《复杂结构井技术新进展-中国石油大学北京-吴晓东》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复杂结构井技术新进展-中国石油大学北京-吴晓东（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、复杂结构井技术新进展,中国石油大学,吴晓东,一、复杂结构井技术应用概况 二、基本理论研究及其在复杂井中的应用 三、模拟实验研究 四、软件开发简介 五、研究成果的现场实际应用 六、未来发展展望,主要内容,报告总提纲,基本理论研究,实验研究,软件开发,研究成果的现场实际应用,课题组研究成果,未来发展展望,复杂结构井研究新进展,复杂井应用概况,复杂井/压裂水平井半解析预测模型,基于PEBI网格的复杂井数值模拟研究,复杂结构井完井研究,电模拟实验研究,物理模拟实验研究,Wellpro软件,压裂水平井井网参数优化软件,水平井整体井网研究,一、复杂结构井技术应用概况,二、基本理论研究及其在复杂井中的应用,
2、三、电模拟实验研究,四、软件开发简介,五、研究成果的实际应用,六、未来发展展望,截止到2007年全世界共钻水平井45000多口，分布在世界60多个国家和地区，这其中大多数都属于美国和加拿大两国，中国的钻进数量为2600多口，预计到2010年，全世界的水平井年钻井数量将超过5万口。,一、复杂结构井技术应用概况,世界水平井的应用,水平井分支井在中国的应用-（中石油）,一、复杂结构井技术应用概况,多分支井应用类型,一、复杂结构井技术应用概况,多分支井在胜利油田的应用,一、复杂结构井技术应用概况,多分支井在长庆油田的应用,杏平1井主水平井完钻井深2768m，主水平段长1203m。共钻7个分支，水平段总
3、长度3503m，分支井油层钻遇率87.7。杏平1井的试验成功，不仅开创了长庆钻井史上的先例，也将为有效开发鄂尔多斯盆地的油气资源提供新的技术途径,一、复杂结构井技术应用概况,多分支井在国外油田的应用,二、基本理论研究及其在复杂井中的应用,（一）水平井、分支井半解析模型,（二）压裂水平井半解析模型,（三）基于PEBI网格的数值模拟技术,（四）复杂结构井完井研究,（五）水平井整体井网数值模拟研究,基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模型,建立的半解析模型，就是将油井分成小段，对每一段进行油藏渗流和井筒流动的耦合，然后经过叠代求得这一段油井的压力分布和流入量分布，从而可以得到整个油井的产能。半解
4、析模型包括油藏压力响应模型、井筒流动模型以及油藏渗流和井筒流动的耦合。,（一）水平井、分支井半解析模型,基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模型,格林函数,纽曼积,模型建立-渗流模型,（一）水平井、分支井半解析模型,基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模型,摩擦因子,模型建立-井筒变质量流模型,（一）水平井、分支井半解析模型,基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模型,模型建立耦合模型,耦合模型将井分成若干段，然后在每一段都进行计算，耦合地层渗流和井筒内的流动，在耦合和计算的过程中充分考虑摩擦压降、加速度压降和重力压降的影响。,（一）水平井、分支井半解析模型,基本理论研究及其在复杂井
5、中的应用-半解析模型,（二）压裂水平井半解析模型数学模型,外边界条件：,内边界条件：,变换到拉普拉斯空间：,基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模型,（二）压裂水平井半解析模型建模步骤,块状区域三维裂缝,块状油藏沿多条二维裂缝,封闭边界油藏中的二维裂缝,沿任意方向的一条二维裂缝,步骤1,步骤2,步骤3,步骤4,基本理论研究及其在复杂井中的应用-半解析模型,（二）压裂水平井半解析模型耦合模型,耦合,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（一）传统笛卡儿网格系统面临的问题,（1）在较为复杂的地质条件下，油藏非均质性和几何形态的精细描述不能胜任数值模拟要求；,（2）某些条件下存在较严重的
6、网格取向效应；,（3）水平井、斜井、分支井技术的飞速进步也产生了许多新的问题，如网格方向往往与井的方向、流体实际流动方向不一致，即使采用局部网格加密仍解决不好这一问题。,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（二） PEBI网格简介,PEBI网格是指任意两个相邻网格块的交界面一定垂直平分相应网格节点连线的网格系统，在这一网格系统中，网格块内每一点与本网格节点之间的距离，小于与其它任意节点之间的距离，流体被认为是沿PEBI网格节点之间连线而流动的。,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（三） PEBI网格生成方法,针对不规则的油藏边界、断层以及复杂井的结构特点，提出一种新的PE
7、BI网格生成方法，分为以下三步：,(2)划分Delaunay三角形,(3)对每一个网格节点构建PEBI网格,在整个模拟区域内分布规则的六边形PEBI网格作为背景网格，在直井位置和复杂井主井筒位置分别布置径向网格和笛卡儿网格，以断层线为对称线，在断层两端分布均匀的网格节点。分别成的非背景网格节点同每一个背景网格节点之间的距离，如果小于限定的最小距离，则剔除相应的背景网格节点。,(1)分布网格节点,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（四）与实际井型相结合的 PEBI网格划分实例,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（五） PEBI网格技术的实际应用,复杂井压力、含油饱和度分布
8、描述,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（五） PEBI网格技术的实际应用,分支井产能影响因素敏感性分析,基本理论研究及其在复杂井中的应用PEBI网格,（六）小结,基于Bowyer-watson算法提出了对平面内已有网格节点进行快速Delaunay三角形划分方法； 针对不规则的油藏边界、断层以及复杂井的结构特点，提出了一种新的PEBI网格生成方法，完全克服了笛卡儿坐标在描述复杂边界以及复杂井型方面的缺陷； 以水平井、分支井以及羽状分支井等复杂井型为例分别进行了PEBI网格的划分，与笛卡儿网格相比，新生成的PEBI网格系统更能适应于复杂井精细油藏数值模拟的要求。,基本理论研究及其在复
