油藏渗流与水平井筒变质量流的耦合模型研究

摘要

对于水平井筒内流动规律的研究最初采用的是无限导流假设,而实际上要准确描述一口水平井的入流形态,就要综合考虑井筒内流动压降与井周油藏渗流的相互影响,建立井筒流动-油藏渗流的耦合模型。这对于研究水平段的流体流动规律和压降关系,对确定水平段的合理长度以及准确预测水平井产量等至关重要。
　　 本文基于国内外水平井的相关研究成果,针对水平无限大油藏中不同完井方式(裸眼完井、射孔完井)的水平井建立了稳态条件下的井筒内流动-油藏渗流的耦合模型,还基于三维非稳态渗流理论建立了井筒-油藏的非稳念耦合模型。同时给出了模型的算法,用MATLAB语言编程计算实例,并进行了结果分析。具体完成了以下三个方面的工作：⑴对于射孔水平井,结合井筒压降与油藏渗流的协调条件,建立了其稳态条件下的耦合模型。为提高计算效率,模型将水平井筒均分为N段,每段含有m个孔眼(均匀射孔,总孔眼数为mN)。利用本模型进行了实例计算,得出了水平井筒内的压力剖面、不同压降的分布及壁面流量分布,同时分析了产量与孔密、孔深的关系。利用本模型可对射孔水平井进行优化。⑵对于裸眼完井水平井,将井筒内压降分为三部分：摩擦压降、加速度压降以及混合压降。与无线导流模型的计算结果相比较,耦合模型表明在预测井产量时应将压降考虑在内。⑶基于非稳态渗流理论,建立了井筒-油藏的非稳态耦合模型,模型中考虑了管流摩阻压降、加速度压降。通过程序绘制了不同时刻、不同产量下的水平井筒内的流率分布曲线,曲线显示:随生产的延续,“U”型分布越来越明显;不同产量下管流摩阻压降分布以及加速度压降分布曲线则显示了摩阻压降起主要作用,其值比加速度压降高出1～2个数量级,在高产量生产时则不能忽略加速度压降。