1、開采工藝水平井中心管完井流入和壓力剖面預測張舒琴'李海濤2,楊時杰3,粟超4(1西南石油大學研究生部2西南石油大學石油工程學院3遼河油田研究院4川局地研院)張舒琴等.水平井中心管完井流入和壓力剖面預測.鉆采工藝,2009,32(6):43-45摘要：水平井中采用中心管完井可以降低水錐對水平井開發底水油藏的影響。采用線匯rft加和鏡像反映原理推導出底水均質油藏單相穩態流動勢分布，針對實際水平井不可能絕對水平，因此高慮了高差影響。根據質量守恒和動量原理得到影響井簡壓力分布的壓降模型，油藏和弁簡的和互影響得到中心管完井的播合模型及求解思路。實例計算結果表明中心管完井能夠降低跟端的大壓差，平緩

2、整個剖面的流入量，從而達到控錐的效果。關鍵詞：底水油藏；水平井；錐進；中心管完井中圖分類號：TE257文獻標識碼：ADOl：10.3969/j.issn.1006-768X.2009.06.013(1)收稿日期：2009-05-21作者簡介：張舒琴(I984-),西南石油大學在讀碩士研究生，主要從事油氣田開發與完井方面研究。地址:(610500)四川省成都市新都區西南石油大學硬07級1班，電話E-mail：270316719。利用水平井開采底水油藏可以一定程度上延緩直井中水錐的突破,但是井筒壓降的存在，降低了水平井延緩水錐的效果，更降低了大位移水平井的優勢。均質油藏中

3、，底水很容易在跟端突破，之后由于水的黏度遠遠小于油的黏度，油藏與井筒之間很快形成一個水的快速通道，水進入井筒占據了油的流動空間，降低了油的相對滲透率，日產油雖迅速降低。1994年Brekke和Lien首次提出了采用中心管完井來解決這個問題。一、中心管完井原理中心管完井即在常規完井井眼中再加入一根小于井眼直徑的油管，如圖1所示。加入中心管后，就將長井段分成兩部分，流體的流動也由一段井眼流動變成了三部分流動，即：環空中的流動、井眼流動和中心管內部的流動。進行常規完井時，由于沿程存在井筒壓降，使得其流入剖面呈斜U形,壓力沿著趾端向跟端越來越低，即在跟端處的壓差高于井段其它部分。進行中心管完井就是為了

4、降低跟端處的大壓差，使整個流入剖面較為均勻，因此本文通過油藏滲流和井筒壓降建立中心管完井情況下耦合模型，來預測流入和壓力剖面,為開發底水油藏作出指導。二、中心管完井耦合模型1.油藏滲流模型Jansen給出預測中心管完井壓力剖面的半解析模型，模型假設流體是在二維圓柱形平面垂直的流入井內而且假設油藏確定后其生產指數相等，但是實際情況中流體在油藏中的滲流是三維空間，不同井段其生產指數不一樣。因此本文提出采用三維滲流和井筒耦合模型預測中心管完井的流入剖面。本文給出的耦合模型是在劉想平提出的模型基礎上考慮高差的影響進行推導。假設:油藏為底水箱型，均質等厚;裸眼完井;流體單相且不可壓縮;垂直主井筒不作為有

5、效生產井段;流體在油藏中為穩定達西流動;考慮高差。根據圖2定義的4、八Z方向可以將流體勢定義為=P-pgz。首先考慮無界油藏中勢的分布,將水平井當作-生產線匯，通過生產線匯的流量為g,在線匯上取一個微元段dx,這一微元段的流笊為Q/L&,該微元段在空間中任意一點的勢為：警+c4er甲式中:一微元段到該點的距離。圖2底水驅油藏中一水平生產井段底水驅油藏頂界為封閉邊界，底界為定壓邊界,把長為L的水平井分成N段,根據線匯原理和鏡像反映原理可得某一小段在地層某點M(x,y,z)產生的勢為：Q-k-j®iI£旦(4泌+h-zw>xyy,z)x皿=成7互以4泌+龍-(4泌

6、-h+,%,y,z)-Si(4nA+h+ztr,x,y,z)旦x(4nh-h-zwtxtytz)+q其中=ln；r“i+強-rnl=(z-m)?.Az=a/(x-x2)2+(y-y2)2+(2-5整個水平井在必點產生的勢為：N少=£牝+C=<=1(2)(3)(5)</>.+c</>,=廠|蘭"4湖+/i-z"，y，z)+旦(4泌-h+zw,x,y,z)-旦(4汕+h+zM,x,z)-g,(4nA一h-z./Jz)(6)、油水邊界處的勢為已知，因此由上式可得：中=。+京：(7)設水平井上第i段線匯中點處壓力為中，第J段線匯(注意&quo

