生產(chǎn)測(cè)井原理教學(xué)教案課件下載.ppt.ppt

1、第七章,水平井生產(chǎn)測(cè)井技術(shù),水平井鉆井的主要目的是提高原油的采收率或者是降低油田開(kāi)發(fā)成本，有的地方是為了避開(kāi)地面重要建筑物。水平井與垂直井的主要區(qū)別是井筒中的流型發(fā)生了較大變化，另外由于井眼的傾斜導(dǎo)致下井方式、測(cè)井手段及測(cè)井方法都相應(yīng)發(fā)生了很大變化，本章主要描述水平井的完井方式、水平井流型、儀器響應(yīng)及資料處理方法。,水平井鉆井的目的是盡可能多的鉆穿油層，提高油井單井產(chǎn)量或注入量，從而獲得更高的采收率。 一般情況下，水平井平行于油藏層面。但對(duì)大傾角油層和垂直裂縫的油層來(lái)說(shuō)，水平井要橫穿這些油層。,第一節(jié) 水平井完井技術(shù),0 水平井示意圖,圖7 垂直層面直井與平行層面水平井示意圖,圖7 垂直油藏層

2、面的水平井,水平井完井方式通常采用下套管注水泥射孔完井、裸眼井完井或割縫襯管完井，完井方式主要取決于油藏物性和該地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。水平井主要適用于以下情況： 1、在近海地區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)及環(huán)境敏感的區(qū)域，鉆水平井既可以提高產(chǎn)量也可以節(jié)約鉆井費(fèi)用。 2、提高采收率，特別是在熱采提高采收率開(kāi)采時(shí)，水平井段可與油藏大面積接觸，因此注汽井可提高采收率。 3、水平井可用于低滲氣田開(kāi)采，也可用于高滲氣藏開(kāi)采。,1.1 水平井應(yīng)用,水平井的形成可分為兩類：一是從地面新鉆的井，通常水平井段長(zhǎng)度為3001300米長(zhǎng)；另一類井為側(cè)鉆井，是從現(xiàn)有的井，橫向側(cè)鉆出來(lái)，長(zhǎng)度為30210米。 水平井和側(cè)鉆井技術(shù)可分為四類，主要

3、取決于曲率半徑，曲率半徑即由直井過(guò)渡到水平井的半徑。,1.2 水平井的幾個(gè)概念,半徑為ft，造斜角為4560/ft。側(cè)鉆水平距離為710ft長(zhǎng)。在同一深度上，可以鉆幾口井向外輻射出去，井徑為2ft左右。,（1）超短曲率水平井,（2）短曲率水平井,曲率半徑為2040ft，造斜角為25/ft。水平段既可從套管中側(cè)鉆出去，也可在裸眼井中直接鉆出去，水平井段長(zhǎng)度可達(dá)1000ft。,（3）中曲率半徑水平井,半徑300800ft，造斜角為620/100ft。此方法是鉆水平井的主要方法，水平井段長(zhǎng)度可達(dá)20004000ft。通常用裸眼、割縫襯管或襯管加管外封隔器完井，有時(shí)也用水泥固井射孔方法完井。 曲率半徑

4、為10003000ft，造斜角為260/100ft。這一鉆井方法所形成的水平距離可達(dá)4000ft以上。,（4）長(zhǎng)曲率半徑水平井,圖7 不同的鉆井技術(shù)示意圖,c中等曲率（R=300800ft，L=1004000ft）； d長(zhǎng)曲率（R1000ft，L=10004000ft）,a超短曲率（R=12ft，L=100200ft）； b短曲率（R=2040ft，L=100800ft）；,（5）不同的鉆井技術(shù)示意圖,在致密巖石地層中，可采用裸眼方式完井，裸眼完井的缺點(diǎn)是不能實(shí)施增產(chǎn)措施，難于控制注入量和產(chǎn)量。 割縫襯管完井的主要做法是在水平井段下入割縫襯管以防止井眼坍塌，通常使用的三種襯管是穿孔襯管、割縫襯

