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1、钻 采 工 艺2005年11月·4·DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYNov.2005钻井工艺欠平衡钻井储层压力动态模拟及数据处理1112李 旭,孟英峰,练章华,张祥来(1西南石油学院完井中心 2四川石油管理局质量检测中心) 摘 要:欠平衡钻井期间,由于负压差的存在,使地层流体在钻进的时候就源源不断地流入井筒,从而使井筒周围的地层压力发生变化,对以后的生产和测试带来很大的影响。在一定的假设参数条件下,建立了一套地层压力变化的数学模型及其相应的边界条件。由于在钻进过程中,储层的裸露段随钻进时间不断变化,因而其内边界条件也不断变化,
2、使用解析方法求解该模型变得十分困难。故采用有限差分法,用矩阵计算软件编程计算了地层压力随钻进时间变化而变化的情况,并把结果导入可视化工具,将压力变化以直观的图形表示出来,为这方面的学者在实际考虑这一过程时提供了一定的理论和实践参考。关键词:欠平衡;动态压力;数据处理;水平井中图分类号:TE24913文献标识码:A文章编号:1006-768X(2005)06-0004-03 欠平衡钻井技术是20世纪90年代在国际上成本文所关心的时间段离打开储层较短,压力还熟并迅速发展的一项新技术,以其钻速快、成本低、不会波及到较远地方,因而可以认为在离井筒较远对油气层污染少等优点得
3、到了广泛的使用和推广。的地方保持原始地层压力,即可以把较远的地方作与平衡、近平衡钻井相比较,其主要技术特点是钻进为定压边界。据此,可以建立如图1所示的简化后时井筒内的流动压力低于地层压力。的储层模型及相应的柱坐标系。并认为在r=12m正是由于这个负压差的存在,使地层流体在钻处,是一个定压边界,其压力等于地层原始压力pi。进的过程中就不断地流入井筒,即欠平衡钻井过程,同时,根据水平井流动期分析,在刚开始时,水也相当于一个油气的采出过程。因此,地层压力就平井处于水平径向流阶段,在沿井轴方向,压力传播会随着钻进而逐渐变化,在井筒周围形成压降漏斗。的速度很小、很慢[1],[
4、2],因而可以认为:沿井筒方向本文着眼于这一点,假定一定的地层参数条件下,建—z轴方向的地层压力在距离水平井两端1m处保立了一套数学模型,并采用有限差分方法来求解该持原始压力(此处由于气藏为低渗气藏,为了考虑计模型,计算井筒附近地层压力的变化情况。并用专算量,所以取距两端1m处为定压边界,若渗透率较门的数据后处理软件,对计算结果进行处理,得到了大,可以把这一距离取得更大一些。),即为定压边压力变化的直观示意图。界,如图1所示。一、储层及工程参数假定储层厚度为30m的均匀低渗、等厚气层,其原始地层压力为10MPa,储层导压系数x=k-22为0.134e(单位:m/(M
5、Pa·h)),采用柴油机图1 简化后的储层模型ªμZ尾气循环。井筒半径为0.08m,15min在其中心用2.数学模型1MPa的井底流动压力水平钻进11m,钻完后保持2.1 内边界条件处理尾气循环。通过前面的分析,本文取钻开段a2的井壁处内边界条件为井底流压;未钻开井段(图1中a1、a3二、数学模型段)、半径等于rw(井眼半径)的地层压力采用方程1.几何模型式(1)计算:收稿日期:2005-06-07;修回日期:2005-10-17基金项目:本文系油气藏地质及开发工程国家重点实验室基金项目,项目名称:气体钻井中复杂流场数值模拟分析(编号:PLN0405)。作者简介:李
6、旭(1974-),西南石油学院油气井专业在读研究生。地址:(610500)成都市新都区,电话:(028)83032210,E-mail:llxx19@sohu.com第28卷 第6期钻 采 工 艺Vol.28No.6DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY·5·229m19m式(由于低压,取m为p)。记hi=mi,j-mi-1,J,2=(1)9zx9th=max(hi),由泰勒展开式得:在差分计算时,把图1中a1、a3段求得ti时刻2h29m9mi的值作为内边界计算径向上的各网格点值。mi+1,j=mi,j+9rhi+2i9ri22.2
7、 建立数学模型+o(h2)(3)i+1根据前面的假设,储层是各向同性的均质砂岩,2h29m9mi-1气体在储层中作等温渗流,忽略气体的重力作用;同mi-1,j=mi,j-hi-1+29ri9ri2时,地层渗透率约为0.5×10-3μm2,原始地层压力2+o(hi)(4)约为10MPa,因此可以认为:储层为低压气藏(μz由式(3)、式(4)整理得:[3]近似为常数),流动服从达西定律。因而得到式mi+1,j-mi-1,j9mhi-hi-1[3],[4]=+(2)所示的数学模型。hi+hi+19ri219m2Δ29m2m(r,z,t)=2+o(h)(5)x9t9rp
