一种预测水平井流入剖面的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测水平井分段流入剖面的方法，该方法包括：将水平井完井结构简化为由地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具构成的水平井井筒节点网络；确定水平井井筒节点网络的节点网络类型和流动桥类型；基于物质守恒原理和动量守恒定理，结合节点网络类型和各类流动桥的压降模型，建立耦合地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具三者之间流体流动的流入剖面预测模型；对流入剖面预测模型进行求解得到各节点对应的压力和/或流量，以完成水平井分段流入剖面的预测。本发明专利技术提出的流入剖面预测方法将地层、井壁与完井工具形成的环空、完井工具三层的流动耦合起来，可以分析完井结构对完井动态的影响，且具有较高的预测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种预测水平井流入剖面的方法
本专利技术属于油气勘探开发领域，涉及一种分段完井设计和效果评价方法，具体是涉及一种对长水平段水平井进行完井参数设计、流入剖面预测的方法。
技术介绍
随着水平井越来越长、采用分段完井的水平井越来越多、完井结构越来越复杂，长水平井段和复杂完井结构的水平井流入剖面准确预测成为难题。K.Furui等人基于无限导流分别建立了简化的水平井解析模型，这些模型由于没有考虑井筒压降使得预测的长水平井产能过高。多位学者对水平井的井筒压降损失以及井筒管流与油藏渗流的耦合产能进行了研究，E.Ozkan、Liang-BiaoOuyang等人从不同角度对水平井井筒压降进行了研究，认为水平井筒内的压降与普通水平管内压降不一样，水平井井筒压降与管壁摩擦、加速损失、孔眼粗糙度以及流体混合有关。庞伟等人建立了油藏/井筒耦合模型，但没有考虑分段完井结构对产能和井筒流入剖面的影响，无法进行完井环空、基管的压力剖面和流量剖面进行模拟。因此，基于上述现有技术存在的问题，亟需要找到一种技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种基于节点网络的水平井分段流入剖面的预测方法，用以准确预测复杂完井结构的长水平井压力剖面和流量入流剖面，进而指导长水平井完井结构和完井参数优化设计及完井效果评价。为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种预测水平井分段流入剖面的方法，该方法包括：步骤一，将水平井完井结构简化为由地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具构成的水平井井筒节点网络；步骤二，确定所述水平井井筒节点网络的节点网络类型和流动桥类型；步骤三，基于物质守恒原理和动量守恒定理，结合节点网络类型和各类流动桥的压降模型，建立耦合地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具三者之间流体流动的流入剖面预测模型；步骤四，对所述流入剖面预测模型进行求解得到各节点对应的压力和/或流量，以完成水平井分段流入剖面的预测。根据本专利技术的一个实施例，所述节点网络类型包括如下三种类型节点网络的至少之一：将水平井筒分成N段，水平井筒趾端处为第1段，组成第I类节点网络；水平井筒跟端处为第N段，组成第III类节点网络；水平井筒其他位置组成第II类节点网络。根据本专利技术的一个实施例，所述流动桥压降模型包括如下模型中的至少之一：油藏流动模型、环空压降模型、节流压降模型和油管压降模型。根据本专利技术的一个实施例，根据达西定律得到每段油藏流体流入环空所产生的泄流压降，将其作为油藏流动模型。根据本专利技术的一个实施例，若环空中充满地层砂或者人工充填砾石，则根据单相达西流动得到环空压降模型；若环空中无地层砂或者人工充填砾石，则采用与油管压降相同的计算模型作为环空压降模型，此时模型中油管内径等于等效的环空水力直径。根据本专利技术的一个实施例，根据具体的节流装置确定节流压降模型；根据摩擦压降、加速压降和重力压降，得到流体在油管中的油管压降模型。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤三中，根据物质守恒原理，得到节点物质守恒方程为：式中：qij为节点i和节点j之间流动桥的体积流量，m3/d；i为计算节点；j为与节点i相连的节点数；根据动量守恒定理，得到各流动桥的压降方程为：pi-pj＝±f(qij)式中：pi、pj为相连节点i和j的压力，Pa；f(qij)为油藏-环空桥、环空桥、环空-油管桥、油管桥四类流动桥的流动压降Δpr、Δpa、Δpat、Δpt之一，“+”表示i是上游节点；“-”表示i是下游节点。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤四中，采用Newton–Raphson迭代方法进行求解。根据本专利技术的一个实施例，在采用Newton–Raphson迭代方法进行求解的过程中，假定桥流动指数，将无流体流动的完井段桥流动指数设置为0，有流体流动的完井段桥流动指数设置为+1，每次迭代计算时都由上一步计算的流量乘以桥流动指数得到新的流量。