7、t;)在第i段線匯中點處產生的勢為a(iJ=l,2,3,7V),則有：nQ.kQk其中:如=1蕓功(4湖+?1-弓Li-.-h+zw9x9ytz)-£j(4nh+h+zw,x,y,z)-畋4nh苴坐勢的定義可將式(8)用向量方程表示：P=7(9)(8)(8)+8j(4nh式中«P=Pe+pg(z-z.)-P咄=(%.)/做涂'Q疽磁代也'與嘻4危如2.井簡流動模型考慮裸眼完井，井筒內的壓降由四種壓降組成:摩阻引起的壓降、流速引起的加速壓降、高差引起的水力壓降和混合壓降。由質地守恒原理和動量原理，可得井筒壓降公式：ap-M32pQ&16減電=pgsm此

8、+-+-+而(1。)式中:Q第i段井筒內流量，名一第i段油藏流入井筒的流量式(10)也可以用向量方向表示：(11)三、中心管完井耦合模型及求解方法井筒內的流動與油藏滲流是相互制約相互影響的，二者必須進行耦合計算。中心管長度為兒,井眼總長L,環空部分分成M段，井眼部分他段,跟端壓力Pg(如圖1)0假設一組(PW，P：/2,尸認5)'由式(與可以得到一組(們，s,qM.M)，再由式(11)計算得出各段的壓降。中心管內沒有流入量的增加，主井筒流量為定值。”：Q=0+俗+饑5(12)根據井筒流動計算出中心管末端處的壓力：Pu-Pz-FT：77”心1到M段環空中第，段中點處的壓力為：PUPs*G

9、5Ap或("1,2,M)(14)P/.i=Ps+Ap”3=1,2,N-1)其中:Pi=Pz。M段到M段井眼第，段中點處的壓力為：p帽"情+0.5"岫=，M+(13)(13)M)P叨+1=P|«y;+AP.j(j=N,Nz，/V,+/V2-1)(15)其中:Pm=Pwo將n次迭代的(PZ,P&，P:加土)和幾一1次迭代的(P：廠,p/,PM")進行比較，滿足精度就退出，如不滿足就將(p",P以，,pM")用(p,，pN，房土)替換，繼續計算,No.6No.6直到滿足精度為止。四、實例計算與分析用本文推導出的模型計算了某

10、一口底水驅水平井進行常規完井和采用中心管完井的流入和壓力剖面，這口井不絕對水平，有一定高差，避水高度變化范圍：8.514m,井有一個最低位置。地面原油密度0.95g/cm',體積系數1.2,地層原油黏度73mPas,油藏含油高度30.3,油層壓力12MPa和垂直滲透率為846x10T呻2和423x水平井眼長784.7m,井眼半徑62.13mm,中心管長為365m,外徑60.3mm,壁厚4.83mm,跟端壓力11MPa。其流入和壓力剖面如圖3、圖4。2p、s)MY«堂仗MAAAAAA一o15494847464544434241.4oooooooooo常規完井/中心管完井2004

11、006008001000距跟端距離(m)圖3中心管完井流量剖面距跟端距離(m)02004006008001000距跟端距離(m)圖4中心管完井壓力和勢分布由圖可以得到:在實際應用時，高差的影響不能夠忽略，其壓力分布和流入量分布與絕對水平井的分布有一定出入;常規完井從趾端到跟端勢不斷下降，而中心管完井下降寇分成兩個方向兩上部分來承擔，毒個部分的下降量沒有常規完井大;在常規完井中跟端其流入量較井段其它部分大，水很容易從這一點突破,中心管完井降低了這一段的流入量，使整個井段流入剖面更均一；中心管完井效果與其結構、長度、管徑等有關，本文沒有進行討論。五、結論(1) 利用線匯原理和鏡像反映原理，考慮高差

12、的影響，推導了油藏三維穩態單相滲流模型。(2) 研究了井筒壓降的組成及其模型。(3) 推導出中心管完井情況下油藏滲流和井筒耦合模型，并給出求解思路。(4) 通過實例計算預測了某一曰井的沿程流入量、壓力和勢分布。(5) 實際應用時高差不能忽略，中心管完井的流入剖面相對均一。符號說明6流體勢，Pa；壓力，Pa；流體密度，&/cm'；地層滲透率，呻2廠摩擦系數;D-直徑,cm。參考文獻IKristianBrekkeandLienSC.New,SimpleCompletionMethodsforHorizontalWellsImproveProductionPerformanceinH

13、igh一PermeabilityThinOilZonsC.SPE24762,1994.:2PennadiPandWibowoW.HorizontalWellCompletionWithStingerforReducingWaterCongingProblems_C.SPE37464,1997.3 JansenJDandWagenvoortAM.SmartWellSolutionsforThinOilRims：SwitchingandtheSmartStingerC.SPE77942,2002.4 JansenJD.ASemianalyticalModelforCalculatingPressureDropAlongHorizontalW