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考虑完井方式和伤害影响的水平井表皮因子模型及数值模拟

李黎  
【摘要】:表皮因子是反映油气向井流动时附加压降损失的无因次解式。试井获得的总表皮因子通常需要根据经验公式分解为各种影响因素的拟表皮,最终得到由地层伤害引起的机械表皮因子。显然,地层伤害对不同完井方式的影响不尽相同,因此在理论上迫切需要一个考虑完井方式、渗透率各向异性和伤害带影响、不通过试井就能得到的表皮因子计算模型。 本文通过物质平衡方程、修正的达西定律和表皮因子定义推导出一个以无因次流域面积作为被积函数,各种流态下流线起始位置作为积分区间的新表皮因子模型。该模型从本质上反映了因流线差异造成的粘性附加压降损失和高速紊流效应造成的惯性附加压降损失。根据完井区域流态几何形状推导出裸眼井、割缝衬管井、贯眼套管井、套管射孔井和砾石充填井的流线起始位置,从而得到各种完井方式下表皮因子的解析计算公式。分析了渗透率各向异性、地层伤害带和完井参数对表皮因子的影响。指出在高度各向异性地层,水平井选择180度相位角(m_p=2),90度的射孔方位角有可能得到比裸眼井更小的表皮因子,从理论上证明了设计(或酸化后)穿过污染带的射孔长度可以大大减少表皮因子。本模型可以用于水平井产能计算、完井参数优选和作为酸化解堵的抉择依据。 提出通过有限体积法理论解决完井区域纯流体流动—多孔介质渗流耦合问题。应用计算流体力学软件FLUENT模拟了三维稳态条件下多种完井方式下的压降和流线分布,得到了与解析解趋势一致的结果,验证了上述表皮因子模型的正确性。


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