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本文系统研究了非常规井的半解析动态预测模型。取得了以下主要研究成果:提出了不同完井方式和非均质条件下地层渗流与井筒流动的耦合模型及求解方法,与其它耦合方法相比,考虑的因素更加全面,计算速度快,而且既适合于定产量生产又适合于定压生产。
建立了非常规井综合半解析模型,该模型考虑了近井地带地层非均质性的影响,以及射孔完井、割缝衬管完井、智能完井三种完井方式对井筒流动和地层渗流的影响。利用电模拟实验和数值模拟实验对模型进行验证,结果表明,该模型对近井地带三维势分布预测,沿井筒的流入剖面和压力剖面预测,以及完井表皮的预测,都有较高的精度。
将半解析模型的预测结果与几种常用的水平井产能公式和对称分支井产能公式的计算结果进行对比发现:水平井的长度与油藏的边界尺寸越接近,解析公式的误差越大,最大误差可达35%。而对称分支井的解析公式有较高的精度,误差在12%以内。
为了避免水平井开发过程中发生底水锥进和气窜,相对均匀的流入剖面是非常必要的。可以用两种方式对流入剖面进行调整:一是不均匀的完井参数,二是井筒内安装节流装置。提出了相应的优化方法并通过具体实例进行了分析。
通过有限元流动模型对分支汇合点附近的流动进行数值模拟,发现汇合点的局部压力损失一般小于0.02MPa,不足以影响分支井筒内的压力分布;通过模拟计算发现,对射孔完井和割缝衬管完井,汇聚流产生的阻力是形成完井表皮的主要因素。
应用综合半解析模型分析了水平井完井参数对水平井产能的影响,分析了鱼骨井和双分支井的产能影响因素,提出了水平井完井参数优化策略和鱼骨井、双分支井的设计原则。
通过物理实验、数值实验的验证,本文所建立的综合半解析模型无论是对非常规井产能的预测,还是对压力、流量剖面的预测都有比较高的精度。基于综合半解析模型编制的软件可以为非常规井的分析、预测和优化提供一个有力的工具。