文摘

分流的屏幕砾石充填是一种技术,与传统方法很难完成砾石充填在低压力形成裂缝和长井筒长度的条件。根据LS 17-2深水气田的特点,分流的屏幕包装工具包装设计和砾石充填过程和机制进行了分析。流的变化规律摩擦,在多通道流量分布,分流的屏幕砾石充填的其他参数进行了分析和计算。摩擦力的计算模型,建立了不同的砾石充填阶段。砾石充填模拟软件开发不同阶段的模拟摩擦分流的屏幕砾石充填。沙丘比等参数,抽砂量,包装长度,包装时间在包装的过程中也被计算。在深水水平井砾石充填,结果表明,摩擦系数的字符串是最大的注入和阶段α波包装。而摩擦迅速增加的阶段β波包装因为携带液需要流环通过狭长冲洗管/屏幕。特别是当β波包装在裸眼,包装压力达到最大值。计算结果与测量结果吻合较好,井下压力计。模型和软件可以提供技术支持的砾石充填参数的预测和优化。

1。介绍

海上深水石油和天然气储层开发,为了减少井的数量和获得更高的无砂生产,需要采取防砂措施。砾石充填是最常用的防砂技术在石油和天然气工业1- - - - - -3]。在传统砾石充填砾石泥浆注入井筒/屏幕环,砾石在哪里挤在井筒/屏幕控制地层砂进入井筒环空。由于载波泄漏液体进入形成或分流进入冲洗管/屏幕环、载波的截面流速流体沿着流动方向逐渐减少,因此减少了5月16日携带液的能力。砾石在井筒/屏幕环通常是提前堵塞,导致过早砂桥环空井筒/屏幕,特别是在长井筒或低断裂形成的压力。对于这些特殊的情况,尽管使用低密度的砾石,添加还原剂拖到载波液体,多个α波或多个β波包装,和其他针对性的对策4- - - - - -7]。然而,这些方法不能确保成功的砾石充填在某些极端的情况下。在1990年代,分流的屏幕砾石充填,提出(8),最初主要用于套管砾石充填完井。裸眼完井砾石充填的广泛使用在海上,砾石充填与分流的屏幕逐渐应用于裸眼完井(9- - - - - -22]。虽然这项技术被使用越来越广泛,大多数领域的应用这项技术还没有专门研究机制的砾石充填分流的屏幕。尤其是这种特殊结构设计的基础上,没有定量描述的每个部分的摩擦分流的屏幕砾石充填。本文主要讨论了分流的屏幕砾石充填机理,建立多通道流模型,摩擦力计算模型对不同流阶段。开发相应的软件来计算流分流的屏幕多通道和摩擦参数在不同阶段计算。计算结果有很好的一致性的数据LS 17-2南海深水气田,它提供了技术支持的设计屏幕分流的砾石充填在未来。

2。砾石充填机理,分流的屏幕

分流的筛管设计如图1。两种类型的筛管外管焊接在井筒/屏幕环,一个是运输管,另一个是包装管。传输管形成一个连续nonperforated管沿着屏幕的管组装。这些运输管泥浆与包装包装管端口通过multibranch管之间屏幕管接头,然后,泥浆流入井筒/屏幕环通过包装管。包装运输管和管截面是矩形的。与包装管相比,运输管通常有一个更大的流截面面积。分流的筛管的横截面图所示2。

目前的设计包括三个运输管和两个包装管,分布在井筒环如图/屏幕2。

砾石充填过程中,由于运营商的损失流体形成或流向冲洗管/屏幕环,携带液5容量的减少,井筒中的砾石浓度/屏幕环增加,和大量的砾石沉积环。这时,环空井筒/屏幕可能会阻塞,形成砂桥。所以井筒中的流动阻力/屏幕环将会增加,然后泥浆将导致在低电阻通道分流的屏幕,在堵塞,到后面的环沙桥继续包装,如图3。

3所示。多通道数学模型的建立

考虑并联系统,它是一个多通道流动路径系统。泥浆进入井筒/屏幕从交叉环工具位于裸眼的开始流沿井筒环空/屏幕。携带液可能泄漏进入地层,它也通过屏幕转移到冲洗管/屏幕环。一旦发生堵塞井筒/屏幕环,有增加了流动阻力。同时,泥浆将通过传输管,进入包装管接头,包背后的堵点。假设 , ,和是井筒环空流速/屏幕,冲洗管/屏幕环流量,和运输管道流量,分别m³/ s。 , ,代表流量的单位长度的井筒环通过屏幕上的冲洗管/屏幕环,泄漏率的单位长度成形成和运输管道流量,分别²/ s。 , , ,和 ,分别代表了井筒环空压力/屏幕,屏幕冲洗管/环空压力,输送管的压力,和储层压力,Pa。有下面的守恒方程(15]。

