水平井中心管完井流入和压力剖面预测.docx

1、开采工艺水平井中心管完井流入和压力剖面预测张舒琴'李海涛2,杨时杰3,粟超4(1西南石油大学研究生部2西南石油大学石油工程学院3辽河油田研究院4川局地研院)张舒琴等.水平井中心管完井流入和压力剖面预测.钻采工艺,2009,32(6):43-45摘要：水平井中采用中心管完井可以降低水锥对水平井开发底水油藏的影响。采用线汇rft加和镜像反映原理推导出底水均质油藏单相稳态流动势分布，针对实际水平井不可能绝对水平，因此高虑了高差影响。根据质量守恒和动量原理得到影响井简压力分布的压降模型，油藏和弁简的和互影响得到中心管完井的播合模型及求解思路。实例计算结果表明中心管完井能够降低跟端的大压差，平缓

2、整个剖面的流入量，从而达到控锥的效果。关键词：底水油藏；水平井；锥进；中心管完井中图分类号：TE257文献标识码：ADOl：10.3969/j.issn.1006-768X.2009.06.013(1)收稿日期：2009-05-21作者简介：张舒琴(I984-),西南石油大学在读硕士研究生，主要从事油气田开发与完井方面研究。地址:(610500)四川省成都市新都区西南石油大学硬07级1班，电话E-mail：270316719。利用水平井开采底水油藏可以一定程度上延缓直井中水锥的突破,但是井筒压降的存在，降低了水平井延缓水锥的效果，更降低了大位移水平井的优势。均质油藏中

3、，底水很容易在跟端突破，之后由于水的黏度远远小于油的黏度，油藏与井筒之间很快形成一个水的快速通道，水进入井筒占据了油的流动空间，降低了油的相对渗透率，日产油虽迅速降低。1994年Brekke和Lien首次提出了采用中心管完井来解决这个问题。一、中心管完井原理中心管完井即在常规完井井眼中再加入一根小于井眼直径的油管，如图1所示。加入中心管后，就将长井段分成两部分，流体的流动也由一段井眼流动变成了三部分流动，即：环空中的流动、井眼流动和中心管内部的流动。进行常规完井时，由于沿程存在井筒压降，使得其流入剖面呈斜U形,压力沿着趾端向跟端越来越低，即在跟端处的压差高于井段其它部分。进行中心管完井就是为了

4、降低跟端处的大压差，使整个流入剖面较为均匀，因此本文通过油藏渗流和井筒压降建立中心管完井情况下耦合模型，来预测流入和压力剖面,为开发底水油藏作出指导。二、中心管完井耦合模型1.油藏渗流模型Jansen给出预测中心管完井压力剖面的半解析模型，模型假设流体是在二维圆柱形平面垂直的流入井内而且假设油藏确定后其生产指数相等，但是实际情况中流体在油藏中的渗流是三维空间，不同井段其生产指数不一样。因此本文提出采用三维渗流和井筒耦合模型预测中心管完井的流入剖面。本文给出的耦合模型是在刘想平提出的模型基础上考虑高差的影响进行推导。假设:油藏为底水箱型，均质等厚;裸眼完井;流体单相且不可压缩;垂直主井筒不作为有

5、效生产井段;流体在油藏中为稳定达西流动;考虑高差。根据图2定义的4、八Z方向可以将流体势定义为=P-pgz。首先考虑无界油藏中势的分布,将水平井当作-生产线汇，通过生产线汇的流量为g,在线汇上取一个微元段dx,这一微元段的流笊为Q/L&,该微元段在空间中任意一点的势为：警+c4er甲式中:一微元段到该点的距离。图2底水驱油藏中一水平生产井段底水驱油藏顶界为封闭边界，底界为定压边界,把长为L的水平井分成N段,根据线汇原理和镜像反映原理可得某一小段在地层某点M(x,y,z)产生的势为：Q-k-j®iI£旦(4泌+h-zw>xyy,z)x皿=成7互以4泌+龙-(4泌

