本文關(guān)鍵詞：水平井自動(dòng)相選擇控制閥控水完井技術(shù)研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：水平井作為一種少井高產(chǎn)的高效開采手段,已大量用于薄層油藏、底水油藏、裂縫性油藏、稠油油藏、海洋淺水和深水油藏以及非常規(guī)油藏的開發(fā),但在不同類型油藏(特別是底水油藏)的生產(chǎn)過(guò)程中其暴露出的問(wèn)題也日益突出,主要表現(xiàn)為油藏底水脊進(jìn)過(guò)快,導(dǎo)致水平井含水率快速上升,而現(xiàn)有的找水堵水作業(yè)十分困難,嚴(yán)重影響了水平井開采綜合效益,已成為制約其高效開發(fā)的技術(shù)瓶頸。為此,針對(duì)目前我國(guó)底水油藏水平井開采面臨的技術(shù)難題和現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,本文在分析和總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外水平井底水脊進(jìn)機(jī)理和控水方法的基礎(chǔ)上,研制出了一種新的控水工具并形成了配套的控水完井理論。在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外自動(dòng)流入控制器(AICD:Autonomous Inflow Control Device)類型的基礎(chǔ)上,結(jié)合目前我國(guó)的大部分底水油藏(或有氣頂)都進(jìn)入中高含水期的現(xiàn)狀,研發(fā)了一種新的AICD控水工具——自動(dòng)相選擇控制閥(該工具已申報(bào)國(guó)家專利),借助計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件(CFD)模擬了流體在其內(nèi)部的流動(dòng)過(guò)程,闡明了其控水和控氣原理,同時(shí)對(duì)流場(chǎng)、流體敏感性、控水和控氣效果以及抗沖蝕能力進(jìn)行了分析,并與前人提出的噴嘴式ICD(Inflow Control Device,流入控制器)作了對(duì)比,模擬結(jié)果表明:自動(dòng)相選擇控制閥具有很好的過(guò)油、控水和控氣效果;抗沖蝕能力強(qiáng);對(duì)流體的密度不敏感;適用的黏度和流量范圍較廣;控水能力較噴嘴式ICD也有大幅提升。為進(jìn)一步證實(shí)自動(dòng)相選擇控制閥的有效性,利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)不同流體的單相和兩相過(guò)閥流動(dòng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析,并在實(shí)驗(yàn)與CFD模擬結(jié)果對(duì)比的基礎(chǔ)上,建立了單個(gè)自動(dòng)相選擇控制閥的過(guò)流壓降模型。為研究不同個(gè)數(shù)、不同布閥方式下的自動(dòng)相選擇控制閥在底水油藏水平井中的控水效果,將油藏滲流與井筒管流(包括基管流動(dòng)、環(huán)空流動(dòng)和過(guò)閥流動(dòng))耦合,同時(shí)考慮儲(chǔ)層滲透率非均質(zhì)性、各向異性、鉆井污染、井身軌跡等因素的影響,建立了三維油水兩相水平井自動(dòng)相選擇控制閥完井動(dòng)態(tài)模擬數(shù)學(xué)模型,并給出了相應(yīng)的求解方法。在所建立的水平井完井模型基礎(chǔ)上,選擇具有代表性的均質(zhì)油藏、非均質(zhì)砂巖油藏和裂縫性碳酸鹽巖油藏,對(duì)不同條件下的自動(dòng)相選擇控制閥完井動(dòng)態(tài)進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明:相對(duì)于常規(guī)完井,自動(dòng)相選擇控制閥完井能夠達(dá)到均衡油水剖面、延長(zhǎng)無(wú)水采油期、降低水平井含水率、提高累積產(chǎn)油量的目的,顯著改善了水平井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。同時(shí),通過(guò)對(duì)不同自動(dòng)相選擇控制閥個(gè)數(shù)、封隔器個(gè)數(shù)以及布閥方式下的完井動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬分析,得到了各個(gè)完井參數(shù)對(duì)不同類型油藏水平井自動(dòng)相選擇控制閥完井的影響規(guī)律,并針對(duì)不同類型油藏提出了相應(yīng)的水平井自動(dòng)相選擇控制閥完井優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。最后,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例,應(yīng)用自動(dòng)相選擇控制閥進(jìn)行水平井控水完井,利用前面建立的自動(dòng)相選擇控制閥完井理論體系進(jìn)行完井設(shè)計(jì),并將實(shí)例井采用自動(dòng)相選擇控制閥完井后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)與之前篩管完井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)比結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了自動(dòng)相選擇控制閥的功能及其配套完井理論的可靠性。本文通過(guò)對(duì)底水油藏水平井控水完井工具的研制以及配套理論的研究,將理論、實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合,為底水油藏水平井高效開采提供了技術(shù)與理論支撐,為該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用并形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心服務(wù)能力奠定了基礎(chǔ),具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:Horizontal well as an efficient means of mining less wells yield, have been widely used for thin oil reservoir, bottom water reservoir, fractured reservoir, heavy oil reservoir, marine shallow and deep water reservoir and the development of unconventional reservoirs, but in different types of reservoirs (especially water reservoir) problems in the production process have become increasingly prominent, mainly for the reservoir bottom water coning is too fast, resulting in water cut rate is rising rapidly, while the existing water plugging operation is very difficult, seriously affected the mining comprehensive benefits of horizontal wells, has become restricts the efficient development of the technical bottleneck. Therefore, aiming at the technical problems of China's present horizontal well bottom water reservoir mining face and the real problem, based on the analysis and summary of the current domestic and international level ridge into the bottom water mechanism and water control method, developed a new water control tool and the formation of water control completion of Automatic controller in theory. The inflow of sufficient research at home and abroad (AICD:Autonomous Inflow Control Device) based on the type, with most of our current reservoir (or gas cap) into