水平井中心管完井流入和壓力剖面預(yù)測.docx

1、開采工藝水平井中心管完井流入和壓力剖面預(yù)測張舒琴'李海濤2,楊時杰3,粟超4(1西南石油大學(xué)研究生部2西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院3遼河油田研究院4川局地研院)張舒琴等.水平井中心管完井流入和壓力剖面預(yù)測.鉆采工藝,2009,32(6):43-45摘要：水平井中采用中心管完井可以降低水錐對水平井開發(fā)底水油藏的影響。采用線匯rft加和鏡像反映原理推導(dǎo)出底水均質(zhì)油藏單相穩(wěn)態(tài)流動勢分布，針對實際水平井不可能絕對水平，因此高慮了高差影響。根據(jù)質(zhì)量守恒和動量原理得到影響井簡壓力分布的壓降模型，油藏和弁簡的和互影響得到中心管完井的播合模型及求解思路。實例計算結(jié)果表明中心管完井能夠降低跟端的大壓差，平緩

2、整個剖面的流入量，從而達(dá)到控錐的效果。關(guān)鍵詞：底水油藏；水平井；錐進(jìn)；中心管完井中圖分類號：TE257文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOl：10.3969/j.issn.1006-768X.2009.06.013(1)收稿日期：2009-05-21作者簡介：張舒琴(I984-),西南石油大學(xué)在讀碩士研究生，主要從事油氣田開發(fā)與完井方面研究。地址:(610500)四川省成都市新都區(qū)西南石油大學(xué)硬07級1班，電話E-mail：270316719。利用水平井開采底水油藏可以一定程度上延緩直井中水錐的突破,但是井筒壓降的存在，降低了水平井延緩水錐的效果，更降低了大位移水平井的優(yōu)勢。均質(zhì)油藏中

3、，底水很容易在跟端突破，之后由于水的黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于油的黏度，油藏與井筒之間很快形成一個水的快速通道，水進(jìn)入井筒占據(jù)了油的流動空間，降低了油的相對滲透率，日產(chǎn)油雖迅速降低。1994年Brekke和Lien首次提出了采用中心管完井來解決這個問題。一、中心管完井原理中心管完井即在常規(guī)完井井眼中再加入一根小于井眼直徑的油管，如圖1所示。加入中心管后，就將長井段分成兩部分，流體的流動也由一段井眼流動變成了三部分流動，即：環(huán)空中的流動、井眼流動和中心管內(nèi)部的流動。進(jìn)行常規(guī)完井時，由于沿程存在井筒壓降，使得其流入剖面呈斜U形,壓力沿著趾端向跟端越來越低，即在跟端處的壓差高于井段其它部分。進(jìn)行中心管完井就是為了

4、降低跟端處的大壓差，使整個流入剖面較為均勻，因此本文通過油藏滲流和井筒壓降建立中心管完井情況下耦合模型，來預(yù)測流入和壓力剖面,為開發(fā)底水油藏作出指導(dǎo)。二、中心管完井耦合模型1.油藏滲流模型Jansen給出預(yù)測中心管完井壓力剖面的半解析模型，模型假設(shè)流體是在二維圓柱形平面垂直的流入井內(nèi)而且假設(shè)油藏確定后其生產(chǎn)指數(shù)相等，但是實際情況中流體在油藏中的滲流是三維空間，不同井段其生產(chǎn)指數(shù)不一樣。因此本文提出采用三維滲流和井筒耦合模型預(yù)測中心管完井的流入剖面。本文給出的耦合模型是在劉想平提出的模型基礎(chǔ)上考慮高差的影響進(jìn)行推導(dǎo)。假設(shè):油藏為底水箱型，均質(zhì)等厚;裸眼完井;流體單相且不可壓縮;垂直主井筒不作為有

5、效生產(chǎn)井段;流體在油藏中為穩(wěn)定達(dá)西流動;考慮高差。根據(jù)圖2定義的4、八Z方向可以將流體勢定義為=P-pgz。首先考慮無界油藏中勢的分布,將水平井當(dāng)作-生產(chǎn)線匯，通過生產(chǎn)線匯的流量為g,在線匯上取一個微元段dx,這一微元段的流笊為Q/L&,該微元段在空間中任意一點的勢為：警+c4er甲式中:一微元段到該點的距離。圖2底水驅(qū)油藏中一水平生產(chǎn)井段底水驅(qū)油藏頂界為封閉邊界，底界為定壓邊界,把長為L的水平井分成N段,根據(jù)線匯原理和鏡像反映原理可得某一小段在地層某點M(x,y,z)產(chǎn)生的勢為：Q-k-j®iI£旦(4泌+h-zw>xyy,z)x皿=成7互以4泌+龍-(4泌

6、-h+,%,y,z)-Si(4nA+h+ztr,x,y,z)旦x(4nh-h-zwtxtytz)+q其中=ln；r“i+強(qiáng)-rnl=(z-m)?.Az=a/(x-x2)2+(y-y2)2+(2-5整個水平井在必點產(chǎn)生的勢為：N少=£牝+C=<=1(2)(3)(5)</>.+c</>,=廠|蘭"4湖+/i-z"，y，z)+旦(4泌-h+zw,x,y,z)-旦(4汕+h+zM,x,z)-g,(4nA一h-z./Jz)(6)、油水邊界處的勢為已知，因此由上式可得：中=。+京：(7)設(shè)水平井上第i段線匯中點處壓力為中，第J段線匯(注意&quo

