水平井筒内与渗流耦合的流动压降计算模型

水平井筒内压降对水平井生产动态有较大影响。分析了水平井生产时与渗流耦合的水平井筒内单相变质量流的特性后 ,从水平井筒内流动出发 ,根据质量守恒原理和动量定律导出了裸眼完井和射孔完井的水平井筒内压降计算基本公式 ,并根据势迭加原理导出了油藏内渗流的压力方程。在此基础上 ,建立了石油工程上实用的水平井筒内压降计算新模型 。

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。

油藏中渗流与水平井筒内流动的耦合数学模型

通过引入势的理论研究了油气两相稳定渗流问题.在描述无界地层三维稳态势基础上,结合水平井上射孔孔眼在无界地层中产生的势分布,建立了把油层中的渗流与水平井筒内的流动耦合的数学模型,该模型可以同时描述油藏-水平井筒内油、气两相流和原油单相流时的情况,给出了求解的方法.并且结合实例研究了水平井水平段的流量分布和压力分布.结果表明:水平井水平段的流量分布成明显的"凹"型曲线,其压力分布变化较为平缓.该模型为水平井的产能预测及水平井长度的优化等提供了理论依据.

考虑变质量流水平井筒稠油携砂能力研究

与浆体管输不同,水平井筒从趾部到根部随着地层流体的流入,井筒内流体流量逐渐增大,井筒内各个部位的流态随着井筒内流量的变化而变化。根据液固两相稳态流流态理论,流态依次从非均质悬浮流加固定床或流动床组合到单个非均质悬浮流。流态的变化引起了井筒内压力梯度、固定床层或流动床层高度等流动参数的变化,从而造成稠油携砂能力的变化。根据上述理论,建立了考虑变质量流水平井筒稠油携砂机理模型,并用其计算得到了井筒内压力梯度、固定床层或流动床层高度分布,为评价水平井筒稠油携砂能力提供了依据。

水平井筒中气-液两相流漂移模型研究

基于诸多学者关于垂直管道气-液两相流漂移模型中分布参数和漂移速度的一般规律的研究,采用理论分析和实验研究相结合的方法,提出了水平井筒气-液两相流漂移模型中分布参数和漂移速度的相关式;依据水平井筒模拟试验段上多相流动实验数据,采用参数模型优化的方法,确定了漂移模型中的待定参数,得出了完整的水平井筒气-液两相流漂移模型。

基于大尺寸实验的水平井筒压降预测模型评价

基于自主研制的水平井筒复杂流动的大尺寸(井筒内径139.7 mm)实验系统所测得的高质量实验数据,对目前常用的5种水平井筒单相流动压降模型(Siwon、Asheim、Su、Yuan、Ouyang模型)的压降预测精度进行对比。结果表明:5种模型的压降预测精度由高到低依次为:Ouyang、Siwon、Asheim、Yuan、Su模型,其中Su、Yuan模型预测值整体偏高,Siwon、Asheim模型预测值整体偏低。虽然Ouyang模型具有很好的预测性能(平均相对误差仅有5.5%),算例也证实了其良好的预测效果,但该模型无法表征井壁射孔造成的抑流增阻等复杂机理。因此,水平井筒单相压降模型需要进一步改进,以全面表征井壁射孔造成的抑流增阻效应及流体注入引起的润流减阻效应等复杂机理,完善水平井筒单相流动压降计算模型理论。

射孔完井水平井筒变质量湍流压降规律研究

运用拟三维原理 ,提出了用于计算地层刚性渗流、弹性不稳定渗流与水平井筒内变质量湍流耦合的新方法 ,解决了在井筒变质量流体流动模拟过程中井筒边界条件难以确定、地层线性渗流与井筒内非线性湍流难以耦合的问题。同时 ,对不同射孔方式和生产制度下流体水动力学进行了分析 ,研究了射孔入流与水平井筒内流体的相互作用关系及变质量主流体的流动特性。模拟结果表明 ,与圆管湍流相比 ,井筒内变质量流具有更大的压降系数 ,且主流中心速度降低 ,速度剖面呈现内凹形式 ,水平井射孔设计应该利用井筒内流体与渗流的耦合模拟进行优化。

