油气井流体力学油气井变质量流动.pptx

1第六章油气井变质量流动第一节流体变质量流动的基本概念第一节流体变质量流动的基本概念2第六章油气井变质量流动第一节流体变质量流动的基本概念第一节流体变质量流动的基本概念 随着水平井技术的发展，对于水平井产能预测、井身剖面设计、完井设计等的研究工作逐渐开展起来。所有这些研究工作都要求对水平井筒内的流体流动规律有清楚的认识，这就需要对水平井中流体流动规律进行深入研究。3第六章油气井流体变质量流动第一节流体变质量流动的基本概念第一节流体变质量流动的基本概念变质量流动：在流体流动过程中，沿流体流动方向流体质量流量不断发变质量流动：在流体流动过程中，沿流体流动方向流体质量流量不断发生变化的流动现象称之为变质量流动。生变化的流动现象称之为变质量流动。变质量流研究内容和目的：通过实验或数值计算并结合理论分析，研究变质量流研究内容和目的：通过实验或数值计算并结合理论分析，研究不同条件下（壁面入流、管壁粗糙度、入流与主流比、流体的性质等）不同条件下（壁面入流、管壁粗糙度、入流与主流比、流体的性质等）沿水平井筒的压降，进而确定相关系数，为以后工程应用中变质量流压沿水平井筒的压降，进而确定相关系数，为以后工程应用中变质量流压降计算提供依据。降计算提供依据。主流主流壁面入流壁面入流注入比注入比4第六章油气井变质量流动第一节流体变质量流动的基本概念第一节流体变质量流动的基本概念水平井筒无限导流假设水平井筒无限导流假设第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动1989年，Dikken首先提出水平井筒内的压降不能忽略56第六章油气井流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动如图为一个控制体示意图,为简化现对流动系统进行如下几点假设：流体流动为一维单相流动；流体为不可压缩的牛顿流体；微元段流动为等温稳态流动；流体与环境之间不存在热传递。7第六章油气井流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动1）连续性方程 流体流入控制体的质量速率 流体流出控制体的质量速率 控制体内质量的增加速率如果有流体从壁面流入（生产井）取正值，如果有流体从壁面流出（注入井）取负值。第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动质量守恒方程89第六章油气井流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动控制体内动量的流出速率 控制体内动量的流入速率+控制体内动量的增加速率 作用在控制体上的合力沿水平井筒轴线方向建立动量守恒方程，则有:2）动量方程 第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动动量守恒方程与连续性方程联立：其中10第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动对于稳态单相流动则11第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动 变质量管流流动与普通管流流动的本质区别就是由于存在壁面入流，一方面改变了管流的壁面摩擦系数，从而改变了摩擦压降，另一方面由于流体混合热量损失产生混合压降和加速度压降。12第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定普通管流壁面摩擦系数确定方法勃拉休斯(Blasius)公式13第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定普通管流壁面摩擦系数确定方法尼古拉兹光滑管公式阔尔布鲁克公式14第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定普通管流壁面摩擦系数确定方法尼古拉兹粗糙管公式希大林松公式15第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定16变质量管流壁面摩擦系数确定方法裸眼完井井筒流动层流流动第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定17变质量管流壁面摩擦系数确定方法裸眼完井井筒流动湍流流动第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定18变质量管流壁面摩擦系数确定方法射孔完井井筒流动湍流流动19 单孔眼：单孔眼：多孔眼：多孔眼：H.Yuan：第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动 第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动2021混合压降（混合压降（19941994年年 Ze SuZe Su）第六章油气井流体变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动第六章油气井变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动混合压降确定方法2223第六章油气井变质量流动数值计算方法：数值计算方法：数值模型:不可压缩湍流控制方程：湍动能方程：湍流耗散率方程：第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动24第六章油气井变质量流动动量方程中变量u的计算式：湍动能计算式：耗散率计算式：数值模型:第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动25第六章油气井变质量流动 