【摘要】：各大油田廣泛應(yīng)用的水平井(尤其是長(zhǎng)生產(chǎn)段水平井)在開(kāi)采過(guò)程中受到井筒管流跟-指效應(yīng)和/或油藏非均質(zhì)性影響,導(dǎo)致無(wú)法均衡排液,原油產(chǎn)量和采收率無(wú)法有效提高,如果油藏存在氣頂和/或底水,則容易形成非均勻推進(jìn)的氣脊和/或水脊,并首先由水平井跟端或油藏高滲透帶突破進(jìn)入井筒,導(dǎo)致井筒氣竄和/或水淹,進(jìn)一步降低原油產(chǎn)量和采收率,甚至關(guān)井。到目前為止,上述問(wèn)題在國(guó)內(nèi)完井領(lǐng)域未得到有效解決。在充分調(diào)研基礎(chǔ)上,引入國(guó)外已流行使用的流入控制器(Inflow Control Device,簡(jiǎn)稱ICD)技術(shù),詳細(xì)闡述其工作原理、分類、工具結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況,選擇節(jié)流噴嘴型流入控制器為研究?jī)?nèi)容,從理論上建立起一套完整的ICD篩管(集成了流入控制器的新型篩管)布置方案設(shè)計(jì)方法,為該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用并形成設(shè)計(jì)和制造的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)奠定基礎(chǔ)。本文主體分為兩大部分,即模型介紹部分和參數(shù)分析部分。在模型介紹部分,以底水油藏水平井為研究對(duì)象,以油藏?cái)?shù)值模擬方法為數(shù)學(xué)求解手段,建立起同時(shí)包含油藏滲流、井筒管流和節(jié)流噴嘴射流的油水兩相耦合模型,采用能準(zhǔn)確反映油藏深部和近井筒區(qū)域滲流特征的混合網(wǎng)格,使用“簡(jiǎn)單迭代SEQ法”分別對(duì)常規(guī)完井和ICD完井方法(采用流入控制器技術(shù)的完井方法)下水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行求解；在參數(shù)分析部分,集中探討了節(jié)流區(qū)段總長(zhǎng)度、節(jié)流區(qū)段盲篩比、ICD篩管節(jié)流噴嘴公稱直徑和ECP封隔位置四種ICD篩管工作參數(shù)對(duì)水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響,建立起ICD篩管布置方案優(yōu)選原則,進(jìn)而評(píng)選出最佳方案。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)表述如下：(1)提出采用ICD篩管和盲管相結(jié)合的ICD完井管柱結(jié)構(gòu),將一根ICD篩管和若干根盲管裝配形成一個(gè)節(jié)流區(qū)段,使得ICD篩管能夠匯集更多的油藏產(chǎn)出流體,充分發(fā)揮節(jié)流噴嘴的節(jié)流能力。同時(shí),在ICD完井管柱中使用盲管,降低了完井成本；(2)仿照油藏滲流傳導(dǎo)率,提出具有類似物理含義的井筒管流擬傳導(dǎo)率和節(jié)流噴嘴擬傳導(dǎo)率,分別用于定量描述井筒管流動(dòng)態(tài)和節(jié)流噴嘴節(jié)流特性。