[发明专利]水平井控水完井方式评价实验装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种完井方式评价装置，尤其涉及一种水平井控水完井方式评价实验装置。

背景技术

不同于常规垂直井，底水油藏水平井与油藏的接触面积更大，能够有效增加泄油面积，改变井筒附近流体的渗流方式，减小渗流阻力，因而采用水平井时可以以很低的生产压差产出更多的油，这将有利于提高原油采收率，改善油田生产状况。

从目前各大油田水平井的应用现状来看，虽然水平井相对垂直井具有采油指数高的优点，但随着水平井开发的进行，一些问题也逐渐暴露出来，比如水平井初期产能很高，约为直井的3～10倍，但由于沿井筒储层渗透率非均质性以及沿井筒流动方向存在压力降，使得水平井目标井段入流剖面不均匀，容易过早见水，而且生产见水后含水率会急剧上升，产油量急剧下降，造成其稳产时间短，甚至一些水平井刚投产就见水。

水平井开采均不可避免地出现不同程度的出水问题，产水严重影响了水平井开发效果。因此，从完井的角度，研究水平井目标井段不同控水方式完井的入流规律、及控水效果分析，对优化水平井产能，延长水平井生产寿命，提高采收率及整体开发效益具有重要实际意义和理论指导意义。

目前，国内应用范围较广的控水完井技术包括ICD(流入控制装置)控水完井技术、中心管控水完井技术以及变密度射孔控水完井技术。ICD完井控水技术是通过一定形状的节流装置产生附加压力降，来调节流体流入水平井井筒的流入剖面，常见的结构有：流道式、喷嘴式和喷管式，主要影响因素为喷嘴数或者孔口数。中心管控水完井技术是在水平段插入小直径生产管，伸入水平完井段一定长度，其作用是改善水平段的流入剖面，延缓水脊，主要控水效果影响因素为中心管长度及直径。变密度射孔控水完井技术是在射孔器材上采用变孔密射孔设计方案，人为控制生产压差，使水平段从远井地带到近井地带，均匀流入，减缓底水的上升速度，主要影响控水效果因素为孔径、孔密及直径。

现有水平井目标井段复杂流动实验装置主要由模拟实验单元、实验流体供给与控制系统、数据采集分析系统组成。该模拟实验单元采用内径为124.0mm、外径5.5in左右的套管，管外套有内径149.1mm、外径为7.5in的套管，实验单元长6.5m，两测压点间距离为6.0m；为提高压力测量精度，两测压点压差利用柔软透明橡胶管测得，测量精度为1Pa数量级，环空缠有致密纱布，实验单元两端上下设计了两个进液口，目的是使壁面入流均匀。实验段射孔相位设计了3种，45度螺旋射孔、90度螺旋射孔、180度螺旋射孔，射孔密度设计了3种，每米8、16、24孔，射孔直径设计了3种，10、20、30mm。该现有实验装置主要通过测量在不同射孔相位、射孔直径、射孔密度下流体流量与压差，从而研究了这些参数对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律，同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律。通过对此实验过程的了解，发现了该现有装置存在以下缺陷：

(1)所考虑的完井方式比较单一，没有考虑到其它完井方式，如中心管完井、ICD完井等不同完井方式参数对总压降的影响规律。

(2)就射孔完井这种完井方式而言，没有考虑到不同的套管直径对实验结果的影响，导致实验数据不全面，分析不够透彻。

(3)就射孔完井这种完井方式而言，能够模拟的射孔密度只有三种固定的规格分别为8、16、24孔/m，不能在一定范围内随意改变孔密从而进行大量实验。

(4)实验平台的设计相对适用范围较小，不能适用于其它控水装置的配套使用。

(5)对实验装置中完井参数的改变灵活性较小，不能方便地改变实验参数从而进行不同组的实验。

现有的底水油藏水平井三维物理模拟实验装置采用现代运用广泛的射线透视技术、流动测试技术和数控装置,建立三维的大型物理模拟模型，实验流程由高压模型、放射源、射线探测器、射线信号处理系统等组成。先在圆柱形模型中填装实验选用的砂，然后用水源以恒定压力匀速驱替中间容器的碘化钠，模拟底水。该实验装置采用液压加压模拟地层上覆压力；上部分模拟油藏，下部分模拟底水，两部分之间用底水扩散网隔开，模拟无限导流状态下的等势面；循环系统中采用了外径3mm、内径1.5mm的不锈钢毛细管，给模型提供小的流速时，流体可以通过毛细管消耗很大的流阻,使模型得到稳定的微小的压力供给。该实验装置能进行三维大型油藏物理模拟实验，利用射线扫描系统扫描观察水平开采时水脊的脊进过程，及底水上升的高度和沿水平方向的高度分布。从而研究底水上升规律，水脊形成与发展机理，同时对进出口的流体特征进行分析。但通过对该实验流程的了解，发现该现有实验装置具有以下缺陷：