5、管和礫石充填襯管。割縫襯管的主要缺點(diǎn)是難以進(jìn)行有效的增產(chǎn)措施。 襯管及分段隔開(kāi)放式完井是將襯管與管外封隔器一起下，將長(zhǎng)平段分割成若干段，此方法將提供有限的分隔段。這樣可沿著井段進(jìn)行增產(chǎn)措施和生產(chǎn)控制。這一方式完井可以進(jìn)行增產(chǎn)措施。,1.3 水平井完井技術(shù),圖7a 水平井完井技術(shù)示意圖,1.3 水平井完井技術(shù),對(duì)于致密的地層，可以考慮裸眼辦法完井，如對(duì)于致密的石灰?guī)r地層可以應(yīng)用裸眼方法完井。 用短曲率半徑鉆成的井可采用裸眼或采用割縫襯管完井。對(duì)于采用中長(zhǎng)曲率半徑的水平井，既可采用裸眼辦法，又可采用割縫襯管或水泥射孔完井。 為了減少鉆井時(shí)的地層傷害，可以采用負(fù)壓鉆井。同時(shí)也可以用一些特殊的泥漿，如

6、低固相或無(wú)固相的聚合物泥漿。,1.地層的巖性,3.鉆井液,2.鉆井方法,1.4 完井的幾個(gè)問(wèn)題,在水平井和斜井中，由于輕質(zhì)相與重質(zhì)相的分離，流型與垂直井中有較大差異. 水的表觀速度較低時(shí)（小于0.1英尺秒），為均質(zhì)泡狀流動(dòng)。隨著油相表觀速度的增加，油泡開(kāi)始聚集形成大油泡流動(dòng)（段塞流），最后形成霧狀流。,第二節(jié) 水平井中的流型,圖 18.0厘泊，比重0.834的油與水在0.806英寸管道中的流型,0-1 油水兩相流形圖,圖a 空氣水混合物在1.026英寸管道中的流型,0-2 氣水兩相流形圖,在水相流動(dòng)較低的情況下，流型分為四種：層狀流，波紋層狀流，波狀流和環(huán)霧流，流型的過(guò)渡是隨著氣的流量增大依次

7、轉(zhuǎn)變的。 層狀流中，氣體的流量很低，占居了管子的上半部，氣水界面光滑；隨著氣體的增加，氣水界面上產(chǎn)生了波紋，這就形成了波紋界面層狀流；隨著氣體流量的進(jìn)一步增加，氣水界面產(chǎn)生了大的波動(dòng)，這就是波狀流；氣體流量繼續(xù)增大時(shí)，氣體在中間，套管壁上為液膜，這就是環(huán)狀流，同時(shí)中間的氣體含有霧狀水滴，這就是霧狀流。,0-3 水相流動(dòng)較低時(shí)四種流型,在水相流量中等的情況下，此時(shí)，氣體流速較低，不連續(xù)的變形氣泡浮在管子上部，氣體流速增加時(shí)，這些氣泡聚集形成氣體段塞，稱為段塞狀流動(dòng)，這一流型是從泡狀流向環(huán)霧狀流型過(guò)度的一種流型。 氣體的流量進(jìn)一步增加時(shí)最后形成環(huán)霧狀流動(dòng)，泡狀和段塞狀流動(dòng)中，氣液之間存在著較大的滑