根据本专利技术的一个实施例，对迭代初值赋值时都赋正值，根据实际计算出的流量值的正负确定流体的实际流动方向，其中，流量值为正，则表示流体的实际流动方向与假设的流动方向一致；流量值为负，则表示流体的实际流动方向与假设的流动方向相反。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：在油气勘探开发领域，水平井分段完井井筒流体流动动态有效模拟对完井设计和完井优化非常重要。本专利技术实施例提出了一种基于节点网络的水平井分段流入剖面预测方法，通过将地层、井壁与完井工具形成的环空、完井工具三层的流动耦合起来，可以分析完井结构对完井动态的影响，可准确预测复杂完井结构的长水平井压力剖面和流量入流剖面，指导长水平井完井结构和完井参数优化设计、效果评价。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术的技术方案而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请实施例的水平井完井结构的示意图。图2为本申请实施例的水平井井筒网络节点结构的示意图。图3为本申请实施例的第1段网络结构及未知参数分布的示意图。图4为本申请实施例的第k段网络结构及未知参数分布的示意图。图5为本申请实施例的第N段网络结构及未知参数分布的示意图。图6为采用完井方法一的井筒节点网络模型计算结果，其中图6(A)为沿水平段流量分布的示意图，图6(B)为沿水平段压力分布的示意图。图7为采用完井方法二的井筒节点网络模型计算结果，其中图7(A)为沿水平段流量分布的示意图，图7(B)为沿水平段压力分布的示意图。图8为本申请实施例的基于节点网络的水平井分段流入剖面预测方法的流程示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。图8为本申请实施例的基于节点网络的水平井分段流入剖面预测方法的流程示意图。下面参考图8说明本实施例的流程的各个步骤。在步骤S810中，将水平井完井结构简化为由地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具构成的水平井井筒节点网络。在将水平井完井结构进行简化的过程中，我们设置一个通用的节点网络，对任何完井方式的水平井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测水平井分段流入剖面的方法，其特征在于，该方法包括：/n步骤一，将水平井完井结构简化为由地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具构成的水平井井筒节点网络；/n步骤二，确定所述水平井井筒节点网络的节点网络类型和流动桥类型；/n步骤三，基于物质守恒原理和动量守恒定理，结合节点网络类型和各类流动桥的压降模型，建立耦合地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具三者之间流体流动的流入剖面预测模型；/n步骤四，对所述流入剖面预测模型进行求解得到各节点对应的压力和/或流量，以完成水平井分段流入剖面的预测。/n

【技术特征摘要】
1.一种预测水平井分段流入剖面的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一，将水平井完井结构简化为由地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具构成的水平井井筒节点网络；
步骤二，确定所述水平井井筒节点网络的节点网络类型和流动桥类型；
步骤三，基于物质守恒原理和动量守恒定理，结合节点网络类型和各类流动桥的压降模型，建立耦合地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具三者之间流体流动的流入剖面预测模型；
步骤四，对所述流入剖面预测模型进行求解得到各节点对应的压力和/或流量，以完成水平井分段流入剖面的预测。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述节点网络类型包括如下三种类型节点网络的至少之一：
将水平井筒分成N段，水平井筒趾端处为第1段，组成第I类节点网络；水平井筒跟端处为第N段，组成第III类节点网络；水平井筒其他位置组成第II类节点网络。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述流动桥压降模型包括如下模型中的至少之一：油藏流动模型、环空压降模型、节流压降模型和油管压降模型。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
根据达西定律得到每段油藏流体流入环空所产生的泄流压降，将其作为油藏流动模型。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，
若环空中充满地层砂或者人工充填砾石，则根据单相达西流动得到环空压降模型；
若环空中无地层砂或者人工充填砾石，则采用与油管压降相同的计算模型作为环空压降模型，此时模型中油管内径等于等效的环空水力直径。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞伟，张同义，丁士东，
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