井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测（Ⅰ）——数学模型.pdf

维普资讯 第26卷 第 1期 西 南 石 油 学 院学 报 Vo1．26 No．1 2004年 2月 JournalofSouthwestPetroleum Institute Feb 20o4 文章编号：1000—2634(2004)01-0023—03 井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态 产能预测 (I)——数学模型采 段永刚，陈 伟，黄 诚，张 勇 (西南石油学院，四川 南充 637001) 摘要：如何准确有效地预测水平井产能是进行油藏工程分析和采油工艺设计的重要基础 ，常规的稳 态产能预测方法 由于内在理论缺陷导致严重的误差。以不稳态渗流理论为基础，将水平井的油藏渗流与水平井井筒流动视为一个相 互作用的整体，建立油藏与井筒耦合条件下的不稳态流动数学模型，在井筒流动模型中考虑流体磨阻、动量变化、井 筒壁面流入的混合干扰等复杂因素，应用边界积分法建立井筒油藏耦合模型，可以与不同的油藏模型组合 ，从而为水 平井的油藏工程研究、完井及采油工程设计提供更先进的手段一 关键词 ：水平井；产能预测；不稳态渗流；耦合模型 中图分类号：TE33 文献标识码：A 。 引 言 进的手段。 水平井在技术和经济效益方面，具有常规直井 1 水平井井筒压降模型 无法 比拟的优越性，随着钻井和采油技术的发展，近 年来水平井技术的应用 日益广泛，如何准确有效地 水平井的井筒流动压降为摩阻压降、加速度压 预测水平井的产能是进行油藏工程分析和采油工艺 降和重力作用之和 设计的重要基础。常规的水平井产能预测一般是根 卸 =△p衔 +△p +△p (1) 据稳定渗流理论导出的简化关系，如 Joshi公式、 其中，卸 为井筒管流摩阻压降，考虑管壁面粗糙 Economides公式等 J，这类方法本质上不能描述实 度和流体混合产生的摩阻；△p 为加速度压降；△p 际油藏的不稳定渗流过程，也不能考虑水平井本身 为重力压差，按理想情况处理忽略。 流动机制上的特殊性，其 内在缺陷导致严重的方法 1．1 井筒管流摩阻 性误差 。 本文在 Penmatcha_4J、OuyangLB 等人的研 Ap = = (2) 究基础上，以不稳态渗流理论为基础 ，将水平井的油 其中 藏渗流与水平井井筒流动视为一个相互作用的整 △L一 管道长度 ，m； 体，建立油藏与井筒耦合条件下的不稳态流动数学 △P 一 摩阻压降，Pa； 模型，在油藏模型中考虑水平井的三维空间渗流特 f--Moody摩阻系数； 性，井筒流动模型中考虑流体磨阻、动量变化、井筒 壁面流人 的混合干扰等复杂因素，借鉴 Ozkan 流体流速，m／s； Raghavan 分析有限导流水平井不稳态压力动态的 d～管道等效水力直径，m； 边界积分法建立产能预测耦合模型，该模型可以与