3.1。载体流体质量守恒方程

在哪里 ,和是每个流道的压力差函数,分别可以表示为哪一个 在哪里 , ,和的具体功能流量和压差之间的关系。

3.2。质量守恒方程的砾石

在哪里和是井筒的横截面区域/屏幕环和传输管、m²;和井筒中砾石浓度/屏幕环和传输管,分别,无量纲;和从井筒砾石浓度/屏幕环传输管,无量纲。

3.3。动量守恒方程

一旦特定的关系 和压差(2)和之间的关系 和各自的流量(4)确定方程组成的(1)和(4)可以解决 ,和然后替换成(3)计算井筒中砾石浓度/屏幕环和运输管。

分流的管砾石充填过程中,泥浆是运输从上到下沿着井筒摩阻和流量有关。因此,横截面积越小,流量越少。包装管传输浆是否自动调整根据流阻。当井筒中的流动阻力/屏幕环很小,包装管不同时传输或传播。然后,分流的管道必须发送一次砂桥形式的井筒环空/屏幕。前面的包装部分砂桥是一个复杂的过程。也就是说,泥浆富含的一部分β波和泥浆的一部分包装下部沿管分流,这是连续和同步。流和包装过程是基于摩擦阻力和流量之间的关系。自动调整流关系,摩擦力大,流较少,泥浆流量较少。

4所示。摩擦阻力分析砾石充填系统

分流的屏幕砾石充填是一种非常有效的砾石充填完井技术低地层破裂压力的特殊情况,井筒长度长。低裂缝地层压力要求包装压力不应过高在砾石充填过程中,以避免压裂液体载体的形成和造成严重损失。完成长井筒的砾石充填,携带液应该有足够的砂承载能力进行砾石井筒的结束。否则,砾石可能存款太多时,泥浆流的井筒环空/屏幕。如果砂床的高度太高,砂桥将形成在井筒/屏幕环和包装将会停止。足够的5月能力需要足够的泵的速度,这将导致更高的包装压力。因此,对于水平裸眼砾石充填,需要有相应的泵的速度安全间隔。极端条件下,如深水和较低的断裂形成的压力,这些安全区域可能不存在与传统技术。根据其独特的设计,屏幕分流的砾石充填配备运输管和包装管在井筒环空。据流阻的自适应性,不同频道的浆流自动调整。 If it is blocked, it will shunt the blockage through the transport tube and continue to the annulus behind the sand bridge through the packing tube. Therefore, the calculation and analysis of friction resistance are particularly important in different packing stages.

当设计砾石充填工具LS 17-2气田在南中国海,压力表安装在冲洗管是为了及时、准确地分析井底压力的变化。基于包装机制和摩擦力计算模型在每个阶段和现场实际的基本数据,每个阶段的摩擦阻力进行了计算,计算结果与现场施工数据。分流的屏幕砾石充填图如图4。

在水平井裸眼砾石充填可分为三个阶段:泥浆注入阶段,α波包装阶段,β波(包装阶段23]。

4.1。摩擦损失在弦

在泥浆注入阶段,泥浆流沿弦在井口注入后,可以计算和流阻字符串根据流浆前的位置。字符串中的摩擦损失

4.2。裸眼井井筒摩阻损失的期间α波包装阶段

一旦泥浆进入环空井筒/屏幕,泥浆是分界点的前沿位置。沿着流动方向,泥浆流背后的前沿位置,和液体流在前面的前沿位置。这个阶段是α波包装阶段,这个阶段的流动阻力

4.3。裸眼井井筒摩阻损失的期间β波包装阶段

后α波包装达到井筒的脚趾,β波反向包装阶段就开始了。这一阶段的流阻如下: 在哪里 , ,和摩擦损失,Pa;泵的速度,米³/ s;套管鞋的深度,m;泥浆注入的深度吗 ,m;和分别是泥浆的密度和载波液体,公斤/米³;弦的直径,m; , ,和是井筒长度和α波包装距离在时间前面 ,β波距离在时间前面 ,m;和的横截面积的上部砂床和井筒的横截面积/屏幕环,m²;是摩擦系数;和是上层渠道的水力直径的沙层和井筒的水力直径/屏幕环,m;和是筛管的内径和外径的冲洗管,分别。