网格划分第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动主流速度主流速度(m/s)0.848831.27324壁壁面面入入流流速速度度(m/s)0.0000.0000.00740.011050.01470.02210.02430.036470.04940.074050.07370.110520.14740.221050.36840.552620.73681.105241.47372.21049计算数据参数计算数据参数第六章油气井变质量流动26第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段压力分布）水平井计算段压力分布）主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 90相位角平面均匀射孔计算结果相位角平面均匀射孔计算结果在每个射孔位置压力都会在每个射孔位置压力都会急剧下降，经过射孔孔眼区急剧下降，经过射孔孔眼区域后压力恢复正常，这是由域后压力恢复正常，这是由于孔眼入流干扰主流流动的于孔眼入流干扰主流流动的结果；结果；随着壁面入流速度的增加，随着壁面入流速度的增加，压力下降幅度也相应增大；压力下降幅度也相应增大；壁面入流对主流的干扰频壁面入流对主流的干扰频率以率以90相位角螺旋射孔最高，相位角螺旋射孔最高，120相位角平面均匀射孔次相位角平面均匀射孔次之，之，90相位角平面均匀射孔相位角平面均匀射孔最低。最低。主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 120相位角平面均匀射孔计算结果相位角平面均匀射孔计算结果主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 90相位角螺旋射孔计算结果相位角螺旋射孔计算结果第六章油气井变质量流动2790。平平面面射射孔孔主流速度主流速度1.27324m/s计算段压力分布计算段压力分布 120。平平面面射射孔孔90。螺螺旋旋射射孔孔第六章油气井变质量流动28计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段压降分布）水平井计算段压降分布）主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 90相位角平面均匀射孔计算结果相位角平面均匀射孔计算结果主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 120相位角平面均匀射孔计算结果相位角平面均匀射孔计算结果主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 主流速度主流速度0.84883m/s计算段压力分布计算段压力分布 90相位角螺旋射孔计算结果相位角螺旋射孔计算结果受入流影响，每个射孔位置轴线压降曲线出现剧烈脉动，先是急剧升高，而后急剧受入流影响，每个射孔位置轴线压降曲线出现剧烈脉动，先是急剧升高，而后急剧下降，经过射孔孔眼区域后恢复正常，结果导致轴线压力在孔眼对应处下降。下降，经过射孔孔眼区域后恢复正常，结果导致轴线压力在孔眼对应处下降。在高注入速度条件下，入流对主流干扰增大，表现为孔眼入流射入主流深度增加，在高注入速度条件下，入流对主流干扰增大，表现为孔眼入流射入主流深度增加，在孔眼下游区出现分离流动现象。在孔眼下游区出现分离流动现象。第六章油气井变质量流动29计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段压降分布）水平井计算段压降分布）主流速度主流速度1.27324m/s计算段压力分布计算段压力分布 90。平平面面射射孔孔120。平平面面射射孔孔90。螺螺旋旋射射孔孔第六章油气井变质量流动30计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段壁面入流对主流干扰的迹线图）水平井计算段壁面入流对主流干扰的迹线图）主流速度主流速度0.84883m/s，壁面入流速度壁面入流速度0.0494m/s主流速度主流速度0.84883m/s，壁面入流速度壁面入流速度0.1474m/s第六章油气井变质量流动31计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段轴向速度剖面）水平井计算段轴向速度剖面）90。平平面面射射孔孔计计主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.1474m/s 主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.3684m/s当孔眼入流速度较小时，轴向速度剖面类似圆管湍流速度剖面，孔眼入流当孔眼入流速度较小时，轴向速度剖面类似圆管湍流速度剖面，孔眼入流对轴向速度剖面影响较小。随着孔眼入流速度增大，入流影响区域向轴线扩对轴向速度剖面影响较小。随着孔眼入流速度增大，入流影响区域向轴线扩展，由于入流对主流的挤压作用轴线附近中心流动区域速度明显增大。当孔展，由于入流对主流的挤压作用轴线附近中心流动区域速度明显增大。当孔眼入流卷吸作用逐渐增强时，轴线附近中心流动区域速度越趋均匀。眼入流卷吸作用逐渐增强时，轴线附近中心流动区域速度越趋均匀。