CN108334741B - 一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法 - Google Patents
一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108334741B CN108334741B CN201810110593.5A CN201810110593A CN108334741B CN 108334741 B CN108334741 B CN 108334741B CN 201810110593 A CN201810110593 A CN 201810110593A CN 108334741 B CN108334741 B CN 108334741B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cluster
- calculating
- liquid
- horizontal
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2219/00—Indexing scheme relating to application aspects of data processing equipment or methods
- G06F2219/10—Environmental application, e.g. waste reduction, pollution control, compliance with environmental legislation
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域,具体涉及一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法。
背景技术
页岩气作为重要的非常规天然气资源,由于页岩储层的低孔、超低渗的特性,页岩气的开采必须进行水力压裂,这将会产生大量的返排液。返排液含有许多污染物,如溶解固体(TDS)、悬浮物(TTS)、油脂、天然放射性物质等,这些都会造成环境污染。随着人们对环境保护的意识逐渐加强,保护环境已经成为一切开发的前提。
对于压裂返排液污染物的处理来说,压裂返排液污染物浓度的精确计算,具有非常重要的指导性作用。目前,页岩气水平井压裂返排液中污染物浓度的有效计算方法较少。因此,建立水平井内的物质流动与扩散模型进行表征和计算物质浓度变化非常有必要,面对目前这种研究的状况,需要探索一种能够快速、准确、经济的页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法,解决页岩气水平井压裂返排液中污染物浓度缺少有效计算方法的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法,具体包括以下步骤:
一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法,具体包括以下步骤:
S1、计算污染物在t时刻射孔流入第i簇的质量Mit;
S2、计算污染物在t时刻第i簇中液体混合所受的合外力Fit;
S7、通过水平段与造斜段连接处污染物浓度Cm计算水平井口的压裂返排液污染物浓度C。
本发明的有益效果是:本发明在给出了页岩气压裂返排初期情况下,计算出了水平井水平段的液体流动与污染物扩散速度的计算公式,井口污染物浓度随着裂缝流入水平井筒的压裂返排液浓度变化而逐渐变化,本发明通过推导得到了井口污染物浓度表达式,通过给定一定的初始条件就可以得到井口污染物的浓度,且可操作性强,操作简单可行。
附图说明
图1为本发明总流程图;
图2为本发明实施例中的页岩气水平井简易模型图;
图3为本发明实施例中随速度的改变返排液浓度的变化模型图;
图4为本发明实施例中随水平段长度的改变返排液浓度的变化模型图;
图5为本发明实施例中随污染物原项浓度的改变返排液浓度的变化图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法,具体包括以下步骤:
S1、计算污染物在t时刻射孔流入第i簇的质量Mit,计算公式为:
在公式(1)中,n为水平井筒第i簇中的射孔数,ρit为t时刻第i簇液体的密度,Aij为第i簇中第j个射孔的有效横截面积,Vijt为t时刻第i簇中第j个射孔流入井筒的速度。
S2、计算污染物在t时刻第i簇中液体混合所受的合外力Fit,计算公式为:
在公式(3)中,为t时刻第i-1簇流入到第i簇中的液体质量,vit为t时刻第i簇射孔流入水平井筒混合前的平均速度,为t时刻第i簇井筒中混合前压裂液的流动速度,为第i簇压裂返排液流到第i+1簇混合前的速度,Δt为Fit作用的时间。
在公式(4)中,Pit为t时刻水平井筒第i簇中的压力,γ为ρit与g的乘积,为t时刻i簇射孔流入液体与井筒液体混合后的速度,g为重力加速度,P(i+1)t为第i+1簇的平均压力,h(m-1)-m为第m-1簇到第m簇的水头损失。
在公式(4)中,Pit与P(i+1)t的关系式为:
在公式(9)中,h(i-i+1)为第i簇中液体流到第i+1簇的水头损失。
在公式(6)中,N为水平井压裂簇数量,x为水平段的坐标点,t为时间,Vj为表示符号,j为正整数j∈[1:n],e为常数,C0和C1均为边界条件,E为源汇项或反映项,D为水动力弥散系数;
在公式(6)中,
在公式(7)中,k为正整数。
在公式(6)中,边界方程为:
水平段污染物扩散方程为:
S7、通过水平段与造斜段连接处污染物浓度Cm计算水平井口的压裂返排液污染物浓度C,在压裂返排早期以返排液体为主,当返排夜由水平段流入造斜段后返排夜将不再通过管壁流入井筒,压裂液在管道中流动没有其他的液体混合,水平井压裂后首先进行关井,压裂液的化学反应反应充分,在井筒中将不再有化学反应,所以压裂返排夜在流入造斜段后污染物浓度将不再发生变化,即水平段与造斜段连接处污染物浓度Cm为水平井口的压裂返排液污染物浓度C,计算公式为:
C=Cm (7)。
为了验证本发明的有效性,在本发明实施例中,建立如图2所示的页岩气水平井简易模型图,气藏地质参数和水平井压裂施工参数如下表:
如图2所示,为页岩气水平井压裂后,返排时的示意图,1、2、3···n表示水平井中压裂的n簇,k、l、b、m分别表示油嘴与垂直段上部连接处、垂直段下端与造斜段连接处、造斜段与水平段连接处。
如图3所示,在一定条件下,随着速度的改变,返排液浓度的变化情况。
如图4所示,在一定条件下,随着水平段长度的改变,返排液浓度的变化情况。
如图5所示,在一定条件下,随着污染物原项浓度的改变,返排液浓度的变化情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1、计算污染物在t时刻射孔流入第i簇的质量Mit;