考虑到实际数据并结合公式(5),(6)和(7摩擦),在不同的阶段可以进行计算。预测和优化可以通过比较计算结果和实际的井下压力计的操作结果。

5。案例的病史和申请提出

5.1。包装比较分析仿真结果和施工效果

LS 17-2气田是一个在中国南海深水气田。水深大约是1252 ~ 1530 m,储层埋深约3200 ~ 3400米。储层压力系数约为1.19 ~ 1.21,和储层压力约为39.0 ~ 40.3 MPa。储层温度大约是85 ~ 95.1°C,和渗透率约为89.0 ~ 2512.3医学博士;平均渗透率是543.0。物理性质是高孔隙度~额外的高孔隙度、高渗透率~额外的高渗透率。中值粒径在67.0和250.0之间μm。粘土含量约为21.0% ~ 27.0%。利用声波时差的预测方法,B指数和S指数,是一个伟大的出砂的风险。所以砾石充填防砂的建议。有11个开发井(5 6水平井和直井)LS 17-2气田,总进尺41171米。平均深度为3743米,最高井深4054米。最大水平位移是927米,最大倾角是90°。分流的屏幕用于砾石充填在A10H,和一个压力表安装上下冲洗管包装的井下工具来监控实时包装过程中的压力变化。

相应的砾石充填过程和机制,计算软件开发计算和模拟摩擦在包装过程的不同阶段。的参数α- - - - - -βscreenout压力波包装阶段,然后与施工结果进行了计算和分析。好A10H的基本参数如表所示1。

仿真计算结果如表所示2。从表中的数据可以看出,仿真计算的结果α- - - - - -β包装长度和β波包装长度是完全符合操作的结果。如果总包装时间被认为是100%包装理论,计算结果和手术结果之间的误差小于10%。同时,总消费和沙丘砂率误差都小于1%。

5.2。比较分析包装压力

根据摩擦力计算模型在不同的阶段,相应的编译和计算软件。包装的比较压力计算的模拟和现场运行结果如图5。从图可以看出,压力变化趋势往往是一致的。同时,压力计算和操作结果在开始添加沙子,α波包装,β波包装,screenout如表所示3。误差小于5%;仿真精度高,可以满足要求。

表4显示了数据记录井下压力计的结果。根据压力表的设计位置,使用编译的软件进行了数值模拟计算。计算结果如表所示5。

从表可以看出4和5计算仿真结果和井下压力计测试结果如下:外部的最大值上部和下部之间的区别是20 psiα波阶段,大致水平包装摩擦和计算值是29.54 psi。这个计算结果应该是合理的考虑位置的偏差。上部和下部的最大区别是216 psiβ波阶段,包装的摩擦阻力的计算值水平截面为285.802 psi。底部和顶部之间的内部差异大约是120 psi,大致反映了摩擦阻力的冲洗管,和计算值为119.5657 psi可控误差之内。

图6显示了计算和模拟摩擦分布在不同位置的砾石充填包装时间。可以看出,总摩擦分布水平截面增加迅速β波阶段,导致高包装压裂地层压力和容易。

图7是计算泥浆注入阶段,α波和β波包装阶段相应的摩擦计算对比。可以看出,在深水油井,在泥浆注入阶段,α弦波包装阶段,摩擦比例是最大的。在β波包装阶段,需要携带液通过很长一段狭窄的冲洗管/屏幕环,摩擦增加迅速。因此,该包装阶段是最大的包装压力的阶段。

6。结论

(1)分流的屏幕砾石充填利用其独特的设计结构,当有砂桥在井筒环空,根据流动阻力和流量适应性,引入的泥浆可以在砂桥环的后面。这种技术适用于砾石充填在低断裂构造和长水平井的压力(2)根据分流的屏幕的机理分析砾石充填技术和摩擦力计算模型建立,发达砾石充填模拟软件可以准确地预测包装过程中摩擦力的变化。在不同的位置,根据摩擦流动方向的运输管道和井筒环空泥浆可以判断,然后运输管道的流动参数的变化可以计算。计算结果与施工结果有很好的一致性(3)通过相互检查从井下压力计获得的数据和仿真计算的结果,包装效果可以进一步预测和参数优化,以确保成功的砾石充填

数据可用性

所有的数据、模型和代码生成或使用在研究出现在提交文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是财政支持的科研项目的中海油(中国)有限公司:钻井关键技术研究,完成2000万立方米的南海西部油田(CNOOC-KJ135ZDXM38ZJ05ZJ)。我们真诚感谢中国石油大学帮助他人与模型建立。