一种实现有限导流井模拟的优化水电模拟实验装置的方法

本发明涉及一种实现有限导流井模拟的优化水电模拟实验装置的方法，属于石油与天然气工程领域。

背景技术：

1、目前，随着国内外油气勘探开发的深入以及钻完井工艺水平的提高，水平井等复杂结构井已经成为了油气田开发的重要井型。在提高钻井效率、提高单井产量、增大油气藏的采收率等方面发挥着重要的作用。

2、有限导流和无限导流是对复杂结构井的生产段压降的两种假设。所谓无限导流，即认为生产段的井筒内沿程压力处处相等，压降忽略不计。相反，有限导流考虑生产段的井筒内沿程压降，使得模型更加精确。

3、井筒内的压降主要由三部分组成，即重力压降、摩擦压降、加速度压降。

4、δp＝δpg+δpa+δpf                (1)

5、其中，重力压降δpg、加速度压降δpa、摩擦压降δpf。

6、对于低产、生产段较短且垂向上没有较大位移的水平井，井筒内的压降可以忽略不计。但是很多情况下，井筒内的压降是无法忽略的。比如长水平井的生产段较长导致摩擦压降和加速度压降作用更加明显；阶梯井、大斜度井的生产段在垂直方向有较大的位移，导致重力压降更加明显；高产井具有较大的加速度压降等。因此，可以认为考虑井筒内的有限导流是提高模型精度的重要手段之一。

7、目前对于油气田开发的模拟主要有两种模型，即物理模型(即基于水电模拟实验建立的油田开发模型)和数学模型。数学模型可以通过严谨的公式推导考虑井筒内的有限导流，而物理模型往往无法模拟井筒内的压降。这就使得两种模型的发展不平衡，物理模型越来越难以适用于油气田开发模型的精度要求，两种模型相互验证将越来越困难，也进一步制约了数学模型的发展。因此，对电模拟实验进行改进，使其能够考虑井筒的有限导流，对于油气田开发的准确描述、油井产能预测等具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种实现有限导流井模拟的优化水电模拟实验装置的方法，在常规水电模拟实验装置的基础上，选择高电阻合金替代铜丝模拟井筒，选择不同电阻的导电介质模拟地层，通过导电介质和高电阻合金的搭配实现井筒内不同程度的分压，从而模拟井筒的有限导流。

2、本发明提供的实现有限导流井模拟的优化水电模拟实验装置的方法，包括如下步骤：

3、s1、采用高电阻合金作为模拟井筒；

4、s2、采用不同电阻的导电介质作为模拟油藏；

5、s3、将所述模拟井筒置于所述模拟油藏中，连接水电模拟实验装置；设定总电压；

6、s4、测量所述模拟井筒两端的电压，所述电压与所述总电压的比值与实际情况满足相似准则，则优化完成，否则，更换所述导电介质后重复步骤s3和s4。

7、本发明方法中，所述高电阻合金包括镍铬合金、锰铜合金、铁铬铝合金和铝镍铁合金，优选镍铬合金，在20℃时，铜的电阻率为0.017ω·mm2/m，镍铬合金的电阻率为1ω·mm2/m，约为铜的59倍，因此在相同情况下可以在电路中实现更大的分压。

8、本发明方法中，所述导电介质包括自来水、纯净水、硫酸铜溶液和加水熬煮的玉米淀粉凝胶。

9、本发明方法中，所述高电阻合金的尺寸按照下述方法确定：

10、1)以所述水电模拟实验装置所能实现的最大模拟油藏面积和实际油藏面积的比例为基础，基于相似准则，通过实际井径计算得到模拟井径，即为所述高电阻合金线径的上限；

11、2)所述高电阻合金线径的下限为0.5mm；若计算所得高电阻合金线径的上限低于下限0.5mm，则选择0.5mm作为高电阻合金的线径，此时不考虑该物理模型中所有涉及井径的结论；

12、3)根据所述高电阻合金的线径、实际油藏的尺寸、实际井筒的井径，利用相似准则计算得到模拟油藏的尺寸，并结合实际油藏的尺寸、模拟油藏的尺寸、实际井筒的长度，利用相似准则计算得到模拟井筒的长度；

13、应优先选择接近所述高电阻合金线径下限的线径，从而更容易在相同模拟油藏条件下获得更大的分压。

14、本发明方法中，步骤s3中，通过所述模拟油藏边界至所述模拟井筒井底之间的电压对所述总电压进行误差校正。

15、本发明方法中，优先选择自来水作为所述导电介质，测定结果若不满足步骤s4中的相似准则，则改用自来水，或在纯净水中加入硫酸铜颗粒。

16、本发明可实现对现有水电模拟实验装置的有限导流优化。

17、本发明通过控制模拟油藏介质电导率的方法实现水电模拟实验中井筒有限导流能力的人为可控；井筒的可操作性相比于油藏介质的可操作性较差，因此可通过更换不同浓度的导电介质溶液，改变模拟油藏的电阻，进而改变模拟油藏和模拟井筒的分压，最终实现有限导流能力的人为可控。

18、本发明方法弥补了传统的水电模拟实验无法模拟井筒有限导流的不足；通过不同的导电介质和高电阻合金搭配实现了有限导流程度的可控制；优化后的物理模型，能够与高产、长生产段、大垂直位移等情况下复杂结构井的数学模型相互验证，对提高数学模型的可信度有着重要的意义。

技术特征：

1.一种实现有限导流井模拟的优化水电模拟实验装置的方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高电阻合金包括镍铬合金、锰铜合金、铁铬铝合金和铝镍铁合金。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述导电介质包括自来水、纯净水、硫酸铜溶液和加水熬煮的玉米淀粉凝胶。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述高电阻合金的尺寸按照下述方法确定：

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤s3中，通过所述模拟油藏边界至所述模拟井筒井底之间的电压对所述总电压进行误差校正。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：优先选择纯净水作为所述导电介质，测定结果若不满足步骤s4中的相似准则，则改用自来水，或在纯净水中加入硫酸铜颗粒。

7.一种实现有限导流井模拟的水电模拟实验装置，其特征在于：水电模拟实验装置的模拟井筒为高电阻合金，模拟油藏为不同电阻的导电介质。

8.根据权利要求7所述的水电模拟实验装置，其特征在于：所述高电阻合金包括镍铬合金、锰铜合金、铁铬铝合金和铝镍铁合金；

技术总结
本发明公开了一种实现有限导流井模拟的优化水电模拟实验装置的方法。所述方法包括如下步骤：S1、采用高电阻合金作为模拟井筒；S2、采用不同电阻的导电介质作为模拟油藏；S3、将模拟井筒置于模拟油藏中，连接水电模拟实验装置；设定总电压；S4、测量模拟井筒两端的电压，电压与总电压的比值与实际情况满足相似准则，则优化完成，否则，更换导电介质后重复步骤S3和S4。本发明通过控制模拟油藏介质电导率的方法实现水电模拟实验中井筒有限导流能力的人为可控；井筒的可操作性相比于油藏介质的可操作性较差，因此可通过更换不同浓度的导电介质溶液，改变模拟油藏的电阻，进而改变模拟油藏和模拟井筒的分压，最终实现有限导流能力的人为可控。

技术研发人员：梁星原,韩国庆,舒晋,王铎淞,董亚,王铭皓
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16