考虑水平井筒压力损失的数值模拟方法

水平井在油气田开发中的应用越来越广泛,但现有的水平井数值模拟方法存在以下问题:对水平井的处理较为简单,多没有考虑流体在水平井筒内的压力损失,由此所得的模拟计算结果与实际水平井结果存在着较大的差距.本文针对这一问题,在直井黑油模型的基础上建立了考虑水平井井筒压力损失的数值模拟模型,编制了水平井数值模拟软件;模型中考虑了流体在水平井筒内流动时四种压力损失(包括摩擦损失、加速损失、混合损失和重力损失)的影响,软件还可模拟计算地层的各向异性;考虑水平井筒压力损失后所求解的为“加边七对角稀疏矩阵”,本文还寻求了一种新的解法——分块矩阵乘法结合预处理共扼梯度法,试算表明该方法具有较快的收敛速度.最后应用所研制软件,对影响水平井产能、井筒压力损失、井底流压的参数进行了对比计算和分析,其结果对实际水平井优化设计具有一定的指导意义.     

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正确预测水平井产能对水平井开发方案设计、生产优化及生产动态分析具有重要意义。在充分考虑水平井生产特性的基础上，将水平井看成是由若干段线汇组成，把气体在气藏内向水平井的三维稳态渗流与其在水平井筒内的流动耦合起来，建立了气藏水平井稳态产能计算模型，并提出了求解此模型的方法。实例计算表明：水平井筒内的压力损失对其产能有影响，地层渗透率高时，影响更大；水平井每单位长度的生产指数沿水平井段并非处处都相等。该模型稍作改动，就可用于油藏水平井产能预测。     

考虑井筒压力损失的水平气井压裂产能影响因素分析

不考虑压裂水平气井水平段压力损失的压裂水平气井被视为理想压裂水平气井,其产量为每条裂缝产量之和,这显然不符合实际情况。为此,进行了相关公式的推导并结合中东某气藏气井压裂的实例,分析了在考虑井筒压力损失的情况下裂缝位置、井筒半径和裂缝半长对压裂气井的产能影响。研究结果表明：端部裂缝的产气量高于中部裂缝的产气量;井筒半径对压裂水平井产能的影响有限;裂缝长度对产能有最优值存在,裂缝不是越长就越好。这些结论对实际气井的压裂增产具有一定的指导意义。     

气藏水平井生产系统动态分析模型

对于水平井开发气藏，其生产系统由气藏内渗流和水平井井筒内流动两部分所组成。首先仿造采油指数的定义来定义压力平方形式下的采气指数，分别建立了气藏渗流及水平井筒流动的数学模型，该模型具有压力平方的形式，然后应用体积平衡原理将气藏内流动和井筒内流动联系起来，建立了产量耦合下生产系统分析模型，该模型实际上是水平气井的流入流出动态分析模型，分为层流、光滑管壁紊流、粗糙管壁紊流3种流态，推导出气藏水平井的产量随位置变化的关系式，并分析讨论了管壁相对粗糙度对气藏水平井产能的影响，在考虑水平井水平段内摩阻的情况下，实例分析了气藏水平井的流入流出动态关系。这为钻井工程、描述水平井流入流出动态、评价水平井产能、确定合理生产制度和管壁相对粗糙度对气藏水平井产能的影响提供了可靠的手段和方法。     

致密气藏水平井参数优选研究

为了解决靖边气田致密低渗区已投产水平井开发效果普遍较差的问题,有必要确定水平段长度、渗透率等产能影响参数的范围,提高其开发的效果和经济效益。通过水平井产能影响因素的敏感性分析,初步确定了产能的主要影响因素;综合利用气藏工程、数值模拟和经济评价等方法,确定了渗透率、水平段长度等影响水平井产能的主要参数范围,建立了适合靖边气田的水平井参数优选流程。以优选的水平井参数为基础,预测了试验区水平井的无阻流量。结果表明:不同因素对水平井产能的影响程度存在差异,但渗透率、水平段长度等参数对水平井产能影响较大。确定了影响致密气藏水平井产能的地层压力、渗透率、水平段长度、储量丰度等参数的范围。产能预测结果表明:参数优选后的水平井井网开发效果良好,说明建立的水平井参数优选流程有效。所以,水平井参数的优选,对致密气藏的水平井选井及设计十分重要。     

