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分支水平井产能数学模型及数值模拟研究

王明  
【摘要】:分支井是提高油井产能和经济效益的有效措施。从该技术的发展趋势看,随 着石油工业的进步,它将成为继20世纪定向井、水平井技术之后21世纪的重要 技术。国内外学者对分支井渗流理论的进行了一定的研究,但目前对多分支井在 特殊油藏(如稠油油藏)中渗流理论的研究还未见公开的报道。 本文在总结前人已有成果的基础上,对底水驱油藏、边水驱油减、稠油油藏 等不同地层条件中的多分支井渗流规律和产能进行了比较系统的研究,在综合考 虑井筒中摩擦压降、加速度压降和混和压降的共同作用情况下应用势能原理建立 了并且完善了水平井向井流动态关系数学模型、数值模型,完成了其数值模拟计 算。利用所建模型研究了有关参数对多分支水平井产能的影响及各向异性地层中 多分支水平井的压力及产量变化;进一步明确了水平井数值模拟过程中井筒内因 素对生产动态特性的影响,为多分支井技术的应用提供了必要的理论依据和指导 方案。 稠油在地层中的流动具有非牛顿流体的特性,一般可视为幂律流体,其渗 流规律符合广义达西定律。本文在考虑分支井井筒内压力降和幂律指数对分支井 产能的影响的情况下,在三维空间内建立了多分支井幂律流体渗流的数学模型并 给出了数值解法,并给出了数值解法,编制了计算程序,从而对分支井的产能进 行了模拟计算。模型考虑了油藏非均质性和各向异性的影响、地层渗透率的影响 和分支井的主支及分支内摩擦损失、加速度损失造成的井筒压降的影响。 利用计算程序对多分支井的产能进行了预测,并研究了分支井的不稳定压力 动态,分析了分支水平井的生产动态机理;讨论了给定地层条件下分支水平井产 量的变化规律;分析了渗透率、油藏厚度、分支长度等参数对分支井产量的影响, 从而为非牛顿幂律流体的稠油油藏产能预测提供了理论根据 数值模拟结果表明在高渗透率的情况下多分支井的开采产量较高,但产量的 变化幅度较大;由于井筒压力损失,水平井筒出口端压力低于井筒末端压力,且 井筒各部分的压差并不相同,井筒压降的存在导致分支水平井的产能降低;多分 支水平井的开采产量随着时间的增加呈递减趋势;幂律指数对产能影响较大,流 体的非牛顿性越强(幂律指数n越小),产量就越小。


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