最新水平井油水两相渗流理论研究

摘要

本文根据拟三维原理，将理论分析方法和一维油水两相渗流理论相结合，求解分支水平井单井和井网三维两相非活塞渗流问题。采用适当的保角变换，将XY 平面二维两相复杂渗流问题转化为一维两相问题求解，从而确定出水平井在油水两相流条件下XY平面内的渗流阻力和水平井的水驱油前缘推进方程；根据一维渗流条件下见水前后的无因次时间和无因次见水时间，确定出水平井见水前后的无因次时间和无因次见水时间。根据W平面内水平井见水前及见水后产量和时间的计算公式，确定分支水平井见水前和见水后产量随时间的变化规律。该理论的建立为水平井注水开发油田的动态分析和预测提供了依据；利用保角变换还建立了含启动压力梯度的水平井两相渗流的数学模型。

关键词：水平井；油水两相；渗流理论

Abstract

The article use the pseudo three-dimensional methodology combine the theoretical analysis and the 1-D and 2-phase percolation theory of oil and water, solve a problem of horizontal well and well patterns and the 3-D and 2-phase flow of oil and water in non piston-like transfusion . Adopting a suitable conformal transformation, change the complex 2-D and 2-phase flow in XY plane of horizontal wells into a simple 1-D and 2-phase flow problem determine seepage resistance and water-flooding front equation in this plane. According to the pre-water breakthrough dimensionless time and dimensionless water breakthrough time in 1-D and 2-phase flow, determining the pre-water breakthrough dimensionless time and dimensionless water breakthrough time of horizontal well. According the calculate equation of water breakthrough and after outcome and time in W plan to determine the rule that breakthrough and after outcome change with time of branch horizontal well. This theory can provide valuable basis for dynamic analysis and prediction of water-flooding development field for horizontal well, adopting conformal transformation establish a startup pressure gradient of the horizontal wells two-phase flow mathematical model.

Key words：horizontal well; oil-water 2-phase; flow theoretical

目录

第1章概述 (1)

1.1 立论依据及研究的目的意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (2)

1.3 本文主要研究内容 (4)

第2章水平井开发渗流理论 (5)

2.1 水平井开发渗流理论 (5)

2.2 分支水平井产能研究 (9)

2.3 产能的影响因素 (13)

2.4 小结 (14)

第3章水平井水驱两相渗流理论 (15)

3.1 水平井油水两相渗流数学模型及模型的解 (15)

3.2 水平井油水两相渗流非活塞驱替理论 (19)

3.3 水平井油水两相渗流开发指标计算 (19)

3.4 小结 (20)

第4章水平井井网渗流理论 (21)

4.1 井网布井方式（一）—四井底水平井及直井联合开采 (21)

4.2 井网布井方式（二）—水平井及水平井联合开采井网 (25)

4.3 井网布井方式（三）—两井底水平井及直井联合开采 (27)

4.4 三种井网的对比分析 (27)

第5章低渗透油藏中水平井两相渗流分析 (31)

5.1 两相流体水平井椭球渗流模型 (31)

5.2 小结 (35)

结论 (36)

参考文献 (37)

致谢 (38)

第1章概述

1.1 立论依据及研究的目的意义

水平井用于提高油气井的产量和提高采收率的试验开始于二十世纪的二十年代末。二十世纪五十年代，在前苏联钻成水平井40余口，这一时期主要就钻井工艺技术进行研究，而忽视了水平井渗流理论的研究，由于水平井渗流理论研究的滞后，导致了油藏工程研究的缓慢发展，因此得出水平井在钻井技术上可行而经济上不可取的结论。随着科学技术的进步，人们对能源需求的增大，水平井的各项技术也得到较快发展，目前水平井己经成为开发油气田、提高采收率的一项先进的重要技术。自80年代以来，在世界主要产油国中，形成了用水平井开采油田较大的工业规模，到2000年底，世界上的水平井井数已超过20000口，而其中以美国和加拿大钻水平井数最多。可以这样说，水平井已成为新油田开发、老油田挖潜以及提高采收率的重要技术。

在“八五”、“九五”及“十五”期间，我国开展了对各项水平井技术的研究和应用，取得了一些成果。到2000年底，我国已完钻水平井数已经超过300口，这些水平井基本上覆盖了我国所有的油藏类型，绝大部分水平井较直井显示了巨大的优越性，并取得了良好的经济效益。

从油藏工程和采油工程的观点来看，水平井有比直井更加显著的特点主要表现在油井泄油面积增大，渗流阻力减小，从而大幅度地提高了单井产量以及油藏的采收率，增加可采储量，研究表明，用水平井开发油田，采收率可达到60%~80%；有效减缓气顶、底水油藏的气、水锥进，提高了临界产量和见气、见水时间，延长无水开采期；提高二次采油和三次采油的注入能力和驱油效率；改善注水油藏的注水开发效果；改善低渗透油藏的开发效果并提高产量；减少海上油藏平台的数量。由于这些特点使其在开采裂缝性油藏、低渗透油藏、活跃气顶或底水油藏、稠油油藏、薄层油藏、海上边际油藏、地域空间受限制的油藏及老油田的挖潜改造等特殊油气藏的开采方面，显示出比直井更好的优越性，这些优越性从我国水平井开采油藏的实践中已经得到证实，用水平井开采这类特殊油藏的经济效益远高于直井。

虽然水平井己经在世界和我国得到应用，但水平井开采油藏的问题属于复杂的系统工程，涉及地质、渗流力学、油藏工程及采油等许多方面，而其中水平井的渗流力学问题是开采油藏的基本理论问题，目前这方面的研究不是完全的透彻，因此全面系统地研究水平井的渗流力学理论及在油藏工程中的应用，就可以为水