水平井筒摩擦压降对井产能的影响

水平井筒内的摩擦压降对于水平井的生产动态来说是一个具有支配性的因素,筛管和割缝衬管完井的摩擦压降将会变得尤其重要.对水平井单相稳流系统,综合考虑摩擦损失造成的水平井筒压降和变质量流特点,联立水平井的油藏渗流和水平井筒中的流动,建立了水平井筒存在压力梯度的变质量耦合模型,对模型微分方程进行数值求解.对参数进行敏感性分析以讨论摩擦压降对产能的影响.该模型还可以用于确定合理的水平井筒段长度.     

水平井简摩擦压降对井产能的影响

水平井筒内的摩擦压降对于水平井的生产动态来说是一个具有支配性的因素，筛管和割缝衬管完井的摩擦压降将会变得尤其重要。对水平井单相稳流系统，综合考虑摩擦损失造成的水平井筒压降和变质量流特点，联立水平井的油藏渗流和水平井筒中的流动，建立了水平井筒存在压力梯度的变质量耦合模型，对模型微分方程进行数值求解。对参数进行敏感性分析以讨论摩擦压降对产能的影响。该模型还可以用于确定合理的水平井筒段长度。     

火山岩气藏水平井水平段合理长度确定

水平段长度不仅影响水平井单井产量,还影响水平井钻井投资.火山岩气藏水平井钻井成本相对较高,因此确定水平井段的合理长度对火山岩气藏水平井开发设计非常重要.在徐深气田火山岩气藏水平井开发先导性试验中,考虑井筒摩擦阻力,根据水平井简内的流体流动和气藏内流体渗流的耦合,从经济效益的角度提出了火山岩气藏水平井水平井段合理长度的确...     

水平井蒸汽吞吐加热半径和地层参数计算模型

蒸汽吞吐水平井加热半径和焖井后地层温度和压力的计算是水平井产能评价和动态预测的基础。由于蒸汽沿着水平段流动有摩擦损失,因而蒸汽的压力、温度和干度沿着水平段的分布是不均匀的。根据水平井变质量流和传热学原理,基于质量守恒、动量定理和能量守恒及镜像反映和势叠加原理,建立了水平井蒸汽吞吐加热半径和焖井后温度压力计算模型。以某油藏参数为基础,对该模型计算结果与数值模拟结果进行的比较发现,二者基本吻合,从而验证了模型的正确性。     

气藏水平井长度优化设计方法

首先推导了气藏水平井产能公式,在推导过程中考虑了天然气的非达西流动和气层各向异性等因素对水平井产能的影响。其次是建立了气藏内流动模型、水平井井筒内流模型、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摩阻损失和流动状态对水平井产能的影响。所得到的方法对计算气藏水平井产能和设计水平段长度具有指导意义。     

水平井在火山岩底水油藏开发中的应用

根据准噶尔盆地石西油田石炭系火山岩油藏地质特征,应用现代油藏工程和数值模拟技术对比分析了该油藏应用水平井与直井的开采效果,论证了应用水平井开发的可行性。同时根据油田地质特征进行水平井地质设计、产能分析,确定其合理产能。油田动态数据对比表明,水平井对深层、低渗透、裂缝性、块状底水、异常高压的天然裂缝性火山岩油藏具有较好的适应性,水平井产能的确定结果是可信的,其方法也是可行的。     

致密气藏分段压裂水平井产能评价新思路

由于储层物性、投产方式与渗流机理的差异,致密气藏与常规气藏的水平井产能评价存在很大差异,常规气藏水平井产能模型在致密气藏中存在诸多局限性。根据作者对国内外致密气藏分段压裂水平井开发效果的研究,从致密气藏水平井分段压裂的实际出发,提出了压裂水平井产能评价的新思路,即以单压裂段为单元,采用单压裂段压降叠加分析方法和单压裂段产量递减分析方法,合理评价单压裂段产能、最优压裂段数和对应的水平井或气藏产能。通过国内外的两个实例的应用与分析结果证明,该套思路和方法对于致密气藏分段压裂水平井产能评价具有很强的适用性和可操作性。     