120。平平面面射射孔孔主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.1474m/s主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.3684m/s90。螺螺旋旋射射孔孔主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.1474m/s主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度1.4737m/s第六章油气井变质量流动32计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段轴向速度剖面）水平井计算段轴向速度剖面）90平面射孔平面射孔主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度1.10524m/s主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度1.10524m/s90螺旋射孔螺旋射孔主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s120平面射孔平面射孔主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s第六章油气井变质量流动33计算结果及分析（计算结果及分析（水平井计算段轴向速度剖面）水平井计算段轴向速度剖面）90。平平面面射射孔孔120。平平面面射射孔孔主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.0494m/s 主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.0494m/s 90。螺螺旋旋射射孔孔90螺旋射孔条件下，由于孔眼入螺旋射孔条件下，由于孔眼入流干扰密度大，即使孔眼入流速度流干扰密度大，即使孔眼入流速度较低，相对于平面射孔，其入流挤较低，相对于平面射孔，其入流挤压作用也较大，因此轴线附近中心压作用也较大，因此轴线附近中心流动区域速度明显增大。流动区域速度明显增大。主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.0494m/s 第六章油气井变质量流动3435第六章油气井变质量流动计算结果及分析（主流压降对比）主流速度1.27324m/s不同入流条件主流压降对比图 注入比对压降的影响存在一个临界值（约为1%2%）。当低于临界值时，孔眼入流引起的混合压降很小，主流压降主要决定于摩擦压降，三种射孔格式主流压降相等且随注入比增加而缓慢增大。当大于临界值时，孔眼入流混合压降作用增强，90螺旋射孔格式总压降最大，比另外两种射孔格式总压降平均高出6%8%；90平面射孔和120平面射孔总压降相近。36第六章油气井流体变质量流动实验装置流程图 室内模拟实验：第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动37第六章油气井流体变质量流动室内模拟实验：实验装置总示意图 模拟实验水平实验段及观察段示意图 第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动38第六章油气井流体变质量流动室内模拟实验第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动参数名称参数名称模型模型 备注备注管径管径 D（m）5.0810-2采用无缝钢管作为实验管，采用无缝钢管作为实验管，其内表面粗糙度与水平井套其内表面粗糙度与水平井套管粗糙度相同管粗糙度相同横截面积横截面积 A（m2）2.02710-3实验段长度实验段长度 L（m）2.50孔眼直径孔眼直径 d（m）3.010-3孔密孔密 n（孔（孔/米）米）16水相粘度水相粘度w（mPas）1.0089水相密度水相密度w（kg/m3）1.0103第六章油气井流体变质量流动第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动3940第六章油气井流体变质量流动实验结果分析（主流压降的对比）实验结果分析（主流压降的对比）主流流量为10m3/h（雷诺数为70735）不同射孔格式压降随注入比的变化 当主流流量为一定时，实验段压降随着注入比的升高而增加。在注入比在02%的范围内时，压降增加缓慢，并且不同的射孔格式对压降的影响很小；当注入比超过2%后压降急剧增加，并且不同的射孔格式所引起的压降也有相当的差别，其它条件相同时90螺旋射孔所引起的压降最大，90平面射孔次之，120平面射孔所引起的压降最小。室内模拟实验：第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动41第六章油气井变质量流动主流流量为6m3/h（雷诺数为42441）不同入流条件主流压降实验与计算结果对比 90。