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一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法技术

技术编号:15686407 阅读:128 留言:0更新日期:2017-06-23 19:30
本发明专利技术公开了一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,其根据匀流入水平段三维空间势和顶部封闭底水油藏水平井势分析得到顶部封闭底水油藏水平井真实井眼轨迹势;并由水平井向井流关系的计算反映出井筒在地层中的渗流规律;通过井筒中的完井方式占用井筒通道的区别对水平井井筒流动进行分类,确定井筒内的变质量流动规律;最后根据井筒在地层中的渗流规律与井筒内的变质量流动规律建立耦合方程求解,得到符合两种流动规律的油井协调产量。通过建立的半解析模型进行真实井眼轨迹条件下产能预测,从而能够更真实的反映油井情况,并有助于井眼轨迹的优化设计,进而有效对油井的产能进行预测。

A productivity prediction method for coupling flow in a reservoir with wellbore flow

The invention discloses a forecasting method of coupling seepage and wellbore flow in reservoir capacity, according to the uniform flow horizontal section of three-dimensional space potential and closed top bottom water reservoir potential analysis of closed top horizontal wells in bottom water reservoir real trajectory calculation by horizontal well potential; and to reflect the relationship between seepage well flow law of wellbore in the formation of the difference in well completion; by occupying the channel of wellbore flow in horizontal wellbore are classified to determine the variable mass flow in wellbore and finally establish rules; solving the coupling equation based on variable mass flow law of seepage law and wellbore wellbore in the formation of the inside, get well coordinated production line with two flow pattern. The semi analytical model of the real trajectory under the condition of oil well productivity prediction, so as to be able to reflect a more realistic, and is helpful to design optimization of wellbore trajectory, and then the effective of the oil production prediction.