S2、计算污染物在t时刻第i簇中液体混合所受的合外力Fit;
S7、通过水平段与造斜段连接处污染物浓度Cm计算水平井口的压裂返排液污染物浓度C;
所述步骤S1中t时刻射孔流入第i簇的质量Mit的计算公式为:
在公式(1)中,n为水平井筒第i簇中的射孔数,ρit为t时刻第i簇液体的密度,Aij为第i簇中第j个射孔的有效横截面积,Vijt为t时刻第i簇中第j个射孔流入井筒的速度;
所述步骤S2中t时刻第i簇中液体混合所受的合外力Fit的计算公式为:
在公式(3)中,为t时刻第i-1簇流入到第i簇中的液体质量,vit为t时刻第i簇射孔流入水平井筒混合前的平均速度,为t时刻第i簇井筒中混合前压裂液的流动速度,为第i簇压裂返排液流到第i+1簇混合前的速度,Δt为Fit作用的时间;
在公式(4)中,Pit为t时刻水平井筒第i簇中的压力,γ为ρit与g的乘积,为t时刻i簇射孔流入液体与井筒液体混合后的速度,g为重力加速度,P(i+1)t为第i+1簇的平均压力,h(m-1)-m为第m-1簇到第m簇的水头损失;
所述步骤S6中水平段与造斜段连接处污染物浓度Cm的计算公式为:
在公式(6)中,N为水平井压裂簇数量,x为水平段的坐标点,t为时间,Vj为表示符号,j为正整数j∈[1:n],e为常数,C0和C1均为边界条件,E为源汇项或反映项,D为水动力弥散系数;
在公式(6)中,
在公式(7)中,k为正整数。
2.根据权利要求1所述的页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法,其特征在于,所述步骤S7中水平井口的压裂返排液污染物浓度C的计算公式为:
C=Cm (8)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810110593.5A CN108334741B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810110593.5A CN108334741B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108334741A CN108334741A (zh) | 2018-07-27 |
CN108334741B true CN108334741B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=62928328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810110593.5A Expired - Fee Related CN108334741B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108334741B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113722934B (zh) * | 2021-09-15 | 2024-06-04 | 西南石油大学 | 非常规油气藏压裂返排液中污染物浓度获得方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102182439A (zh) * | 2011-04-26 | 2011-09-14 | 中国石油化工集团公司 | 一种平衡压力射孔负压返涌工艺 |
WO2015044446A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Mærsk Olie Og Gas A/S | Method and system for the recovery of oil, using water that has been treated using magnetic particles |
CN105930634A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-09-07 | 中国神华能源股份有限公司 | 矿井水害预警方法 |
CN206309408U (zh) * | 2016-12-15 | 2017-07-07 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 低中放废物岩洞型处置场防排水系统 |
CN107545088A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种常压页岩气水平井体积压裂方法 |
-
2018
- 2018-02-05 CN CN201810110593.5A patent/CN108334741B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102182439A (zh) * | 2011-04-26 | 2011-09-14 | 中国石油化工集团公司 | 一种平衡压力射孔负压返涌工艺 |
WO2015044446A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Mærsk Olie Og Gas A/S | Method and system for the recovery of oil, using water that has been treated using magnetic particles |
CN105930634A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-09-07 | 中国神华能源股份有限公司 | 矿井水害预警方法 |
CN107545088A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种常压页岩气水平井体积压裂方法 |
CN206309408U (zh) * | 2016-12-15 | 2017-07-07 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 低中放废物岩洞型处置场防排水系统 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Influences of pore-pressure field on multi-fracture propagation during the multi-stage cluster fracturing of tight sandstone;Liu Zhibin等;《Acta Petrolei Sinica》;20170715;第38卷(第7期);第830-839页 * |