擬傳導(dǎo)率使得井筒管流和節(jié)流噴嘴射流在數(shù)學(xué)上可以和油藏滲流寫(xiě)成統(tǒng)一的表達(dá)式,從而使得油藏滲流有限差分方程適用于整個(gè)混合網(wǎng)格系統(tǒng),有效簡(jiǎn)化了耦合流動(dòng)的計(jì)算；(3)提出“簡(jiǎn)單迭代SEQ法”求解模型,選擇整個(gè)水平井生產(chǎn)段為控制體,建立以控制體質(zhì)量守恒為判據(jù)的外循環(huán),將SEQ法三大步驟作為當(dāng)前時(shí)間步內(nèi)簡(jiǎn)單迭代循環(huán)的循環(huán)體,從而改進(jìn)了數(shù)據(jù)計(jì)算的收斂性和穩(wěn)定性；(4)提出均質(zhì)油藏和非均質(zhì)油藏條件下調(diào)剖指標(biāo)(亦稱目標(biāo)流率剖面)制定方法,從而給出ICD篩管布置方案的設(shè)計(jì)目標(biāo),在此基礎(chǔ)上提出評(píng)價(jià)當(dāng)前完井方法條件下水平井流率剖面與調(diào)剖指標(biāo)偏差程度的流率剖面基尼系數(shù)；(5)建立起ICD篩管布置方案優(yōu)選六項(xiàng)原則,按照重要性先后排序,以此指導(dǎo)最佳方案評(píng)選工作。經(jīng)實(shí)例計(jì)算得到結(jié)論表述如下：(1)ICD完井方法顯著改善了水平井流入剖面,相比常規(guī)完井方法,ICD完井方法使得油藏下部水脊前緣均衡推進(jìn),底水突破時(shí)間有效延長(zhǎng),無(wú)水累積采油量有效增加,并允許水平井在較大生產(chǎn)壓差下生產(chǎn)；(2)均質(zhì)油藏水平井指端下游一段井筒區(qū)段內(nèi)井筒管流壓降通常較小,可以布置常規(guī)篩管以進(jìn)一步節(jié)省成本,但其調(diào)節(jié)效果不如全井段布置ICD篩管配合盲管的方案。模擬結(jié)果顯示在水平井跟端制造的人工流動(dòng)阻力,會(huì)促使底水在水平井指端位置加速上升,即優(yōu)先由流動(dòng)阻力較小的位置進(jìn)入井筒,凈生產(chǎn)壓差剖面上的波動(dòng),引起了較明顯的底水前緣非均勻上升現(xiàn)象,說(shuō)明混合網(wǎng)格系統(tǒng)中壓力和飽和度是相互影響的兩個(gè)變量,且飽和度變化比壓力更敏感；(3)均質(zhì)油藏水平井單個(gè)節(jié)流區(qū)間內(nèi)盲篩比越低,則調(diào)節(jié)效果越好,如果整個(gè)水平井完井管柱全部使用ICD篩管,則調(diào)節(jié)效果最好。然而全部使用ICD篩管的方案使得單根ICD篩管匯集的油藏產(chǎn)出液體較少,在調(diào)剖指標(biāo)指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出的節(jié)流噴嘴公稱直徑比較小,該方案在工具加工難度、工作可靠性和成本等方面不占優(yōu)勢(shì)；(4)變節(jié)流噴嘴公稱直徑的ICD完井管柱使得現(xiàn)場(chǎng)裝配過(guò)程復(fù)雜,國(guó)外石油技術(shù)服務(wù)公司流行使用安裝統(tǒng)一公稱直徑節(jié)流噴嘴的ICD完井管柱,其調(diào)節(jié)效果亦為明顯,且實(shí)用性更強(qiáng)。實(shí)例計(jì)算表明,節(jié)流噴嘴公稱直徑越小,調(diào)節(jié)效果越好,然而節(jié)流噴嘴公稱直徑過(guò)小使得人工節(jié)流壓降過(guò)高、工具加工難度大和工作可靠性低,應(yīng)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果優(yōu)選適當(dāng)尺寸；(5)非均質(zhì)油藏水平井所處參數(shù)環(huán)境非常復(fù)雜,常規(guī)完井方法開(kāi)發(fā)效果很差,相比均質(zhì)油藏,非均質(zhì)油藏水平井使用ICD完井方法更具必要性。值得注意的是,如果井筒某一位置沿井筒軸線方向兩側(cè)油藏區(qū)域滲透率差異較大,則應(yīng)在該位置下入管外封隔器(ECP),防止形成環(huán)空流,影響ICD完井方法調(diào)節(jié)效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TE937

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本文編號(hào)：2463497