一种油井自适应调流控水装置参数设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种油井自适应调流控水装置参数设计方法，其包括：步骤M1：确定调流控制装置的基本结构，通过仿真实验确定调流控水装置的基本结构中影响调流控水效果的参数；步骤M2：分别以步骤M1确定的影响调流控水效果的参数为变量进行仿真实验，获得多组水油压降比数据，得到所述参数与水油压降比的关系，进而确定影响调流控水效果的参数的取值；步骤M3：以流体的流量、油相的粘度和油相的密度为变量进行仿真试验，获得多组油相阻力等级数据和水油压降比数据；得到流体的流量、流体的粘度和流体的密度与的油相阻力等级数据和水油压降比关系，确定调流控水装置适用的流体的流量、油相的粘度和油相的密度。

【技术实现步骤摘要】
一种油井自适应调流控水装置参数设计方法
本专利技术属于石油天然气开采
，涉及一种油井自适应调流控水装置参数设计方法。
技术介绍
水平井是一种广泛应用于裂缝性油藏、稠油油藏、薄层油藏、底水油藏、海洋浅水和深水油藏以及非常规油气藏的高效开发手段。水平井设计成与油藏平行，这就导致水平井十分容易产生大量产水，从而导致产油量大大降低。目前，我国多数水平井已进入中高含水期，由于水平井结构复杂找水堵水工作困难，这大幅度增加了开采成本，因此如何有效设计出具有高效控水能力的装置成为一个非常关键的研究课题。自适应调流控水装置是通过流体物性的不同，设计出合理的流道，使水在控制室内高速旋转，产生一个旋转压降，而油的压降很小，设计遵循Bernoulli方程：其中，p为流体中某点的压强，ρ为流体的密度，v为流体该点的速度，g为重力加速度，9.8m/s，h为该点所在的高度，const为一个常量。整个装置压降：Vp＝VpL+VpN+VpS(2)其中，Vp为流体流过装置后产生的总压降，VpL为流体通过环状流道产生的压降，VpN为流体通过流槽产生的压降，VpS为流体通过喷嘴产生的压降。环状通道压力损失：其中，λ为环状通道沿程压力损失系数，d1为环状通道的水力直径为，l为环状通道长度，ζ为局部压力损失系数，ρm为混合液密度，Q为流入自适应调流控水装置流体的流量，fDC为环状管道的流体分离系数，A1为环形流道横截面积，流槽压降：其中，CDS为流槽压力损失系数，ρm为混合液密度，Q为流入自适应调流控水装置内流槽流体的流量，As为流槽横截面积，ΔPS为流槽压降。喷嘴处的压降计算方式同流槽处的压降，但是由于控制器内流动的复杂性，上述公式计算精度不高，适应性差。因此，如何提供一种方法来有效设计出具有高效控水能力的自适应调流控水装置是本领域技术人员一直以来渴望解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种油井自适应调流控水装置参数设计方法，在分析流体物性的基础上，利用油井产出流体中水与油的不同流动特性进行了设计，使用本专利技术提供的方法设计的调流控水装置参数，低海水采油期可达200天以上，二次完井应用降低含水量5％以上，二次完井采油量提高1倍以上。根据本专利技术的第一方面，提供了一种油井自适应调流控水装置参数设计方法，其包括：步骤M1：确定调流控水装置的基本结构，通过仿真实验确定调流控水装置的基本结构中影响调流控水效果的影响参数；步骤M2：分别以步骤M1确定的影响参数为变量进行仿真实验，获得多组水油压降比数据，得到所述影响参数与水油压降比的关系，进而确定调流控水装置影响参数的取值；步骤M3：以流体的流量、油相的粘度和油相的密度为变量进行仿真试验，获得多组油相阻力等级数据和水油压降比数据；得到流体的流量、油相的粘度和油相的密度与的油相阻力等级数据和水油压降比关系，确定调流控水装置适用的流体的流量、油相的粘度和油相的密度。根据本专利技术的优选实施方式，所述油井自适应调流控水装置包括：第一盖体、第二盖体以及第一盖体和第二盖体之间的空腔，所述空腔构成流体流动的空间，所述空腔包括：入口通道、环状通道、控制室和喷嘴；其中，入口通道用于接受地层流体并使其流入所述环状通道，其包括第一入口通道和第二入口通道，第二入口通道为第一入口通道的分支；环状通道与第一入口通道的出口端和第二入口通道的出口端相连通；第一入口通道和第二入口通道的流体流入环状通道；控制室位于空腔的中心位置，环状通道套设在控制室外，控制室通过导流槽与环状通道连通；喷嘴位于控制室的内部，并贯穿第一盖体或第二盖体，进入空腔的地层流体从喷嘴流出。所述调流控水装置结构中影响调流控水效果的影响参数包括第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角。根据本专利技术的优选实施方式，步骤M2包括：步骤M2-1、分别以第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角为变量进行多次仿真试验，获得多组水油压降比数据；步骤M2-2、将步骤M2-1获得的多组数据通过数学拟合，分别建立第一入口通道的横截面积与水油压降比的关系式、第一入口通道与第二入口通道的夹角与水油压降比的关系式；步骤M2-3、基于步骤M2-2中所建立的关系式分析第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角对水油压降比的影响，进而确定第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角的取值范围，以实现水油压降比的最大化，提高调流控水效果。在流量一定的情况下，第一入口通道的大小直接影响装置内部流体的流速和流态，第一入口通道的大小是装置设计过程中考虑的主要因素，由于控制器的高度是确定的，在改变第一入口通道的横截面积时，第一入口通道的长宽比会发生变化。