水平井井筒温度剖面计算方法

论文摘要

水平井以其独有的特点和优势(如扩大油层接触面积、改善油层开发效果等)引起了世界范围内的广泛关注并得到了迅速发展,获得了广泛的应用。水平井生产层段通常长达几百米甚至上千米,为了油田管理和油井稳产等需要严密监测其生产动态。对于温度的监测,国外很多油田的生产井和水平井的裸眼完井段都安装了分布式光纤温度传感器(DTS)进行连续的温度监测,然后对这些采集的温度数据进行分析从而了解水平井的生产动态。然而,由于水平井段的地层温度基本保持不变,井筒内流体温度变化幅度微小,传统的直井温度计算模型无法对水平井的DTS采集温度数据做出合理解释,所以系统深入研究水平井的井筒温度剖面及其在油田开发中应用已成为一个重要的课题。本文在广泛调研基础上,针对矩形均质油藏中一口水平井,首先利用油藏质量守恒和能量守恒方程结合油藏流动和井筒流动的耦合模型,建立井筒流入温度模型,然后通过解析法获得此模型的解析解,计算具体例子的井筒流入初始温度剖面并讨论它的几个应用。在建立井筒温度解析剖面的基础上,针对底水油藏中水平井筒内两相流体,结合油藏流动和井筒流动的物质能量平衡方程,在能量平衡方程中首次引入了微热能项,如粘度耗散热、流体膨胀热、流体之间热对流等,并通过有限差分方法建立了三维两相流的数值模型。在离散化物质能量平衡方程得到其有限差分方程的基础上,结合IMPES(隐式求压力显式求饱和度)方法并利用Matlab语言编制了数值模拟器。然后结合具体的例子求其井筒温度模型的数值解,通过不同情况下温度剖面的对比讨论流量、渗透率、原油重度对温度剖面的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 温度测井技术和水平井产能模型
• 2.1 温度测井
• 2.1.1 地层温度
• 2.1.2 焦耳—汤姆生效应
• 2.1.3 光纤温度传感（DTS）测试原理和方法
• 2.1.3.1 DTS测试原理
• 2.1.3.2 DTS的应用
• 2.2 水平井的产能模型
• 2.2.1 基于汇源理论得到的模型
• 2.2.2 基于保角变换得到的模型
• 2.2.3 基于有限元法得到的模型
• 2.3 井筒非等温流动模型
• 2.4 温度测井的应用
• 2.4.1 确定出气点
• 2.4.2 确定水泥返高
• 2.4.3 确定套管破裂泄露位置
• 2.4.4 预测井筒壁面流量
• 第3章 温度解析模型
• 3.1 物理模型
• 3.2 油藏流体平衡方程
• 3.2.1 物质平衡方程
• 3.2.2 能量平衡方程
• 3.3 温度剖面近似模型
• 3.3.1 每段油藏的流体解析温度模型
• 3.3.1.1 井筒流入温度解析模型
• 3.3.1.2 流动温度解析模型的验证
• 3.3.2 井筒温度剖面初始化
• 3.4 温度解析模型
• 3.5 解析模型的实例计算及讨论
• 3.5.1 单相液体的井筒温度剖面
• 3.5.2 合采井井筒温度剖面
• 3.5.3 非产层温度剖面
• 第4章 两相流温度数模模型
• 4.1 物理模型
• 4.2 有限差分方程和模型计算程序
• 4.2.1 物质平衡
• 4.2.2 能量守恒
• 4.2.3 计算程序
• 4.3 数值模型的验证
• 4.4 数值模型的实例计算及其结果讨论
• 4.4.1 流量对温度剖面的影响
• 4.4.2 渗透率对温度剖面的影响
• 4.4.3 原油重度对温度剖面的影响
• 第5章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学士学位期间发表的论文及科研成果