相位角螺旋射孔格式室内实验结果与数值计算结果的对比第二节第二节 水平井筒单相流体变质量流动水平井筒单相流体变质量流动42第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动油水两相分层流动43第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动质量守恒方程动量守恒方程44第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动45第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动46第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动47第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动油水两相分散流动48第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动油水两相分散流动49第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动油水两相分散流动50第六章油气井流体变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动实验装置及实验流体参数表实验装置及实验流体参数表 参数名称参数名称模型（模型（*m）备注备注管径管径 D（m）5.0810-2采用无缝钢管作为实验管，采用无缝钢管作为实验管，其内表面粗糙度与水平井套其内表面粗糙度与水平井套管粗糙度相同管粗糙度相同横截面积横截面积 A（m2）2.02710-3实验段长度实验段长度 L（m）2.50孔眼直径孔眼直径 d（m）3.010-3孔密孔密 n（孔（孔/米）米）16水相粘度水相粘度w（mPas）1.0089柴油粘度柴油粘度o（mPas）4水相密度水相密度w（kg/m3）1.0103柴油密度柴油密度o（kg/m3）0.8第六章油气井流体变质量流动51实验结果分析实验结果分析（不同含水率对水平井筒中油水两相流动规律的影响不同含水率对水平井筒中油水两相流动规律的影响）含水含水0%时不同主流流量压降随注入比的变化时不同主流流量压降随注入比的变化 当主流含水率不变的情况当主流含水率不变的情况下，相同主流流量实验段下，相同主流流量实验段压降随注入比的增加而加压降随注入比的增加而加大；当注入比相同时，实大；当注入比相同时，实验段压降随主流流量的增验段压降随主流流量的增加而加大。这种现象同上加而加大。这种现象同上一章中水平井筒的单相流一章中水平井筒的单相流体模拟实验的结果相似。体模拟实验的结果相似。含水含水20%时不同主流流量压降随注入比的变化时不同主流流量压降随注入比的变化 含水含水40%时不同主流流量压降随注入比的变化时不同主流流量压降随注入比的变化 含水含水60%时不同主流流量压降随注入比的变化时不同主流流量压降随注入比的变化 含水含水80%时不同主流流量压降随注入比的变化时不同主流流量压降随注入比的变化 第六章油气井流体变质量流动52实验结果分析（实验结果分析（不同主流流量对水平井筒中油水两相流动规律的影响不同主流流量对水平井筒中油水两相流动规律的影响）主流流量为主流流量为1m3/h时不同含水率压降随注入比的变化时不同含水率压降随注入比的变化 对于相同的主流流对于相同的主流流量，在相同的含水量，在相同的含水率条件下，随着壁率条件下，随着壁面入流与主流流量面入流与主流流量比的升高实验段压比的升高实验段压降随之增加；降随之增加；主流流量为主流流量为4m3/h时不同含水率压降随注入比的变化时不同含水率压降随注入比的变化 主流流量为主流流量为7m3/h时不同含水率压降随注入比的变化时不同含水率压降随注入比的变化 主流流量为主流流量为8m3/h时不同含水率压降随注入比的变化时不同含水率压降随注入比的变化 主流流量为主流流量为10m3/h时不同含水率压降随注入比的变化时不同含水率压降随注入比的变化 第六章油气井流体变质量流动53实验结果分析实验结果分析（不同注入比对水平井筒两相流动规律的影响不同注入比对水平井筒两相流动规律的影响）对于相同的注入比，在相同的含水对于相同的注入比，在相同的含水率条件下，随着主流流量的增加实率条件下，随着主流流量的增加实验段压降随之增加；而对于相同的验段压降随之增加；而对于相同的实验段主流流量，随着含水率的变实验段主流流量，随着含水率的变化实验段压降却表现出不同的变化化实验段压降却表现出不同的变化规律。规律。主流流量较低（主流流量较低（13m3/h）时，实）时，实验段内的油水两相流动为验段内的油水两相流动为分层流动分层流动。随着主流流量的增加，分层流向随着主流流量的增加，分层流向分分散流过渡散流过渡，主流含水率对压降的影，主流含水率对压降的影响开始加大响开始加大 随着主流流量的不断增加，油水两随着主流流量的不断增加，油水两相完全掺混形成相完全掺混形成分散流分散流，含水率对，含水率对压降的影响非常显著。当主流流量压降的影响非常显著。当主流流量超过超过8m3/h时，含水为时，含水为40%时的总压时的总压降最高降最高。注入比注入比0.1%不同主流流量压降随含水率的变化不同主流流量压降随含水率的变化 注入比注入比0.2%不同主流流量压降随含水率的变化不同主流流量压降随含水率的变化 第六章油气井流体变质量流动5458第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动59第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒油水两相流体变质量流动水平井筒油水两相流体变质量流动油水两相分散流动60第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动气液两相变质量流动流型：1、气液两相分层流动2、气液两相分散泡状流动3、气液两相环空雾状流动61第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动气液两相分层流动62第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 