6、-h+,%,y,z)-Si(4nA+h+ztr,x,y,z)旦x(4nh-h-zwtxtytz)+q其中=ln；r“i+强-rnl=(z-m)?.Az=a/(x-x2)2+(y-y2)2+(2-5整个水平井在必点产生的势为：N少=£牝+C=<=1(2)(3)(5)</>.+c</>,=厂|兰"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)、油水边界处的势为已知，因此由上式可得：中=。+京：(7)设水平井上第i段线汇中点处压力为中，第J段线汇(注意&quo

7、t;)在第i段线汇中点处产生的势为a(iJ=l,2,3,7V),则有：nQ.kQk其中:如=1芸功(4湖+?1-弓Li-.-h+zw9x9ytz)-£j(4nh+h+zw,x,y,z)-畋4nh苴坐势的定义可将式(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'与嘻4危如2.井简流动模型考虑裸眼完井，井筒内的压降由四种压降组成:摩阻引起的压降、流速引起的加速压降、高差引起的水力压降和混合压降。由质地守恒原理和动量原理，可得井筒压降公式：ap-M32pQ&16减电=pgsm此

8、+-+-+而(1。)式中:Q第i段井筒内流量，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内的流动与油藏渗流是相互制约相互影响的，二者必须进行耦合计算。中心管长度为儿,井眼总长L,环空部分分成M段，井眼部分他段,跟端压力Pg(如图1)0假设一组(PW，P：/2,尸认5)'由式(与可以得到一组(们，s,qM.M)，再由式(11)计算得出各段的压降。中心管内没有流入量的增加，主井筒流量为定值。”：Q=0+俗+饥5(12)根据井筒流动计算出中心管末端处的压力：Pu-Pz-FT：77”心1到M段环空中第，段中点处的压力为：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，段中点处的压力为：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将n次迭代的(PZ,P&，P:加土)和几一1次迭代的(P：厂,p/,PM")进行比较，满足精度就退出，如不满足就将(p",P以，,pM")用(p,，pN，房土)替换，继续计算,No.6No.6直到满足精度为止。四、实例计算与分析用本文推导出的模型计算了某

10、一口底水驱水平井进行常规完井和采用中心管完井的流入和压力剖面，这口井不绝对水平，有一定高差，避水高度变化范围：8.514m,井有一个最低位置。地面原油密度0.95g/cm',体积系数1.2,地层原油黏度73mPas,油藏含油高度30.3,油层压力12MPa和垂直渗透率为846x10T呻2和423x水平井眼长784.7m,井眼半径62.13mm,中心管长为365m,外径60.3mm,壁厚4.83mm,跟端压力11MPa。其流入和压力剖面如图3、图4。2p、s)MY«堂仗MAAAAAA一o15494847464544434241.4oooooooooo常规完井/中心管完井2004

11、006008001000距跟端距离(m)图3中心管完井流量剖面距跟端距离(m)02004006008001000距跟端距离(m)图4中心管完井压力和势分布由图可以得到:在实际应用时，高差的影响不能够忽略，其压力分布和流入量分布与绝对水平井的分布有一定出入;常规完井从趾端到跟端势不断下降，而中心管完井下降寇分成两个方向两上部分来承担，毒个部分的下降量没有常规完井大;在常规完井中跟端其流入量较井段其它部分大，水很容易从这一点突破,中心管完井降低了这一段的流入量，使整个井段流入剖面更均一；中心管完井效果与其结构、长度、管径等有关，本文没有进行讨论。五、结论(1) 利用线汇原理和镜像反映原理，考虑高差

12、的影响，推导了油藏三维稳态单相渗流模型。(2) 研究了井筒压降的组成及其模型。(3) 推导出中心管完井情况下油藏渗流和井筒耦合模型，并给出求解思路。(4) 通过实例计算预测了某一曰井的沿程流入量、压力和势分布。(5) 实际应用时高差不能忽略，中心管完井的流入剖面相对均一。符号说明6流体势，Pa；压力，Pa；流体密度，&/cm'；地层渗透率，呻2厂摩擦系数;D-直径,cm。参考文献IKristianBrekkeandLienSC.New,SimpleCompletionMethodsforHorizontalWellsImproveProductionPerformanceinH

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