负压钻井水平井渗透率剖面计算模型研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2008年12月第30卷第6期JournalofOilandGasTechnology(J．JP1)Dec．2008Vo1．30No．6负压钻井水平井渗透率剖面计算模型研究鹿洪友(辇蠹霎实验室，北京，。。)申茂和(中国地质大学(北京)能源学院，北京1oooss)[摘要]负压钻井过程中，井底压力低于油藏压力，压差使油藏流体流入井倚并影响井筒中的流体密度和井底压力。为准确调整钻井液配比以确保井底压力低于油藏压力，需准确计算井筒流入的液量和分布，这使得水平井渗透率剖面的估算尤为重要。导出了一个渗透率剖面计算模型

2、，可参考井底压力和流量数据计算渗透率剖面。[关键词]水平井；渗透率；分段射孔；压力损失I射孔长度；井底压力[中图分类号]TE249[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2008)06—0282—03负压钻井过程中，井底压力低于油藏压力，压差使油藏流体流人井筒并影响井筒中的流体密度和井底压力。若不能准确计算井筒流入的液量和分布，就无法准确调整钻井液配比以确保井底压力低于油藏压力，这使得水平井渗透率剖面的估算尤为重要卜引。该研究的最终目的是推导一个给定流量和流压估算地层渗透率剖面的计算模型，并通过数值模拟器加以验证。负压钻井水平井模型1．1负压钻井水平井模型假设条件包

3、括：①水平等厚非均质油藏，横向无限大；②原始油藏压力不变，上下为不渗透地层；③流体仅在y方向流向井筒，用表皮因子来考虑井筒径向流的影响；④单相微可压缩流体，不考虑井筒污染影响水平井示意图如图1，X和y方向无限大，Z方向有』二、下不渗透边界[4；h一地层厚度。油藏在已经钻开的井筒中可分为2个部分，新钻开的新井段和已经钻开的老井段。笔者主要关注新井段模型，根据这个数学模型，可据渗透率和井y筒压力求解流量，或反过来，给定流量和压力可求图1负压钻井水平井示意图解渗透率。而在老井段中，井段长度和负压可以认为是稳定的，可以借用现有的模型。12新井段模型根据负压钻井模型，考虑一个新钻井段

4、长度为Ax，离散方程可为：3。p13P一aY3t[收稿日期]200S一07～17[作者简介]窟洪友(1965--)，男．1989年大学毕业，博士(后)，高级工程师，现主要从事油气田开发地质的研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第3O卷第6期鹿洪友等：负压钻井水平井渗透率剖面计算模型研究·283·初始边界条件为：=fy≥0t一0(2)p=Pf一∞t>0(3)P—Pw+gw()—2nkA—xs；Y>0￡>0(4)S一In()(5)1．3新钻井段模型求解应用拉普拉斯转换联合求解式(1)～(5)，可得如下方程：(口l+口2tz+口。￡)一1．0+2B4-~／g(△一———

5、——一(6)警一∽l=0．3480242口2=一0．095879a3—0．7478556(8)式(6)是渗透率的隐式方程，用Newton—Raphson迭代求解新井段的渗透率。其中，不计表皮的渗透率值可作为迭代的初始值。1．4老井段计算模型VinsomeandWesterveld推导了一个半分析解模型引，这个模型可以用以计算给定井底压力时的流量：)=去(+)△(9)式中的渗透率可根据新井段模型计算得来，有了渗透率就可以计算给定压力下的流量。2应用数值模拟器对模型进行验证为评估本模型的准确性，应用商业化数值模拟软件CMG(2000)进行验证。首先用模拟器模拟负压钻井过程，其次

6、用本模型根据模拟出来的流量数据计算渗透率剖面，最后把模拟器所用的渗透率数据与计算出来的渗透率数据进行比较。2．1模拟器模型参照水平井负压钻井模型示意图，利用数值模拟软件CMG建立相应的油藏模型，模拟器输人参数见表1。表1模拟器输入参数列表X方向网格数目y方向网格数据Z方向网格数目渗透率k／lo-tam0油藏厚度him井径／m时问步长／h孔隙度粘度／mPa·s压缩系数钻速／m·h20原始压力／kPa6000学兔兔www.xuetutu.com·284·石油天然气学报(江汉石油学院学报)2008年12月2。2模拟实例井底压力初始为4000kPa，阶梯式变化，钻速初始为20m／h

7、r，线性递减，从图2、图3可以看出输入的渗透率和模型计算的渗透率基本相符，但最后一个时间段对应的渗透率突变处符合有些偏差。10OOjf"⋯ll1^；一”一．‘●●．‘^·●u输入渗透率蘑O．1O．0l时问步长／h时间步长／h甚【／姗蝴璐图2流量、钻速、压力随时间变化图图3渗透率比较图3结论1)推导了一个水平井负压钻井渗透率计算模型，该模型可模拟变化的钻速和变化的负压。2)应用数值模拟器CMG对模型进行了验证，结果表明该模型具有一定的准确性。[参考文献][1]KardolusCB．vanKruljsdijkCPJW．