质量守恒方程动量守恒方程63第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 64第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 65第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 气液两相分散泡状流型66第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 气液两相分散泡状流型67第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 气液两相分散泡状流型 （6.2.20）68第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 气液两相环空雾状流型 （6.2.20）69第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 气液两相环空雾状流型 （6.2.20）70第六章油气井变质量流动第三节第三节 水平井筒气液两相流体变质量流动水平井筒气液两相流体变质量流动 气液两相环空雾状流型 （6.2.20）第四节第四节 水平井筒与油藏耦合的变质量流动水平井筒与油藏耦合的变质量流动水平井计算单元物理模型水平井计算单元物理模型油藏水平井生产物理模型油藏水平井生产物理模型第六章油气井流体变质量流动71水平井筒变质量流动水平井筒变质量流动压降模型压降模型摩擦压降：摩擦压降：加速度压降：加速度压降：混合压降：混合压降：基本类型油藏水平井稳定渗流模型基本类型油藏水平井稳定渗流模型 无限大油藏水平井稳定渗流模型无限大油藏水平井稳定渗流模型 式中：式中：底水驱油藏水平井稳定渗流模型底水驱油藏水平井稳定渗流模型 气顶油藏水平井稳定渗流模型气顶油藏水平井稳定渗流模型 封闭边界油藏水平井稳定渗流模型封闭边界油藏水平井稳定渗流模型 基本类型油藏水平井不稳定渗流模型基本类型油藏水平井不稳定渗流模型 无限大油藏水平井弹性不稳定渗流模型无限大油藏水平井弹性不稳定渗流模型 底水气顶油藏水平井弹性不稳定渗流模型底水气顶油藏水平井弹性不稳定渗流模型 式中：定压边界油藏水平井弹性不稳定渗流模型定压边界油藏水平井弹性不稳定渗流模型 式中：封闭边界油藏水平井弹性不稳定渗流模型封闭边界油藏水平井弹性不稳定渗流模型 式中：第六章油气井流体变质量流动72u水平井筒与油藏的压降耦合模型的求解实例水平井筒与油藏的压降耦合模型的求解实例油油 藏藏 参参 数数水水 平平 井井 参参 数数参参 数数 名名 称称参数值参数值参参 数数 名名 称称参数值参数值油藏地层供给压力油藏地层供给压力P Pi i(MPa)(MPa)22.022.0套套 管管 内内 径径D(m)D(m)152.4152.4井底压力井底压力P Pw w(MPa)(MPa)19.019.0孔孔 眼眼 直直 径径d(m)d(m)1212地地 层层 渗渗 透透 率率K(mK(m2 2)0.20.2射射 孔孔 密密 度度n(SPM)n(SPM)1616地层综合压缩系数地层综合压缩系数C Ct t(MPa(MPa-1-1)0.00020.0002射射 孔孔 格格 式式9090螺旋射孔螺旋射孔地下原油粘度地下原油粘度(cp)(cp)1.01.0水平井长度水平井长度L(m)L(m)600600地下原油密度地下原油密度(kg/m(kg/m3 3)850850套管相对粗糙度套管相对粗糙度/D/D0.00010.0001地层有地层有 效效 厚厚 度度h(m)h(m)1010水平井生产时间水平井生产时间t(d)t(d)1010第六章油气井流体变质量流动731).按照不同射孔单元的长度把水平井筒分为按照不同射孔单元的长度把水平井筒分为N段，每段段，每段 包含包含 一个射孔单元。一个射孔单元。2).给定一个水平井产量的初值给定一个水平井产量的初值Q，则每个射孔单元的产，则每个射孔单元的产 量即为量即为qQ/L3).根据水平井筒压降模型计算水平井筒每个射孔单元的根据水平井筒压降模型计算水平井筒每个射孔单元的 压降，从而得到各段的压力值。压降，从而得到各段的压力值。4).根据水平井筒与油藏的耦合条件，令油藏中压力值在根据水平井筒与油藏的耦合条件，令油藏中压力值在 水平井井壁上与井筒压力值相等。水平井井壁上与井筒压力值相等。5).根据油藏模型计算出水平井各段射孔单元的产量。根据油藏模型计算出水平井各段射孔单元的产量。6).重复步骤重复步骤3)到步骤到步骤5)直到前后两步产量值小于给定直到前后两步产量值小于给定 值，计算结束。值，计算结束。第六章油气井流体变质量流动74计算结果分析计算结果分析水平井生产时井筒中的流动是流量渐增的变质量流动。水平井生产时井筒中的流动是流量渐增的变质量流动。在水平井的趾端和跟端存在着较为明显的在水平井的趾端和跟端存在着较为明显的“端部效应端部效应”。