水平井筒油水两相流压降计算模型

水平井的应用已越来越广,由于其增产效果明显,特别是对于底水油藏,能有效地延缓地水锥进的速度,从而为油田创造巨大的经济效益。以前人们都普遍把水平井视为无限导流,即:从根端段到指端段几乎没有压降消耗。但是随着水平井的技术越来越成熟,大位移水平井开始出现,水平井筒中的压降已不容忽视。对水平井筒油水两相变质量分层流动进行了微元分析,考虑壁面入流对其中油水两相变质量分层流动压降的影响,运用连续性方程和动量守恒方程,得出了水平井筒油水两相变质量分层流动的基本模型和压降计算模型,通过模型求解揭示了在壁面入流条件下沿水平井筒的压降分布。

水平井筒气水两相流动压降规律研究

采用水平井开发有水气藏时,由于水平井中复杂的两相渗流规律以及水平井筒中特殊的流动状态,使得当流体从孔眼流入时会对水平流动产生显著影响,造成常规水平圆管气水两相流动规律不适用,其突出表现为流动中的压降变化。为了探索水平井筒气水两相流动压降分布规律,运用划分微元段的思想,建立了水平段一维混合流动井筒压降计算模型,在此基础上建立了水平气井携液模型,并采用Fluent流体仿真软件模拟气水同产水平井筒内的混合流动。研究表明,随着主流流速的增大,井壁摩擦压降、孔眼粗糙度压降以及混合压降都增大;井径的增加导致井壁摩擦压降和孔眼粗糙度压降都减小;而流体黏度只对孔眼粗糙度压降产生影响,增加黏度会引起粗糙度压降的增加。数值模拟结果表明,从井筒指端到跟端,流量增大,流速增大,孔眼入流会产生压力降,沿程总压力减小,符合井筒流动压降的原理。

射孔相位对水平井筒变质量流压降影响规律

根据相似原理设计的小尺寸水平井简模拟实验井段不能够同时实现几何相似、运动相似和动力相似，所以小尺寸模拟实验井段与水平井筒实际生产情况存在一定偏差。为了能够真实地反映水平井筒实际生产情况，实验采用外径139．7mm壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒，设计了3种射孔相位角，主流雷诺数为1000～20000，壁面注入比为0．01％～10％。实验研究了射孔相位角对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律，同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律。研究结果表明：随着射孔相位角增大，壁面摩擦压降和总压降增大，混合压降减小；随着壁面注入比的增加，混合压降和加速度压降均增加。

水平井筒变质量环空流压降分析模型

在常规管道环空流流型压降分析的基础上 ,考虑管壁存在入流或出流对于环空流流型压降的影响 ,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,得到水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降计算方法 .计算结果表明 :水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降大于常规水平管道的压降 ;入流量越大 ,压降越大 ;管径越大 ,压降越小 ;要计算整个水平段压力分布 。

水平井筒气液两相变质量流动流型转变实验研究

在对水平井筒气、液两相变质量流动的流型转变进行了理论研究 ,在此基础上 ,设计并建立了流型转变实验装置 ,对水平井筒气、液两相变质量流动的流型转变进行了模拟实验研究。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流型转变实验研究 ,获得了大量的实验数据。根据实验数据修正了理论计算模型 。

射孔完井水平井筒单相流动压降的改进模型

水平井的压降计算是进行水平井产能预测、水平段长度优选及水平井完井设计优化等的理论基础,而单相流的水力计算又是进行油水两相流或油气水三相流压降预测的基础。基于水平井单相流体流动规律研究领域的重要学者Su建立的压降模型,考虑该模型预测值偏高的问题,建立了新的射孔完井水平井筒单相流动压降的改进模型。采用VB.NET对模型进行了求解,并与Su模型进行了对比。结果表明,建立的改进模型更符合实际情况,可以很方便的应用此模型进行射孔完井水平井筒的压降预测。