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。     

鱼骨型多分支水平气井产能规律研究

推导了水平气井在无界地层中三维拟压力分布模型,运用镜像反映和叠加原理建立了鱼骨型多分支水平气井在地层中的压力分布方程。建立了考虑井筒摩阻损失、加速度损失、混合损失及重力作用的井筒流动方程,从而得到了完整的产能模型。运用产能模型系统分析了储层物性、井筒压力损失、多分支井型结构等因素对鱼骨型多分支水平气井产能的影响,得到了鱼骨型多分支水平气井的产能规律。     

考虑启动压力梯度的低渗气藏水平井产能计算

低渗透气藏的开发在石油工业中占据着重要的地位，水平井因其特有的增产优势而广泛应用于开发低渗透气藏。水平井的成本投入较高，准确预测其产能可为水平井的钻井和采油工程方案设计提供科学的依据。低渗气藏水平井的产能预测大多忽略了低渗气藏的启动压力梯度效应，使预测产能与投产后的实际产能相差很大。在Joshi水平井渗流理论基础上，以上下边界封闭的低渗透气田为例，推导了考虑启动压力梯度的低渗气藏水平井的产能计算公式，引入无因次参数s表征启动压力梯度引起的产能损失程度。矿场资料验证了产能公式的计算精度，并分析了启动压力梯度对气井产能的影响趋势，结果表明随着启动压力梯度的增加，其损失的气量呈线性增加。这为水平井开发低渗透气藏提供了理论支持。     

徐深气田火山岩气藏开发早期试井评价

近年来松辽盆地北部深层徐家围子断陷天然气勘探取得了重大突破,2005年徐深气田提交天然气探明地质储量1 018.68×10⁸m³。为搞好徐深气田火山岩气藏的开发工作,应用气井产能测试及压力恢复试井等资料的解释分析,对徐深气田火山岩气藏进行早期评价。建立气井产能方程,初步确定火山岩气藏气井产量和无阻流量差异较大,气藏模型类型复杂多样,储层平面分布范围有限,多数压裂井附近存在不流动边界,因此,单井合理配产和控制边底水采出是高效开发徐深气田的重要手段。     

裂缝性气藏水平井稳态解公式研究

首先推导了了均质各向异性气藏水平井产能公式，在推导过程中考虑油藏各向异性，井底附近非达西流动对水平井产能的影响，并推导出了垂直井，水平井由于非达西流动引起的附加压降比值公式；其次，推导出裂缝性气藏水平井产能公式，并进一步推导出了低渗透压裂性气藏水平井产能公式，该公式考虑了气藏各向异性，裂缝高度，气体从裂缝流向井筒非达西流动等因素对水平井产能的影响。     

基于连续拟稳定法的页岩气体积压裂水平井产量计算

水平井体积压裂是开发页岩气藏的关键技术。体积压裂后,未改造区域的流动为受微纳米孔隙介质控制的非线性渗流,而改造区域的流动则是由微米级裂缝网络控制的达西渗流。综合考虑页岩气藏体积压裂后的多尺度流动、页岩气解吸附、扩散等特点,建立了耦合未改造区域和改造区域流动的稳态产量计算模型;在此基础上,首次运用连续拟稳定法,考虑压力波不稳定扩散,结合物质平衡方程建立了页岩储层体积压裂水平井非稳态产量计算方法,并对页岩气体积压裂水平井非稳态产量的影响因素进行了分析。结果表明：基于连续拟稳定法建立的产量预测模型具有求解过程简单、计算速度快,与数值模拟结果吻合程度高的特点;页岩气的解吸效应主要影响生产中后期的产量;随着体积压裂区半径、压裂区渗透率、扩散系数、朗格缪尔体积的增大,页岩气井产能增大,且增加幅度逐渐减小;朗格缪尔压力对产量的影响较小。该方法为页岩气体积压裂水平井非稳态产量的计算提供了理论依据。