基于热力学参数的表皮因子确定井筒附近污染度的方法与流程

1.本发明涉及一种试井技术领域，具体地，涉及一种基于热力学参数的表皮因子确定井筒附近污染度的方法。


背景技术：

2.由于钻井过程中射孔打开的不完善，使得井筒附近出现污染，污染程度的大小通常用表皮因子来表示。在污染区内，受表皮因子影响，近井地带渗透率会出现变化，同样地，热力学参数(如导热系数等)也会受到影响。目前，压力恢复试井是计算表皮因子的常用方法，而建立表皮因子与热力学参数的关系可成为计算表皮因子的新思路。
3.表皮因子的大小常作为是否进行增产措施以提高单井产能的依据。为确保油井的正常开采，表皮因子的确定变得尤为重要。从热力学角度计算表皮因子，无需进行试井曲线的拟合，一定程度上能提高试井解释效率。也可结合试井解释，使得表皮因子计算结果更加精确。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于热力学参数的表皮因子确定井筒附近污染度的方法，为解决表皮因子解释计算等问题。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种基于热力学参数的表皮因子确定井筒附近污染度的方法，包括：
7.测量井筒参数和热力学参数；
8.根据所述井筒参数和所述热力学参数建立井筒附近压力关系方程；
9.根据所述井筒参数和所述热力学参数建立井筒附近温度关系方程；
10.根据所述压力关系方程和所述温度关系方程求解表皮因子，并且基于所述表皮因子确定井筒附近污染度。
11.井筒参数包括由以下参照组成的组中的至少一种：井筒半径、油管内径、油管外径、套管内径和套管外径。
12.热力学参数包括由以下参照组成的组中的至少一种：环空导热系数、水泥环导热系数和地层导热系数。
13.根据所述井筒参数和所述热力学参数建立井筒附近压力关系方程为：
[0014][0015]
其中，p
wf
表示井底压力，pa；rw表示井筒半径，m；s表示表皮因子，无因次；p表示压力、r表示半径。
[0016]
根据所述井筒参数和所述热力学参数建立井筒附近温度关系方程包括：
[0017]
计算井筒单位长度热通量：
[0018][0019]
根据雷米(ramey)和威尔海特(willhite)，定义综合热传导系数：
[0020][0021]
考虑表皮因子对有效井径的影响，计算油管生产时井筒与地层间综合导热系数：
[0022][0023]
计算套管生产时井筒与地层间综合导热系数：
[0024][0025]
结合式(2)和式(3)得到井筒附近温度关系式为：
[0026][0027]
式中，t
wf
表示井底温度，k；rw表示井筒半径，m；r
ti
表示油管内径，m；r
to
表示油管外径，m；r
ci
表示套管内径，m；r
co
表示套管外径，m；s表示表皮因子，无因次；λ表示地层导热系数，w/(m
·
k)；λ
an
表示环空导热系数，w/(m
·
k)；λ
cem
表示水泥环导热系数，w/(m
·
k)；u表示井筒与地层间综合导热系数，w/(m2
·
k)；q
″
表示热通量，w/m2；t表示温度；r表示半径。
[0028]
根据所述压力关系方程和所述温度关系方程求解表皮因子包括：
[0029]
根据式(1)和式(6)能够得到
[0030][0031]
焦耳汤姆逊系数定义为
[0032][0033]
式中，μ
jt
表示焦耳汤姆逊系数，k/pa；
[0034]
因此式(5)可写为
[0035][0036]
表皮因子可表示为
[0037][0038]
将式(4)和式(5)分别代入式(10)即得到表皮因子表达式：
[0039]
油管生产时，表皮因子表达式为
[0040][0041]
套管生产时，表皮因子表达式为
[0042][0043]
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0044]
本发明可以在已知热力学参数情况下，从热力学角度快速计算表皮因子，无需进行试井曲线的拟合，一定程度上提高了试井解释效率，计算步骤简单，方法快捷。
附图说明
[0045]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0046]
图1是井筒-地层耦合物理模型。
[0047]
附图中各标记表示如下：
[0048]
1 油管
[0049]
2 套管
[0050]
3 水泥环
[0051]
4 地层
具体实施方式
[0052]
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0053]
实施例1
[0054]
一种基于热力学参数的表皮因子确定井筒附近污染度的方法，包括：
[0055]
s1:收集计算所需的基本参数。
[0056]
s2:建立井筒附近压力关系方程和温度关系方程。
[0057]
s3:根据建立的方程求解表皮因子表达式。
[0058]
步骤s1具体为：
[0059]
收集计算所需的基本参数，其中，井筒参数为井筒半径、油管内径、油管外径、套管内径、套管外径；热力学参数为环空导热系数、水泥环导热系数、地层导热系数。
[0060]
步骤s2具体为：
[0061]
井筒附近考虑表皮效应的压力关系式为
[0062]
[0063]
井筒单位长度热通量(沿井筒圆周积分)为
[0064][0065]
根据ramey和willhite定义的综合热传导系数有
[0066][0067]
考虑表皮因子对有效井径的影响，油管生产时
[0068][0069]
套管生产时
[0070][0071]
结合式(2)和式(3)得到井筒附近温度关系式为
[0072][0073]
式中，p
wf
表示井底压力，pa；t
wf
表示井底温度，k；rw表示井筒半径，m；r
ti
表示油管内径，m；r
to
表示油管外径，m；r
ci
表示套管内径，m；r
co
表示套管外径，m；s表示表皮因子，无因次；λ表示地层导热系数，w/(m
·
k)；λ
an
表示环空导热系数，w/(m
·
k)；λ
cem
表示水泥环导热系数，w/(m
·
k)；u表示井筒与地层间综合导热系数，w/(m2
·
k)；q
″
表示热通量，w/m2。
[0074]
步骤s3具体为：
[0075]
根据式(1)和式(6)可以得到
[0076][0077]
焦耳汤姆逊系数定义为
[0078][0079]
式中，μ
jt
表示焦耳汤姆逊系数，k/pa。
[0080]
因此式(5)可写为
[0081][0082]
表皮因子可表示为
[0083][0084]
将式(4)和式(5)分别代入式(10)可即得到表皮因子表达式：
[0085]
油管生产时，表皮因子表达式为
[0086][0087]
套管生产时，表皮因子表达式为
[0088][0089]
图1显示了井筒-地层耦合物理模型，其中显示了油管1，套管2，水泥环3，地层4。
[0090]
收集图1中显示设备的基础参数见表1：
[0091]
表1基础数据表
[0092][0093][0094]
根据表1的数据计算表皮因子
[0095][0096]
该井进行套管生产，根据表皮因子表达式可计算表皮因子为0.77。
[0097]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。