8、脫速度，環(huán)霧狀流動(dòng)中，氣體和霧滴的流速近似相等。,0-4 水相流動(dòng)中等時(shí)的流型,水平井中的流型分為三種流動(dòng)： （1）分相流； （2）間斷流； （3）均布流。 分相流包括層狀流、波狀流和環(huán)狀流； 間斷流包括段塞流和段狀流；均布流包括泡狀流和霧狀流。,圖7 水平管道中的流型,0-5 水平井中流型的分類,當(dāng)氣體的流量較小時(shí)，氣體和水分層流動(dòng)，氣體在上半部，水在下半部，界面為平面接觸。隨著氣相流量的逐漸增加，氣體使水面形成波動(dòng)；氣體流量進(jìn)一步增加形成段塞流和段狀流；之后隨著氣體流量的進(jìn)一步增加，依次形成泡狀流、環(huán)狀流和霧狀流。同一口井中不可能同時(shí)出現(xiàn)上述各類流型，具體情況取決于氣和水的流量。,0-6

9、各流型出現(xiàn)的條件,利用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行水平井流型實(shí)驗(yàn)，觀察相應(yīng)流體的流型并測(cè)量持水率，各參數(shù)的變化范圍為： （） 氣體流量，0300MSCF/d； （） 水的流量，030gal/min； （） 平均系統(tǒng)壓力，3595Psi； （） 管子直徑，英寸和1.5英寸； （） 持水率，0.87； （） 壓力梯度，0.8Psi/ft； （） 傾斜度，9090； （ 8 ） 水平流型。,2.1 流型實(shí)驗(yàn)及流型圖,（1）流型實(shí)驗(yàn),圖7 水平管中的流型圖,圖7 歸一化兩相流摩阻系數(shù),圖7 持液率與管子傾斜度的關(guān)系,（1）流型實(shí)驗(yàn),流動(dòng)類型的范圍為： (1) 分相流 0.01及NFRL1或 0.01及NFRL2 (2

10、) 過(guò)度流 0.01和L2NFRL3 (3) 間斷流 0.01 0.4和 L3 NFRL1 或 0. 4和 L3 NFRL4 (4) 均布流 0. 4和NFR L1 或 0. 4和NFR L4,（2）流型邊界確定,(7-1),(7-2),(7-3),(7-4),(7-5),(7-6),(7-7),(7-8),(7-9),(7-10),計(jì)算 和 NFR需要的參數(shù),Qg氣體流量（bbl/d）；Ql液體流量（bbl/d）； Vsg表觀氣體速度，ft/s； Vsl表觀液體速度，ft/s； NFR費(fèi)勞德數(shù)，無(wú)因次； NLV液體速度，無(wú)因次； 含液率，無(wú)因次； Li流型范圍，無(wú)因次； D管子內(nèi)徑，英寸；

11、g 重力常數(shù)，32.2ft/s2 ； 液體密度，1b/ft3； 液體表面引力，達(dá)因/厘米。,各參數(shù)的意義,從水平位置開(kāi)始，角度為 的持液率等于水平管子的持液率乘以校正管子傾斜角度的因數(shù)y： 首先根據(jù)下列公式求出HL(0)： 根據(jù)適當(dāng)?shù)乃搅鲃?dòng)類型，從參數(shù)表7中得出的參數(shù)a、b和c的值。,(7-11),(7-12),2.2 持液率（持水率）HL的確定1,表參數(shù)a、b和c的值,如果HL(0) ， 則令HL(0)= ；反之使用式（）中計(jì)算出的 HL(0)的值。,2.2 持液率（持水率）HL的確定 2,校正系數(shù)可以根據(jù)下列公式計(jì)算： 對(duì)于垂直井的流動(dòng)y=1+0.3c ，,(7-13),(7-14),（1）校正系數(shù)的計(jì)算,下表給出了不同流型和流動(dòng)方向的情況下式(7-14)中d、e、f和g的取值方法。,表,（2）不同情況下參數(shù)的取值,兩相流體間的摩擦系數(shù)ftp是用無(wú)滑動(dòng)摩擦系數(shù)fn與校正因數(shù)es相乘得出來(lái)的：s值與 及 相關(guān)。 (1)計(jì)算fn 式中 井內(nèi)條件下的液體密度，1b/ft3 井內(nèi)條件下的氣體密度，1b/ft3,(7