7、t;)在第i段線匯中點處產(chǎn)生的勢為a(iJ=l,2,3,7V),則有：nQ.kQk其中:如=1蕓功(4湖+?1-弓Li-.-h+zw9x9ytz)-£j(4nh+h+zw,x,y,z)-畋4nh苴坐勢的定義可將式(8)用向量方程表示：P=7(9)(8)(8)+8j(4nh式中«P=Pe+pg(z-z.)-P咄=(%.)/做涂'Q疽磁代也'與嘻4危如2.井簡流動模型考慮裸眼完井，井筒內(nèi)的壓降由四種壓降組成:摩阻引起的壓降、流速引起的加速壓降、高差引起的水力壓降和混合壓降。由質(zhì)地守恒原理和動量原理，可得井筒壓降公式：ap-M32pQ&16減電=pgsm此

8、+-+-+而(1。)式中:Q第i段井筒內(nèi)流量，名一第i段油藏流入井筒的流量式(10)也可以用向量方向表示：(11)三、中心管完井耦合模型及求解方法井筒內(nèi)的流動與油藏滲流是相互制約相互影響的，二者必須進(jìn)行耦合計算。中心管長度為兒,井眼總長L,環(huán)空部分分成M段，井眼部分他段,跟端壓力Pg(如圖1)0假設(shè)一組(PW，P：/2,尸認(rèn)5)'由式(與可以得到一組(們，s,qM.M)，再由式(11)計算得出各段的壓降。中心管內(nèi)沒有流入量的增加，主井筒流量為定值?！保篞=0+俗+饑5(12)根據(jù)井筒流動計算出中心管末端處的壓力：Pu-Pz-FT：77”心1到M段環(huán)空中第，段中點處的壓力為：PUPs*G

9、5Ap或("1,2,M)(14)P/.i=Ps+Ap”3=1,2,N-1)其中:Pi=Pz。M段到M段井眼第，段中點處的壓力為：p帽"情+0.5"岫=，M+(13)(13)M)P叨+1=P|«y;+AP.j(j=N,Nz，/V,+/V2-1)(15)其中:Pm=Pwo將n次迭代的(PZ,P&，P:加土)和幾一1次迭代的(P：廠,p/,PM")進(jìn)行比較，滿足精度就退出，如不滿足就將(p",P以，,pM")用(p,，pN，房土)替換，繼續(xù)計算,No.6No.6直到滿足精度為止。四、實例計算與分析用本文推導(dǎo)出的模型計算了某

10、一口底水驅(qū)水平井進(jìn)行常規(guī)完井和采用中心管完井的流入和壓力剖面，這口井不絕對水平，有一定高差，避水高度變化范圍：8.514m,井有一個最低位置。地面原油密度0.95g/cm',體積系數(shù)1.2,地層原油黏度73mPas,油藏含油高度30.3,油層壓力12MPa和垂直滲透率為846x10T呻2和423x水平井眼長784.7m,井眼半徑62.13mm,中心管長為365m,外徑60.3mm,壁厚4.83mm,跟端壓力11MPa。其流入和壓力剖面如圖3、圖4。2p、s)MY«堂仗MAAAAAA一o15494847464544434241.4oooooooooo常規(guī)完井/中心管完井2004

11、006008001000距跟端距離(m)圖3中心管完井流量剖面距跟端距離(m)02004006008001000距跟端距離(m)圖4中心管完井壓力和勢分布由圖可以得到:在實際應(yīng)用時，高差的影響不能夠忽略，其壓力分布和流入量分布與絕對水平井的分布有一定出入;常規(guī)完井從趾端到跟端勢不斷下降，而中心管完井下降寇分成兩個方向兩上部分來承擔(dān)，毒個部分的下降量沒有常規(guī)完井大;在常規(guī)完井中跟端其流入量較井段其它部分大，水很容易從這一點突破,中心管完井降低了這一段的流入量，使整個井段流入剖面更均一；中心管完井效果與其結(jié)構(gòu)、長度、管徑等有關(guān)，本文沒有進(jìn)行討論。五、結(jié)論(1) 利用線匯原理和鏡像反映原理，考慮高差

12、的影響，推導(dǎo)了油藏三維穩(wěn)態(tài)單相滲流模型。(2) 研究了井筒壓降的組成及其模型。(3) 推導(dǎo)出中心管完井情況下油藏滲流和井筒耦合模型，并給出求解思路。(4) 通過實例計算預(yù)測了某一曰井的沿程流入量、壓力和勢分布。(5) 實際應(yīng)用時高差不能忽略，中心管完井的流入剖面相對均一。符號說明6流體勢，Pa；壓力，Pa；流體密度，&/cm'；地層滲透率，呻2廠摩擦系數(shù);D-直徑,cm。參考文獻(xiàn)IKristianBrekkeandLienSC.New,SimpleCompletionMethodsforHorizontalWellsImproveProductionPerformanceinH

13、igh一PermeabilityThinOilZonsC.SPE24762,1994.:2PennadiPandWibowoW.HorizontalWellCompletionWithStingerforReducingWaterCongingProblems_C.SPE37464,1997.3 JansenJDandWagenvoortAM.SmartWellSolutionsforThinOilRims：SwitchingandtheSmartStingerC.SPE77942,2002.4 JansenJD.ASemianalyticalModelforCalculatingPressureDropAlongHorizontalW