小于对直井的影响。