因此，以第一入口通道的横截面积和第一入口通道的长宽比为变量，进行CFD仿真实验，获得多组流动阻力等级的数据，将获得的多组数据进行数学拟合，获得油相阻力等级与第一入口通道的横截面积和第一入口通道的长宽比的关系如下：DP油＝-246.6+0.002176×sin(0.3451×π×s)+246.8×exp(-(-0.01725×λ)2)(5)其中，DP油为油相阻力等级，s为第一入口通道的横截面积，λ是第一入口通道的长宽比，R-square＝0.9825，SSE＝0.0002311，RMSE＝0.008776，95％置信区间。水相阻力等级与第一入口通道的横截面积和第一入口通道的长宽比的关系如下：DP水＝0.3458+0.4267×sin(0.07321×π×s)+10250×exp(-(5.996×λ)2)(6)其中，DP水为水相阻力等级，s为第一入口通道的横截面积，λ是第一入口通道的长宽比，R-square＝0.9659，SSE＝0.0002311，RMSE＝0.008776，95％置信区间。专利技术人研究发现采用第一入口通道的横截面积作为变量模拟水油压降比数时，拟合效果非常好，通过CFD仿真实验和数学拟合获得的水油压降比与第一入口通道的横截面积的关系符合Gaussian二阶模型：RIA＝195.3×exp(-((s-118)/55.04)2)+1.037×exp(-((s-8.697)/0.4551)2)(7)其中，RIA为水油压降比，s为第一入口通道的横截面积，R-square＝0.9983，SSE＝0.0038。通过上述水油压降比与第一入口通道的横截面积的关系的Gaussian二阶模型预测，可以确定第一入口通道的横截面积在7-9mm2时，水油压降比较大，调流控水效果较好。本专利技术中，所述调流控水装置的入口通道包括第一入口通道和第二入口通道，由于油相与水相的物性不同，水密度大、黏度低，此时，惯性力大于粘性力而起主要作用，所以大部分水将保持原始的流动方向，主要沿第一入口通道流入环状通道；而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油井自适应调流控水装置参数设计方法，其包括：/n步骤M1：确定调流控水装置的基本结构，通过仿真实验确定调流控水装置的基本结构中影响调流控水效果的参数；/n步骤M2：以步骤M1确定的影响调流控水效果的参数为变量进行仿真实验，获得多组水油压降比数据，得到所述参数与水油压降比的关系，进而确定影响调流控水效果的参数的取值；/n步骤M3：以流体的流量、油相的粘度和油相的密度为变量进行仿真试验，获得多组油相阻力等级数据和水油压降比数据；得到流体的流量、油相的粘度和油相的密度与的油相阻力等级和水油压降比关系，进而确定调流控水装置适用的流体的流量、油相的粘度和油相的密度。/n

【技术特征摘要】
1.一种油井自适应调流控水装置参数设计方法，其包括：
步骤M1：确定调流控水装置的基本结构，通过仿真实验确定调流控水装置的基本结构中影响调流控水效果的参数；
步骤M2：以步骤M1确定的影响调流控水效果的参数为变量进行仿真实验，获得多组水油压降比数据，得到所述参数与水油压降比的关系，进而确定影响调流控水效果的参数的取值；
步骤M3：以流体的流量、油相的粘度和油相的密度为变量进行仿真试验，获得多组油相阻力等级数据和水油压降比数据；得到流体的流量、油相的粘度和油相的密度与的油相阻力等级和水油压降比关系，进而确定调流控水装置适用的流体的流量、油相的粘度和油相的密度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调流控水装置包括：第一盖体、第二盖体以及第一盖体和第二盖体之间的空腔，所述空腔构成流体流动的空间，所述空腔包括：入口通道、环状通道、控制室和喷嘴；
入口通道用于接收地层流体并使其流入所述环状通道，其包括第一入口通道和第二入口通道，第二入口通道为第一入口通道的分支；
环状通道与第一入口通道的出口端和第二入口通道的出口端相连通；
控制室位于空腔的中心位置，环状通道套设在控制室外，控制室通过导流槽与环状通道连通；
喷嘴位于控制室的内部，并贯穿第一盖体或第二盖体，进入空腔的地层流体从喷嘴流出；
所述调流控水装置结构中影响调流控水效果的参数包括第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤M2包括：
步骤M2-1、分别以第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角为变量进行多次仿真试验，获得多组水油压降比数据；
步骤M2-2、将步骤M2-1获得的多组数据通过数学拟合，分别建立第一入口通道的横截面积与水油压降比的关系式、第一入口通道与第二入口通道的夹角与水油压降比的关系式；
步骤M2-3、基于步骤M2-2中所建立的关系式分析第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角对水油压降比的影响，进而确定第一入口通道的横截面积、第一入口通道与第二入口通道的夹角的取值范围，以实现水油压降比的最大化，提高调流控水效果。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一入口通道的横截面积与水油压降比的关系式为：
RIA＝195.3×exp(-((s-118)/55.04)2)+1.037×exp(-((s-8.697)/0.4551)2)
(7)
其中，RIA为水油压降比，s为第一入口通道的横截面积；
和/或，第一入口通道与第二入口通道的夹角与水油压降比的关系式为：
RIA＝-9.051e-5de3+0.01124de2-0.4668de+9.684(10)
其中，RIA为水油压降比，de为第一入口通道和第二入口通道之间的夹角。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一入口通道与第二入口通道之间的夹角在35°-50°...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭，万小勇，李晓益，翟羽佳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11