水平井筒应力分布特征数值模拟研究

对水平井筒应力分布进行了系统研究,采用FLAC3D数值模拟软件建立三维模型,综合考虑地层构造应力和储层岩石力学影响,模拟研究了不同原岩构造应力差和水平段深度对水平井筒附近应力分布特征的影响,为计算水平井压裂破裂压力、裂缝起裂方位角、优化射孔等工程优化提供理论依据。

水平井筒变质量分散泡状流压降的理论与实验研究

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压降计算方法对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。本文对气、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散泡状流流型的压降计算方法。同时 ,设计并建立了水平井筒流体流动模拟实验装置 ,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压降实验研究 ,获得了大量的实验数据。实验数据和理论计算结果吻合很好 。

煤层气水平井筒加热煤层温度变化规律实验研究

煤层温度的变化对煤层气的吸附和解吸规律有较大的影响,为煤层气高温助排具工艺技术的设计和施工提供理论依据。利用所研制的煤层气水平井筒加热煤层温度变化测量实验装置,进行了7种不同水平井筒温度条件下的煤层温度变化实验,揭示了煤层气水平井筒加热煤层温度变化规律。实验表明:离加热井筒越近,煤层温度升高越快;与井筒相同距离的测点,距离加热端越近的测点煤层温度升高越快;距离井筒远端测点温度变化很小,加热效果差;当井筒温度为140℃以上时,煤层升温幅度明显增加。

水平井筒变质量流动规律数值模拟研究

针对水平井分支井水平井筒段的变质量流动规律复杂,其水平井筒段压降难预测的问题,采用理论研究和数值模拟方法相结合,即根据流体遵循的基本定律,应用计算流体动力学方法 (CFD软件)建立水平井筒段的数值模型,通过对建立的水平井筒段数值模型进行单相多相流动模拟研究,得到了水平段的内流场和相关的流动变化规律,同时通过分段考虑水平井筒各段压降再叠加的方法,提出了计算不同井筒流速条件下压降计算方法,这对于水平井分支井水平段变质量流动规律的研究具有重要借鉴意义。

用CT挤注技术对长水平井筒进行注水泥作业

CT（挠性管）固井已得到广泛应用，并且多年来很成功地应用于补救挤注和回堵作业中。然而，应用此技术的绝大数井的井斜小于90。

流体自多孔管壁注入的水平井筒流动

本文对液流自多孔管壁注入的水平井筒流动进行了研究。该井筒可自由藏得到连续的流量注入。由于井筒和油藏间存在复杂的相互作用。该问题一直被认为是生产实践中未被解决然而却非常重要的问题。

水平井井筒气两相流动规律及积液特征研究

由于气田开发中出水气井所占比例逐年增加,明确水平井井筒气两相流动规律及积液特征对于解决气井出水问题具有重要意义。然而,水平气井出水特征规律复杂、无法准确预测积液风险,导致水平井井筒气两相流动规律及积液特征尚不清楚。因此,从水平气井气水两相流动规律研究入手,通过建立水平井气水两相渗管耦合流动模型,我们可以对水平井复杂完井段的积液过程进行深入的数值模拟分析。并在总结前人成果的基础上,深入探讨了水平气井的气水两相流动规律,同时研究了积液过程的携液模型和积液模型。研究结果表明,水平井筒内的气两相流动有多种流型,有分层流、间歇流、环雾流等。这些流型受多种因素影响,如管径,倾角,流体性质等。特别是影响空气和水流类型最显著的是管径和倾斜度。积液过程受到各种因素的影响,如气量、水量、轨迹上的倾角以及轨迹的起伏程度等。