水平井入流量剖面水平井入流量剖面 产量沿水平井段分布图产量沿水平井段分布图 压降沿水平井段长度分布压降沿水平井段长度分布 井底压力沿水平井段长度分布井底压力沿水平井段长度分布 磨擦压降在水平井筒的沿程压降中所占比例最大磨擦压降在水平井筒的沿程压降中所占比例最大(61.5%)混合压降在水平井筒沿程总压降中所占比例较小混合压降在水平井筒沿程总压降中所占比例较小(34.2%)加速度压降在水平井筒沿程总压降中所占比例最小加速度压降在水平井筒沿程总压降中所占比例最小(4.3%)第六章油气井流体变质量流动75第六章油气井流体变质量流动76表皮系数（1953年Everdingen）：第六章油气井流体变质量流动77均质油藏水平井表皮系数：第六章油气井流体变质量流动78非均质油藏水平井表皮系数（裸眼完井）：第六章油气井流体变质量流动79非均质油藏水平井表皮系数（射孔完井）：第六章油气井流体变质量流动80二维平面汇聚表皮系数Mp=3第六章油气井流体变质量流动81Mp=1Mp=2Mp=3井眼堵塞表皮系数第六章油气井流体变质量流动82三维轴向汇聚表皮系数第六章油气井流体变质量流动83三维轴向汇聚表皮系数mp=3第六章油气井流体变质量流动8412346810.450.290.190.10.080.90.450.20.190.170.152.000.60.50.30.20.152.091 2.025 2.018 1.905 1.898 1.7880.04530.09430.06340.10380.10230.23985.13133.03731.61361.56741.36541.19151.86721.81151.77701.69351.64901.6392第六章油气井流体变质量流动85污染带表皮系数第六章油气井流体变质量流动86射孔压实表皮系数第六章油气井流体变质量流动87水平井割缝衬管表皮系数：第六章油气井流体变质量流动水平井割缝衬管表皮系数：88第六章油气井流体变质量流动89第六章油气井流体变质量流动90第六章油气井流体变质量流动91第六章油气井流体变质量流动92第六章油气井流体变质量流动93第六章油气井流体变质量流动94第六章油气井流体变质量流动95第六章油气井流体变质量流动96第六章油气井流体变质量流动97第六章油气井流体变质量流动98第六章油气井流体变质量流动99第六章油气井流体变质量流动1002024/9/20 周五周五 101高渗（2000mD）高粘（400mPa.s）条件下高渗（2000mD）低粘（4mPa.s）条件下Max8590%Max第六章油气井流体变质量流动2024/9/20 周五周五 10203米厚左右油层，打开程度35%55%06米厚左右油层，打开程度40%60%09米厚左右油层，打开程度45%65%12米厚左右油层，打开程度50%70%15米厚左右油层，打开程度55%75%水平井分3段完井条件下 储层厚度6米条件下 2段3段4段5段2024/9/20 周五周五 103井筒管径井筒管径水平渗透率水平渗透率流体粘度流体粘度水平井筒参考长度水平井筒参考长度3.5in4000.0mDk 1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于200.0米5.0mPa.s=150.0mPa.s一般小于300.0米50.0mDk=1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于300.0米5.0mPa.s=k1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于300.0米5.0mPa.s=150.0mPa.s一般小于400.0米50.0mDk=1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于500.0米5.0mPa.s=k1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于500.0米5.0mPa.s=150.0mPa.s一般小于600.0米50.0mDk=1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于700.0米5.0mPa.s=k1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于1500.0米5.0mPa.s=150.0mPa.s一般小于2000.0米50.0mDk=1000.0mD1.0mPa.s 5.0mPa.s一般小于2000.0米5.0mPa.s=150.0mPa.s一般小于2500.0米104第六章油气井流体变质量流动105变量名称变量名称变量取值变量取值变量名称变量名称变量取值变量取值供给半径1000.0m油粘度5.0mPas油层厚度10.0m体积系数1.15井筒距油层底部5.0m污染程度0.4套管外径177.8mm污染深度12.0cm套管壁厚9.17mm流体密度0.95g/cm3套管壁相对粗糙度0.1生产压差1.0MPa目标井段长度400.0m每个分支分段数目20段射孔枪弹102-127枪最大射孔密度16孔/米第六章油气井流体变质量流动2024/9/20 周五周五 106 多底多分支水平井随着分支数目增加，总产能指数增加，单个分支产能指数减小，但分支数目对总产能指数的影响存在临界值，当分支数目大于临界值时，随分支数目的增加，总产能指数增加的幅度较小。第六章油气井流体变质量流动2024/9/20 周五周五 107 第2个分支井筒与第6个分支井筒对称且产能指数相等，第3个分支井筒与第5个分支井筒对称产能指数相等，第4个分支井筒产能指数最大，第1个分支井筒产能指数最小，可知分支间夹角对每个分支井筒产能指数影响比较敏感。第六章油气井流体变质量流动2024/9/20 周五周五 108 分支井筒与主井筒间夹角大于30度以后，随夹角增大，产能指数增加的幅度较小，所以建议夹角最好大于30度。第六章油气井流体变质量流动2024/9/20 周五周五 109鱼刺多分支水平井井筒几何参数重要性排序 多底多分支水平井井筒几何参数重要性排序 第1第2第4第3第1第5第2第3第42024/9/20 周五周五 110鱼刺多分支水平井分支井筒数目与NPV关系 多底多分支水平井分支井筒数目与NPV关系