水平井生产时流体在油层中作三维流动,流入水平井筒后沿井筒流向跟端,这两个流动过程既相互联系又相互影响。对于一口水平井要准确描述其生产流态,不但需要确定油藏条件,还要考虑到井筒周围油层内的渗流将受到井筒内流动压降的影响,这就形成了水平井筒内存在压力梯度的变质量流与地层渗流的耦合计算问题。本文建立了三维油藏与井筒渗流的耦合模型,通过油田实例计算分析了非稳态情况下水平井不同时刻下的井筒流量分布,稳态情况下分层流和湍流情况井筒流量及压力的分布情况,并进行了敏感性参数分析:(1)总结了水平井井筒内流体的流动规律和渗流特点,对比了Dikken、Ozkan、Landman及SU等四种压降计算方法,本文的水平井筒压降模型是建立在前人研究的基础上,压降模型采用了考虑摩擦压降的Ozkan模型,并对压降方程进行了推导。(2)对比分析了水平井二维、三维渗流模型的特点,以弹性非稳态渗流理论为基础,结合井筒管流流动规律,应用格林函数和Gauss消主元的方法建立了三维非稳态耦合模型,实例计算得到不同时刻的井筒流量分布。(3)应用傅里叶余弦积分变换推导了外边界定压条件下水平井三维稳态油藏渗流模型,结合井筒内管流压降方程,根据油藏流入流量和水平井产出流量是物质平衡和井壁处油藏压力和井筒压力相等的耦合条件,建立了三维稳态油藏与井筒耦合渗流模型。(4)对三维稳态耦合模型进行了数值求解,应用Vba语言进行了编程计算。应用油田实际数据对模型进行了计算,得到沿水平井井筒内的流量、压力及雷诺数分布和敏感性参数影响。