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在应用水平井技术开采油藏的过程中,从水平井的产能预测到水平段长度优选,从水平井完井优化设计到水平井开采后期的增产措施优选,都需要深刻认识水平井筒内的变质量流动规律。因此,开展水平井筒变质量流动规律的研究具有重要的理论意义和工程价值。
本文主要研究水平井筒与油藏耦合的变质量流动问题,该课题来源于国家自然科学基金项目“油藏与井筒耦合的两相变质量流动规律研究”和中海石油(中国)有限公司项目“完井射孔工艺研究”。主要研究内容包括以下几个方面:1、结合水平井实际生产特性,文中介绍了无限大油藏、底水气顶油藏和封闭边界油藏的水平井稳定渗流模型和不稳定渗流模型。
2、依据基本油藏类型的水平井渗流模型,以无限大油藏为例建立了井筒与油藏耦合条件下射孔水平井的压降模型,获得了与油藏耦合条件下沿水平井筒的入流剖面、沿水平井筒的总压降分布和压降的三个组成部分(磨擦压降、加速度压降和由于壁面流体流入而引起的混合压降)沿水平井筒的分布规律。
3、通过求解沿水平井筒入流剖面和水平井筒内的变质量湍流模型,描述了存在壁面入流条件下水平井筒内的湍流流动结构和特性,获得了不同射孔格式(90°相位角平面均匀射孔、120°相位角平面均匀射孔和90°相位角螺旋射孔)水平井筒壁面入流对井筒主流的影响规律。
4、利用水平井筒模拟实验装置开展了水平井单相变质量流动的室内模拟实验,获得了不同射孔格式、不同主流雷诺数以及不同的壁面入流与主流流量比对水平井筒单相变质量流动压降的影响规律,并验证了数值计算结果。
5、利用水平井筒模拟实验装置开展了水平井油水两相变质量流动的室内模拟实验,获得了90°相位角螺旋射孔格式条件下不同含水率、不同主流流量以及不同的壁面入流与主流流量比对水平井筒两相变质量流动压降的影响规律。