the present situation in the high water cut stage, developed a new AICD control water control valve, automatic tool selection (the tool has been declared national patent), with the help of computational fluid dynamics (CFD) software to simulate the fluid flow process in the internal control, expounds its water and gas control principle, and the flow field, fluid sensitivity, water control and gas control effect and anti erosion ability were analyzed, and the ICD nozzle and previously proposed (Inflow Control Device, into the controller) were compared, the simulation results show that the automatic phase selection control valve has good control over oil, water and gas control effect; anti erosion ability; the fluid density is not sensitive for the viscosity and the flow rate of fan; Wai wide; ability to control water nozzle is ICD have increased dramatically. To further confirm the validity of the automatic selection of control valve, the fluid of different single-phase and two-phase flow through the valve dynamic use of indoor experiments were analyzed and simulated by the experiment and the results of CFD on the basis of comparison, then the flow pressure drop model single phase automatic control valve selection. In order to study the effects of a number of different cloth under the way of automatic valve phase selection control valve in the water control effect of horizontal wells in bottom water reservoir, the reservoir percolation and wellbore flow (including the flow tube and annular flow through the valve flow) coupling, considering non reservoir permeability heterogeneity, anisotropy, drilling hole trajectory pollution, influence factors, established the three-dimensional oil-water two-phase horizontal automatic control valve completion phase selection mathematical model of dynamic simulation, and gives the corresponding solution in the level. Based on the model of well completion, selection of homogeneous reservoir representative, heterogeneous sandstone reservoir and fractured carbonate reservoir, under different conditions of automatic completion phase selection control valve is simulated, the results showed that compared with the conventional completion, automatic phase selection control valve can reach the equilibrium profile of oil-water well completion, prolong water free oil production period well, lower the water level rate increase, the cumulative oil production to improve production performance of horizontal well. At the same time, according to the different automatic phase selection control valve number, dynamic simulation analysis is carried out well completion packer number and valve type cloth, the horizontal well completion parameters of different types reservoir automatic phase selection effect of control valve completion, and for different types of reservoir is put forward the corresponding automatic horizontal well completion phase selection control valve. The optimization design method, combined with field As an example, the application of automatic phase selection control valve for horizontal well completion water control, using the automatic phase selection in front of the establishment of control system of valve completion completion design, and examples using automatic phase selection production dynamic dynamic production control valve before and after the completion of screen completion were compared, the results further verify the automatic phase selection control valve reliability function and supporting completion theory. Through this research, water control completion tools for horizontal well in bottom water reservoir development and supporting the theory of theory, experiment and field application of the combination, provide technical and theoretical support for efficient exploitation of bottom water reservoir, laid the foundation for the technology formed in the domestic application and has independent intellectual property rights and core service capability, it has important theoretical and practical value.

【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】：2017
【分類號(hào)】：TE257

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本文編號(hào)：1358119