【技术实现步骤摘要】
一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法
本专利技术涉及油层的产能预测
,尤其涉及一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法。
技术介绍
流体在油层中流动需遵循油层渗流规律,在井筒中流动需遵循变质量流动规律,同时流动时则需同时遵循两种流动规律,即需要建立两者的耦合模型并求解。针对目标油田井身结构复杂的特点,考虑油井真实井眼轨迹,将水平井看成由沿其长度方向的许多微元段线汇组成,针对顶部封闭底水油藏导出了水平井真实井眼轨迹势的计算方法,建立了水平井产能预测耦合半解析模型,预算全井的产能。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题,本专利技术提出了一种能够更真实的反映油井情况,并有助于井眼轨迹的优化设计,进而有效对油井的产能进行预测的油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法。本专利技术提出的一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,包括如下步骤:S1、根据匀流入水平段三维空间势和顶部封闭底水油藏水平井势分析得到顶部封闭底水油藏水平井真实井眼轨迹势;S2、由水平井向井流关系的计算反映出井筒在地层中的渗流规律;S3、通过井筒中的完井方式占用井筒通道的区别对水平井井筒流动进行分类,确定井筒内的变质量流动规律;S4、根据井筒在地层中的渗流规律与井筒内的变质量流动规律建立耦合方程求解,得到符合两种流动规律的油井协调产量。本专利技术提出的一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,其通过建立的半解析模型进行真实井眼轨迹条件下产能预测,从而能够更真实的反映油井情况,并有助于井眼轨迹的优化设计,进而有效对油井的产能进行预测。附图说明图1为无界地层中水平井示意图;图2为顶部封闭底水驱油藏中水平井示意图;图3为底水驱油藏中水平井镜像图;图4为第一类井筒流动示意图;图5为第二类井筒流动示意图;图6为第i微元段示意图;图7为第i微元段受力分析示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术提出的一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,包括如下步骤:S1、根据均匀流入水平段的三维空间势和顶部封闭底水油藏水平井势分析得到顶部封闭底水油藏水平井真实井眼轨迹势;S2、由水平井向井流关系的计算反映出井筒在地层中的渗流规律;S3、通过井筒中的完井方式占用井筒通道的区别对水平井井筒流动进行分类,确定井筒内的变质量流动规律;S4、根据井筒在地层中的渗流规律与井筒内的变质量流动规律建立耦合方程求解,得到符合两种流动规律的油井协调产量。具体的如下:a、(1)均匀流入水平段三维空间势的计算:假设空间中一个点汇M,则根据渗流理论,以M点为中心,产量为q,以任意r为半径的球形表面的渗流速度为:同时根据势的定义和达西定律:上面两式相等分离两式并积分得空间势的表达式为:则可以看出空间中一个点汇产生的势仅与产量和距离有关,即空间中一个点汇产生的势不仅与距离有关,而且与原油粘度,地层渗透率,压降等有关,在无界三维地层中,有一口测量长度为L的水平井如图1所示;当产量q生产时,跟端、趾端的坐标为(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),假设单相原油在地层中稳态渗流,水平井为均匀入流的线汇。将水平井按长度等分为m段,可知当m足够大时,每段可以近似作为直线段,每段的长度为L/m,每段的起始坐标为(xsi,ysi,zsi),终点坐标为(xei,yei,zei),其中i=1,2,3,…m。在其中一个分段上任取一点,坐标为(x,y,z),作为终点,则与该分段始端之间的距离为:通过对式子两边取全微分,得到微元段ds满足:而对于微元段ds,微元段的流量为:在空间(X,Y,Z)上产生的势为:假设f(x,y,z),g(x,y,z),h(x,y,z)分别为:则由空间区域属于三维单连通开区域G,且f(x,y,z),g(x,y,z),h(x,y,z)在G内具有一阶连续偏导数(对于微元,r为常量),且又满足:因此,这一分段在空间(X,Y,Z)上产生的势可以展开计算为:即:在式子右边三项中,第一项x为积分变量,则其余两个量y、z为常量,其余两项积分类同。由右边第一项进行积分展开:简化式子,取a=(y-Y)2+(z-Z)2,b=(y-ysi)2+(z-zsi)2,则函数则式相当于对函数f(x,ysi,zsi)求区间[xsi,xei]上的积分。则整个水平井在空间(X,Y,Z)上产生的势为:由于位置关系,油层中水平井两端的流体汇流方式与中间部分流体汇流方式存在差别,且井筒微元间存在干扰,以及井筒中流体流动存在压降等原因,从油层中流入水平井筒各处的流量不同。为此,把一口水平井分成许多段线汇组成,由于每段线汇长度很短,假设流体从油层沿线汇各处均匀流入,每个线汇产生的势相当于一口水平井的势。(2)顶部封闭底水油藏水平井势的计算:如图2所示,设把长为L的水平井分成N段。根据镜像反映原理,如图3可得:式中φj为第j段线汇在油层中任意一点产生的势;qj为第j段线汇的流量;h为含油厚度;z为井各部分距油层底部距离;Cj为常数;ξ为下式定义的函数:其中Lj为第j段线汇的长度;xs1、xem分别为第j段线汇x轴方向上的起始、终点横坐标,其它参数分别是y、z方向坐标。b、水平井向井流关系的计算:根据势叠加原理,整个水平井在油层中产生的势为可得:式中φe为恒压边界或泄油边界处势函数;φje为第j段线汇在恒压边界或泄油边界处产生的势;由上式得根据势函数可得式中p为油层中任意点的压力;k为油层渗透率;μ为粘度;ρ为密度;g为重力加速度。得到:式中pe、ze分别为对应边界处的压力和z坐标。可以反映出井筒在地层中的渗流规律,即井筒外围压力与流入井筒产量之间的关系,而建立耦合模型还需要考虑井筒内的变质量流动规律。c、井筒内流动分类:水平井井筒流动根据井筒中的完井方式占用井筒通道的区别进行分类,可以分为两类,第一类有两部分的流动过程,分别是油层流动、井筒中流动,如图4所示;第二类有三个部分的流动过程,分别是油层流动、井筒环空流动、井筒中心流动,如图5所示;按照流动方式的不同,属于第一类的完井方式有:裸眼完井、射孔完井、裸眼井下砾石充填(认为环空沿程方向流动阻力大于径向流动,沿程流动忽略)、套管内砾石充填完井(认为环空沿程方向流动阻力大于径向流动,沿程流动忽略);属于第二类的完井方式有:中心管完井、割缝衬管完井(普通、ICD)、裸眼预充填砾石筛管完井、套管内绕丝筛管完井、套管预充填砾石筛管完井。需要说明的是:裸眼预充填砾石筛管完井、套管预充填砾石筛管完井有四个流动部分,环空两部分流动所起的流动效果可以简化为环空只存在一个流动部分的情况。第一类井筒流动的计算包括,(1)微元段流量与流压计算模型:设井筒段长度为L,等分为N个微元段,从趾端到跟端进行排序,则微元段长度ΔX=L/N。第i微元示意图如图6所示:第i微元段上游压力p1,i,上游流量为Qs,i-1,下游压力为p2,i,下游流量为Qs,i,该段上压降损失为dpw,i,则有以下关系式:Qs,i=Qs,i-1+qs,ip1,i=p2,i+dpw,i第i微元段的流压取该段压力平均值,即:假设井筒趾端无初始流量,即Q本文档来自技高网...
一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法

【技术保护点】
一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、根据均匀流入水平段的三维空间势和顶部封闭底水油藏水平井势分析得到顶部封闭底水油藏水平井真实井眼轨迹势;S2、由水平井向井流关系的计算反映出井筒在地层中的渗流规律;S3、通过井筒中的完井方式占用井筒通道的区别对水平井井筒流动进行分类,确定井筒内的变质量流动规律;S4、根据井筒在地层中的渗流规律与井筒内的变质量流动规律建立耦合方程求解,得到符合两种流动规律的油井协调产量。

【技术特征摘要】
1.一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、根据均匀流入水平段的三维空间势和顶部封闭底水油藏水平井势分析得到顶部封闭底水油藏水平井真实井眼轨迹势;S2、由水平井向井流关系的计算反映出井筒在地层中的渗流规律;S3、通过井筒中的完井方式占用井筒通道的区别对水平井井筒流动进行分类,确定井筒内的变质量流动规律;S4、根据井筒在地层中的渗流规律与井筒内的变质量流动规律建立耦合方程求解,得到符合两种流动规律的油井协调产量。2.根据权利要求1所述的一种油层中渗流与井筒内流动相耦合的产能预测方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述均匀流入水平段三维空间势的计算的公式为:式中,q为产量,m为水平井按长度等分段数,L为水平井的测量长度,(x,y,z)为分段上任取一点的坐标,(xsi,ysi,zsi)为每个分段的起始坐标,(xei,yei,zei)为每个分段的终点坐标;所述顶部封闭底水油藏水平井势的计算公式为:式中,(X,Y,Z)为空间...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗威廖锐全李军亮
申请(专利权)人:长江大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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