新型气井三层分压合采无阻生产压裂管柱;刘志斌等;《石油钻采工艺》;20121120;第34卷(第6期);第82-84页 * |
页岩气开发的环境影响和环保策略;卢景美等;《天然气与石油》;20140615;第32卷(第3期);第76-80页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108334741A (zh) | 2018-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Socolofsky et al. | Multi-phase plumes in uniform and stratified crossflow | |
Fernández et al. | Proppant transport in a scaled vertical planar fracture: Vorticity and dune placement | |
Pandya et al. | Wellbore cleanout in inclined and horizontal wellbores: the effects of flow rate, fluid rheology, and solids density | |
Lea Jr et al. | Gas well operation with liquid production | |
Kuznetsov et al. | Seismic techniques of enhanced oil recovery: experimental and field results | |
CN108334741B (zh) | 一种页岩气水平井井口早期返排污染物浓度的计算方法 | |
Ahmad | Experimental investigation of proppant transport and behavior in horizontal wellbores using low viscosity fluids | |
Hwang et al. | Generation and filtration of O/W emulsions under near-wellbore flow conditions during produced water re-injection | |
Felder et al. | Self-aeration and flow resistance in high-velocity flows down spillways with microrough inverts | |
Li et al. | Experimental study of sand distribution among perforation clusters in horizontal wellbore of shale gas reservoir | |
RU2708430C1 (ru) | Способ эксплуатации обводненной газовой или газоконденсатной скважины | |
Biletskiy et al. | MODELING OF DRILLING WATER SUPPLY WELLS WITH AIRLIFT REVERSE FLUSH AGENT CIRCULATION. | |
RU2584253C2 (ru) | Способ реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления | |
Sahimi et al. | The effect of asphalt precipitation on flow behavior and production of a fractured carbonate oil reservoir during gas injection | |
RU2638236C1 (ru) | Способ предотвращения формирования пробкового режима течения газожидкостной смеси в непрямолинейной скважине или трубопроводе | |
Simpson | Vortex flow technology finding new applications | |
CN115110945A (zh) | 一种低渗透油藏相对渗透率预测新方法 | |
McCoy et al. | Downhole gas separators-A laboratory and field study | |
Ali | A parametric study of cutting transport in vertical and horizontal well using computational fluid dynamics (CFD) | |
RU98116391A (ru) | Способ выноса жидкости с забоя скважины газом и устройство для его осуществления | |
Gillespie et al. | Study of the potential for an off-bottom dynamic kill of a gas well having an underground blowout | |
Syikilili et al. | Effect of pipeline inclination on multiphase flow | |
Jin | Modeling of non-equilibrium effects in particulate flow through porous media | |
RU2527413C1 (ru) | Способ снижения водопритока в горизонтальный ствол скважины трещинно-порового коллектора | |
Samsuri et al. | Valve nozzle shape effect on gas lift system performance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210518 Termination date: 20220205 |