人工举升理论第6讲表皮系数剖析.ppt

人工举升理论 第5讲表皮系数 吴晓东 表皮效应 1949年 VanEverdingen和Hurst引入了表皮效应来表征近井区域所具有的稳态压差 Ps 它与表皮效应成正比 原因 形式 类型 表皮效应与稳态压差 Ps成正比 对于求取地下的流动压力 近井地带的各种条件非常关键 正表皮效应和负表皮效应 表皮效应没有物理量纲并与热传导中的膜片系数相似 而且是一个综合变量 特点 一般说来 使流线偏离井的方向或限制流量的任何现象都会导致正表皮效应 象局部完井 即射孔高度小于油气藏高度 孔眼数目不合适 会引起流线变形 这些机械原因以及相变 对主流体相对渗透率的降低 湍流和对油气藏渗透率的伤害等都会产生正表皮效应 负表皮效应表明近井地带的压降小于油气藏正常的压降 这种负表皮效应 即对总表皮效应的负贡献 可能是对基岩的激化 井眼附近的渗透率高于原始值 水力裂缝或大斜度井引起的 沿整个生产段长度上 表皮的差异可能很大 这种情况在合采垂向上分开的两个或多个不同层段的井上最为可能出现 不同的地层性质 渗透率 应力 机械稳定性 流体 和不同压力都能造成钻井液侵入 炮眼清洗不好及其它原因的非均匀伤害环境 同样的理由也表明沿水平井筒方向非均匀伤害也是可能的 注意 井筒附近的渗透率变化 近井区井底的理想和实际流压 rs为伤害深度 Ks为伤害渗透率 在此区域之外地层保持原始状况 渗透率为K Hawkins公式 1956年 Hawkins提出了表皮效应与上述变量的相关方程式 如果井筒附近的渗透率为地层渗透率 即没有伤害 那么外边界压力Ps与井筒的稳态压降所产生的Pwf ideal可由下式给出 如果井筒附近的渗透率变为Ks 那么真实井底压力的关系式为 Pwf ideal与Pwf real之差恰好等于表皮效应引起的附加压降 Ps 故 该公式在评估渗透率伤害的相对程度和伤害深度时非常有用 Hawkins公式 表皮效应的组成 一口井的总表皮效应 是由许多项构成的 一般可把它们累加起来 即 式中sd是伤害表皮 sc 是由于局部完井和井斜造成的表皮 sp是射孔表皮 所有拟表皮用连加号组合在一起 这些拟表皮包括所有与相态有关的速敏效应 适用于径向油气藏中直井或斜井附近流动的改变所引起的表皮效应 根据多流量试井确定表皮效应和非达西系数 截距就是表皮系数 从试井能得到等于下式的一个表观表皮s 它在几个不同流量下所进行的试井中 能用来分离表皮效应 上页图所示的s 与q的曲线表明 s是截距 D是斜率 这是确定油田D和预测速敏表皮效应对井的未来生产影响的恰当方法 相敏表皮效应与井筒附近压力梯度所引起的相态变化有关 对油井来说 如果井底流压低于泡点压力 则会形成一个气体饱和度 即使气相是不流动的 也会引起油的有效渗透率的降低 将Hawkins公式变一下 以有效 或相对 渗透率比代替K Ks 则该公式可用于这种情况了 部分完井和斜井的表皮效应 部分完井的斜井构形 所有引起流线变形的情况都会产生表皮效应sc 和油气藏高度相比 射孔段越小 完井的偏心度越大 则表皮效应越大 尽管部分完井减小了井的裸露长度而产生了正的表皮效应 但斜井的结果相反 井斜度越大 则对总表皮效应的负贡献越大 由于井斜而引起的表皮效应以s表示 而由于部分完井与井斜所引起的综合表皮效应以sc 表示 Cinco Ley等 1975 得到了这一问题的半解析解 并提出了各种组合的表皮效应的表格 射孔表皮效应 射孔表皮计算中所用的井的变量 平面流效应 垂向汇聚效应 井筒效应 1988年 Karakas和Tariq提出了计算射孔表皮效应的半解析解 其中 水平井的伤害表皮效应 沿水平井方向和垂直于水平井方向的伤害分布 垂直 水平渗透率差异的影响 1991年 Frick和Economides建立了反映水平井伤害表皮效应的方程 裂缝表皮效应 在水力裂缝的近井地带经常发生不相称的地层伤害 1981年 Cinco Ley和Samaniego给出了堵塞裂缝表皮系