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文档简介

酸化压裂中井筒摩阻计算模型酸化压裂施工的压力预测准确与否将直接影响到酸化压裂工艺的设计(施工过程中对井底压力的准确计算对现场施工判断起到重要作用),施工工程中要依据管柱摩阻来确定井底压力及井口施工压力,也是关系到施工成败的一个主要因素。以往对于管柱摩阻大多采用经验公式进行经验性预测,与实际情况难免有较大的出入,导致最终施工效果不理想。为解决针对管柱摩阻预测的问题,本文采用降阻比法,理论推导对管柱摩阻进行分析计算,分析影响管柱摩阻的因素,同时计算井底压力的确定。降阻比就是牛顿流体与非牛顿流体的不同流变特性在摩阻方面的表现,其值大小主要受物料来源及交联特性的影响[3]。1.管柱摩阻的理论推导在井身结构与施工参数相同的条件下(如施工排量、管径、管柱长度等),酸压摩阻与清水摩阻之比称为降阻比(),表达式如下:(1)

式中:为清水的摩阻损失,Pa;为酸压液的摩阻损失,Pa。清水的管柱沿程摩阻采用经典水力学公式计算:(2)式中:为范宁摩阻系数;为清水密度,kg/m3;d为管柱内径,m;为管柱内流体流速,m/s;L为管柱长度,m。假设酸压流体满足:(3)式中:为管柱摩阻系数;为酸压流体密度,kg/m3;d为管柱内径,m;为管柱内流体流速,m/s;L为管柱长度,m。将式(2)、式(3)代入式(1)进行推导,过程如下:(4)在实验数据处理中认为,降阻比是酸压液平均流速、添加剂浓度、制酸剂浓度的函数,通常表示为δ=(、、)。通过对具体油田相当量的实验数据进行线性回归,结合实际矿场条件,提出了实用于具体油田的降阻比计算经验公式,例如某经验公式如下:式中:为管柱排量,m3/s;为制酸剂的浓度,kg/m3;为添加剂的浓度,kg/m3。记:则:(7)采用Blasius公式描述清水紊流的雷诺数与范宁摩阻系数关系,即(8)(9)式中:为清水流体粘度,。将式(9)代入式(8)得:(10)将式(7)、式(10)代入式(4):(11)2.管柱摩阻影响因素分析依据降阻比法和新给出的酸压流体水力学公式推导出摩阻系数的表达式(11),采用控制变量法分别分析管柱内径d、酸压液密度、管柱排量Q、添加剂浓度、制酸剂浓度对摩阻系数的影响。摩阻系数随管柱内径d的增大而增大;摩阻系数随酸压液密度的增大而降低;摩阻系数随管柱排量Q的增大而降低;摩阻系数随添加剂浓度的增大而增大;摩阻系数随制酸剂浓度的增大而增大。根据分析,管柱摩阻系数与管柱内径d、添加剂浓度、制酸剂浓度三个因素是正相关的,与管柱排量Q、酸压液密度两个因素是反相关的。因而,在通过这五个因素对管柱摩阻进行调控时,我们要根据现场条件,和各因素对摩阻的正向作用或反向作用,来统筹合理调整各参数使酸压施工得到最终的理想效果。3.确定井底压力(12)式中:为井底压力,;为井口压力,;为井筒内液柱静水压力,。4.总结在实际操作运用中,我们要结合地区井口施工现场的施工数据,对管柱摩阻计算公式进行修正改进后,提高了压裂施工设计和数值模拟中摩

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