9、杂井中的应用完井研究,（一）多分支井完井类型分类,1994年在英国北海油田的合伙作业者召开的一次多分支水平井研讨会上，专家们提出了多分支井技术进步(TAML)的概念，1997年在苏格兰ABERDEEN召开了第一次多分支井技术进步会议，把多分支井分为6种形式，而这六种形式的水平井已经被许多合伙作业者和作业公司制定为TAML分类的工业标准，根据多分支井的复杂性和主井眼与两个分支井眼交汇处的联结器功能进行分类。TAML将多分支井完井系统分为6种。,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（一）多分支井完井类型分类,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（一）多分支井完井类型分类-应用实例,3级
10、筛管完井(加拿大),3级筛管完井(委内瑞拉),基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（二）多分支井完井方式选择,裸眼完井,割缝衬管完井,带眼衬管完井,射孔完井,裸眼砾石填充完井,射孔砾石填充完井,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（二）多分支井完井方式选择,井筒与地层参数,缝宽,缝长,缝密度,过流面积,孔密,孔径,孔深,相位角,压实区参数,裸眼完井,割缝衬管完井,带眼衬管完井,射孔完井,砾石充填参数,砾石充填完井,完井参数,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流
11、程射孔完井数值模拟实例,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程表皮因子计算总模型,地层无污染,地层污染,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程裸眼完井表皮因子计算模型,井眼周围流动为非达西流动压力分布图,存在地层污染水平井裸眼完井垂直剖面图,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程裸眼完井表皮因子计算模型,井眼附近区域没有明显的地层污染,井眼附近区域存在地层污染,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程割缝或带眼衬管完井表皮因子计算
12、模型,割缝衬管完井压力剖面图,割缝衬管完井等压线图,带眼衬管三维压力剖面图,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程割缝或带眼衬管完井表皮因子计算模型,缝外径向流表皮因子和紊流因子表示为,缝内线性流表皮因子和紊流因子表示为,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程射孔完井表皮因子计算模型,水平井射孔的几何参数,不同相位角射孔图,射孔完井孔眼周围流动简化图,孔眼周围压实区域,射孔完井孔眼未穿透污染层,射孔完井孔眼穿透污染层,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程射孔完井表皮因
13、子计算模型,（1）二维平面内流动的表皮；（2）井眼障碍表皮；（3）三维聚流引起的表皮。,根据Karakas和Tariq的模型，可以把射孔表皮分为三部分：,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程砾石充填完井表皮因子计算模型,低渗透油藏套管砾石充填 完井压力剖面,裸眼砾石充填井 剖面图,高渗透油藏套管砾石充填 完井压力剖面,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（三）多分支井完井表皮计算模型研究流程砾石充填完井表皮因子计算模型,裸眼砾石充填完井,套管砾石充填完井,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析
14、实例,应用1：一级完井(二分支鱼骨刺井),基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例,钻完井对储层的污染能够很大程度上降低复杂井的产能，污染程度越严重、污染深度越大，复杂井的初期产能损失也越大。 主井筒、分支井筒在空间中的方向不同，即使污染程度和污染深度都相同，所产生的表皮因子也有可能不相同。 不同完井表皮下的鱼骨井主井筒以及分支井筒流入剖面规律基本是一样的流入量越大的井段完井表皮影响就越大。,基本理论研究及其在复杂井中的应用完井研究,（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例,应用2：三级完井(二分支鱼骨刺井),基本理论研究及其在
15、复杂井中的应用完井研究,（四）完井表皮与半解析模型相结合的复杂井产能分析实例,对于射孔完井而言，由于钻井液、完井液、水泥浆等外来流体与地层的相互作用，使得射孔完井近井地带储层渗透率受伤害的程度要高于其它完井方式，因此是否射穿污染带对表皮因子的影响非常大，当射孔深度足以穿透水泥环及其伤害区域的时候，就能够有效的减小表皮因子，甚至达到超完善井。,基本理论研究及其在复杂井中的应用井网研究,（一）新型水平井井网类型,(1),(3),(2),(4),(5),(1)、线性井网,(3)、五点法井网,(2)、错开线性井网,(4)、七点法井网,(5)、九点法井网,基本理论研究及其在复杂井中的应用井网研究,（二）
16、流线法研究不同井网的滞油区分布,线性井网,五点法井网,错开线性井网,七点法井网,九点法井网,应用流线法研究不同井网剩余油的分布，图中显示了滞油区的分布形状，颜色的深浅表征了剩余油饱和度的大小,基本理论研究及其在复杂井中的应用井网研究,（三）低渗透油藏与新型井网的匹配,以20年采出程度和面积扫油系数为参考指标，当排距、井距之比为1时，线性井网为优势井网。,三、模拟实验研究,（一）水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究,（二）复杂结构井物理模拟实验研究,水平井、分支井、压裂水平井电模拟实验研究,（一）实验装置介绍,（1）组成：容器、精确定位、供电和测量,（2）特点： 拥有精密丝杠和步进电机组成的精确定位系统，可以将探针定位在任意指定的位置，为准确测量参数和描述等压线提供了保证； 采用变频交流电源提供电压，容易消除导电介质的极化现象； 采用6 1/2位数字万用表测量电压和电流，保证了测量的精度。,
