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CFD在井内注入监控中的辅助应用

时间:2013-10-24 11:20 来源:

 

预测井产能与钻井相比更有复杂性,每口井都会因为独特的环境和地层情况而关停,所以会有新的挑战出现。当然,精确预测油井注入是行业面临的一大难题,对于油田开发前景评价、油井规划、以及现场油井和油田价值的可靠预测来说,精确度十分重要。预定作业的结果以及油井设计的前期知识,协助针对地层伤害影响和油气运移的决策制定,能够做出有针对性的采油构架方案。然而,传统的方法缺乏精确度和清晰度。

市场需求推动研发

采用传统油井流体模型,不能充分获取岩芯测试,测井、油井测试、生产测井试验等大量的详细信息,而且试图将详细信息加入到综合分析方案中去将会使其价值大打折扣。于是,人们必须通过借助开发加权因子、容差因子和表皮因子,使预测油井产能和真实油井产能相匹配。然而,放弃油藏、油井、完井和储层伤害等详情,也就失去了油井产量潜能预测以及产能指数预测的精确性。

由于回旋传统方法因素,必须有灵活详尽的数值模型来预测油井流量。水力压裂技术通常用来消除储层伤害,提升油井生产效率。但是,水力压裂井的产能预测—水力压裂规划的重要步骤要采用分析解决方案,该方案要保证不能让临近井壁区域流向井内的流量相关联的复杂问题再生。

尽管最近有一些提高,水力压裂设计的基础与真实目标是相矛盾的,真实目标应是开发出一种模型,评估基于位置和规模的压裂性能,然后利用油藏和岩石机理特性生成最优化压裂。水力压裂的目的是提高生产效率(或者注入能力),这是优先要做到的。所需的是一个模型,可以采集压裂的几何形态,并能将其定位在油藏模型中,同时还可以掌握压裂缝以及裂缝周围油藏的连通性。

研发满足市场需求

Senergy开发出了一种专利工具Wellscope,旨在改变该行业对流体性能的观念,从而提升生产效率和成本效率。从一个全新的视角来应对钻井挑战,并显示油井环境的超详细信息。根据计算流体动态(CFD),该工具可以生成一个预期油井的3-D模型,预测出水平井、斜井、垂直井在各种地层损伤以及完井条件下的产量性能。它具有1000万个单元,只要轻触按钮,即可进行独立或协同二次计算。这样,不仅可以对近井眼产层流量特性有一个精确的把握,同时也使得油井产能得以优化。

CFD是一种计算技术,它可以掌握流体的动态。利用CFD也可以建立一个代表系统或者设备的计算模型。这可以是一个一级方程式赛车,赛车顶部流体流动的冲击力可以转化为对车身的下压力,也可以看做是对油井内液体流量的预测。看做是在多孔隙介质和管子中流动的液体,其限制条件将被计算出来,并与不同的钻完井情况进行对比。流体的物理和化学特性也显示在了该虚拟模型中,软件系统将生成一份关于流体动态和相关物理特征的预测结果。”

系统包含了众多非常复杂的非线性数学表达式,这些表达式定义了流体流动、热量以及材料传输的的基本方程,利用嵌入在CFD软件内的复杂计算机算法,迭代解答这些方程。在典型的近井流量预测模型中,100~1000万离散量用以采集油井和完井几何形态,以及油藏近井眼部分。通过每一个离散量流向井内的油藏内液体,将被同步计算,通常需要200次迭代计算才能得出一个聚合结果。

Maria Jimenez,一位评估过多储层油藏的各种完井形态和情况的首席生产工艺师,利用CFD建立产能潜力模型,研究射孔和水力压裂配置。模型包含单独射孔以及水力压裂椭圆,可以产生大量详情信息和油井实况信息。观察结果包括射孔眼(压裂后射孔)的产能提升,还包括和井筒没有直接联通的裂缝的平面中的产能提升情况,这个过程此前从未采集过。

多级压裂的垂直井和斜井经过评估,垂直井的性能最优。各条裂缝的交叉冲突,压力剖面向含水区或者天然气分支区延伸的潜在可能性,以及斜井水力压裂的限制条件,都被采集在内。Maria Jimenez说:“CFD模型,获取压裂缝隙的几何形态,并呈现上千个压裂面的单元细胞(之前的模型都用一个单元细胞代表压裂面)。”

这是CFD首次在经过高级别实验室测验后用于油井预测,也是首次作为一种预测工具,评估水力压裂油井开采结构设计。根据预测,采用CFD建立具有详细细节和三维条件下的油井流体模型,将在未来几年里得以普及推广。

 

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