高温高压油气直井单相流射孔完井参数优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及属于油气藏开发工程管理技术领域，具体为一种高温高压油气直井单 相流射孔完井参数优化方法，特别涉及到高温高压油气直井单相流模型，油藏渗流和井筒 流动耦合模型的构建以及算法流程设计等。
【背景技术】
[0002] 射孔是目前主要的完井方法之一，是用专门的射孔枪将套管和水泥环部分射开， 使井筒与地层之间建立通道，达到油气流入井筒的目的。射孔枪是用于油气井射孔的器材 及其配套件的组合体。目前应用最广泛的为聚能射孔枪，射孔过程就是通过射孔弹的聚能 原理来完成的，射孔弹被引爆后产生高温高压金属射流挤压套管、水泥环和地层，当射流压 力超过地层岩石的屈服强度，就会在地层内形成孔道。
[0003] 射孔完井是国内外油田使用最广泛的一种油井完井方法，这种完井方式对油井生 产效果的影响很大，国内外对其做了大量的研宄工作，主要目的就是研宄射孔参数以提高 产能比。一般地，油气井的性能受其几何形状影响。根据几何形状，射孔井可分为射孔直 井、射孔水平井和射孔斜井。射孔直井性能取决于流入井筒内的流体以及垂直截面上的流 体。油气井内的流体变化主要受总压降影响，因此，更好的理解直井内的总压降有助于优化 直井设计。
[0004] 射孔参数涉及孔深、相位、孔密、孔径等，这些参数的选择对提高直井产能有重要 影响，同时，为了抑制水、气锥进、延缓水、气突破时间，需要改善沿直井井筒的入流剖面，使 井深方向的入流剖面分布尽量均匀。因此，射孔参数的合理选择对提高产能，改善入流有重 要意义。
[0005] 油气藏单相流射孔稳态模型：考虑半无界油气藏，将孔眼视为圆柱形，流体通过孔 眼从地层进入井筒，射孔的入流均会对其他孔眼处的压力产生影响，利用地层渗流的特性， 可建立各孔眼处的压降关系式。井筒中的流体受到重力、摩擦力以及流体加速等因素影响， 利用质量守恒物理原理建立井筒流体流动模型。在建立模型前，先介绍如下基本假设：
[0006] (1)油藏储层是均匀的和各向同性的。在储层渗透率为常数，不随位置变化，也不 随储层测量方位变化。
[0007] (2)储层是无界区域，在无限远处的压力为常数。
[0008] (3)井筒内流体为恒温单相流，流体为不可压缩流体。
[0009]将射孔段看作长为Uf，半径为rpOTf的圆筒。整个直井井筒中的射孔井段包含N 个射孔孔眼，结构如图2所示。
[0010] 假设地层损害忽略不计，从底部开始，第i射孔的位置为Xi α = 1，2，···，N)当比 例€很小时，根据均匀线源的平均压力，通过第i个射孔孔眼进入流量Qi所产生的压力 Pii可描述为
【主权项】
1. 高温高压油气直井单相流射孔完井参数优化方法，其特征在于，包括w下步骤： A、 构建井筒流动压降模型； B、 构建油气藏渗流和井筒流动禪合模型； C、 构建射孔参数优化模型； D、 对射孔参数优化模型进行求解。
2. 如权利要求1所述的高温高压油气直井单相流射孔完井参数优化方法，其特征在 于，步骤A中，所述构建井筒流动压降模型具体包括： 设直井井筒中的均匀射孔井段剖分成N个等长的射孔单元，每个单元中只包含一个射 孔孔眼，WAx表示井筒单元的长度，Pi，Ui，Ai分别代表单元上端压力、速度和横截面积，P2， &，A2分别代表单元下端压力、速度和横截面积； 在轴向上控制体元中应用动量守恒定律，即控制体元CV所受的外力的总和等于通过 控制体元表面CS的流体动量与控制体元内的流体动量增加率之和，可得动量方程；
(7) 式中P为流体密度，A为井筒任何截面的面积； 对于稳态井筒流
巧） 将沿着截面的二维流动问题视为一维流动问题，取截面的平均流速为U，利用质量守恒 方程，将式（7)展开为：
(9) 式（9)等号左边项是沿井筒轴线向下方向作用于控制体表面的力之和
(10) 式中质量流量 m=pA(' (11) 式（9)等号右边第一项表示作用在控制体元上的净压力；第二项表示作用于井管壁面 的剪应力： Tn〇DAx) =APwallA(。） 右边第s项表示重力作用，重力压降为APg=PgAXcos白 （13) 结合式巧)-(13)可得
(14) 式（14)等号右边第一项表示净动量，是由于更多的流体通过射孔进入管道导致轴向 流速改变而引起的，该压降是由于加速效应Ap。。。产生的，可描述为； (15) 射孔井筒内流体的总压降包括摩擦压降Ap，di，加速压降Ap。。。和重力压降Aps APw= APwall+APacc+APg (16) 射孔单元中由壁面摩擦引起的压降依赖于射孔平均流速&，可用Darcy-Weisbach方程 进行计算：
(17) 沿着射孔井深的方向，在射孔单元i处的压力表示为Pw，则根据式（16)，可W得到射孔 孔眼对应的井筒轴位置的压力计算关系式
(1S) 式中Pd为位置处的下游跟端压力，Ap,aii,i，Apa。。,;，Apg,i分别表示壁面摩擦压降、 加速压降和重力压降在射孔i对应井筒轴向位置处的压降； 考虑射孔单元i，式（17)的离散格式为：
(19) 式中的平均流速Ui可用表达式C= §进行计算，该处的累计流量为
(20) 加速压降是由更多的流体通过射孔进入管道导致轴向流速改变而引起的，依赖于流体 密度和平均流速；
(21) 重力压降是有流体的重力产生的，可表示为 APg'i=PgCOSOilxi+1-Xil口。 式中ai表示射孔单元i的倾斜角； 将式（19)、（21)和（22)带入式（18)，既可得到井筒流动的压降模型：
口化
3.如权利要求2所述的高温高压油气直井单相流射孔完井参数优化方法，其特征在 于，步骤B中，将直井的油气藏渗流与直井井筒流体的流动视为一个相互作用的整体，同时 综合油藏和井筒间的压力和流量关系，压力与