启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

����͸������-�����������ֵģ��

对于低渗透气藏，压力变化引起的介质变形导致储层孔隙度、渗透率变化明显，对气藏开发动态有较大的影响，并且低渗透气藏的流—固耦合效应较中高渗透率气藏强得多。因此，在低渗透气藏模拟中考虑流—固耦合效应可以合理地预测气藏开发动态。此外，由于低渗透气藏渗流机制的特殊性，其渗流曲线偏离达西定律，且存在启动压力梯度，造成低渗气藏的耦合模拟更加复杂。文章基于对低渗透气藏储层特征及渗流机理的认识，将渗流力学和弹塑性力学相结合，建立了低渗透气藏流—固耦合渗流数学模型、数值模型和模拟模型，并利用该模型对四川某低渗气藏开发过程中储层参数、开发指标的变化进行了模拟计算，还比较了考虑介质变形的耦合模型和不考虑介质变形的刚性模型的计算结果。     

低渗透油藏流体渗流再认识

为了正确认识低渗透储集层渗流规律,针对目前低渗透油藏流体渗流理论中具有代表性的低渗透油藏流体非线性渗流模型,从模型建立所采用的假设条件、推导过程及使用实验数据的合理性等方面进行深入研究与分析,厘清低渗透油藏开发中长期存在的一些模糊认识。该模型建立过程中存在3方面问题:一是假设条件本身不能被科学所证实,所得结果不能被测量;二是公式推导过程中基本方程及导出过程均存在错误,导致其最终表达式错误;三是低渗透储集层岩石渗流实验中得到的压力梯度实验数值过高,不具有合理性。首次指出,不是所有低渗致密储集层流体渗流都具有启动压力梯度,只有当储集层压力系数低于1,渗流才需要启动压力梯度;低渗透油田开发中,储集层已建立了较高的驱动压力体系,低渗透油藏数值模拟、产能预测和试井都不应再考虑启动压力梯度。揭示低渗透储集层流体渗流规律、创建中国低渗透油田开发理论,需要发展数字岩心技术、创新现代油层物理实验技术等。     

低渗透气藏压裂井三项式产能方程分析

压裂是低渗气藏开发常用的一种方式,气井压后渗流规律发生变化,气井产能将受到裂缝参数的影响,同时低渗气藏普遍具有低孔、低渗的特征,气体在储层中渗流时存在启动压力,而目前关于压裂气井产能研究主要是侧重于考虑裂缝参数的影响,公式较为复杂,不便于处理测试资料,且大多忽略了启动压力梯度。为此,基于气井压后渗流特征,推导了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏压裂气井三项式产能方程,给出了处理测试资料的方法,并分析了压裂裂缝参数、启动压力梯度对产能的影响,为气井压裂工艺设计时参数的合理选取以及气井压后的合理配产提供了依据。     

考虑启动压力梯度的压裂气井产能数值模拟

压裂是低渗透气藏保持经济开采和增产的重要措施，压后产能是进行压裂方案优化设计的重要依据。考虑低渗透气藏中普遍存在的启动压力梯度对气体渗流的影响，建立了压裂气井产能模拟模型，给出了数值计算模型，编制出考虑启动压力梯度的压裂气井产能模拟软件。计算表明，启动压力梯度对压裂气井产能影响很大，在产能模拟时应考虑启动压力梯度的影响。     

低渗透气藏水平井产能分析

近年来随着低渗透油气田的开发,有关启动压力梯度渗流问题逐渐得到广泛的关注。水平井作为提高油气井产能的一项开发技术,以其在技术和经济效益方面具有常规直井无法比拟的优越性已成为高效开发油气的重要技术支撑。通过大量调研发现,低渗透气藏中水平井的产能预测均没有考虑启动压力梯度的影响,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。为此,通过对低渗透气藏气体渗流速度运动方程的变形,得到气体渗流产生的压降等于达西流动产生的压降、考虑启动压力梯度影响产生的压降及高速非达西效应影响产生的压降三项之和的结论。鉴于此,基于椭圆柱模型提出了描述含启动压力梯度及高速非达西效应的产能公式,并分析了启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。研究表明:启动压力梯度影响水平气井的整个渗流过程,且它对气井产量的影响较大;随着启动压力梯度增加,导致地层中的压力损失增大,同时水平气井产量也呈直线下降。     

考虑启动压力梯度的压裂气井产能数值模拟

压裂是低渗透气藏保持经济开采和增产的重要措施,压后产能是进行压裂方案优化设计的重要依据。考虑低渗透气藏中普遍存在的启动压力梯度对气体渗流的影响,建立了压裂气井产能模拟模型,给出了数值计算模型,编制出考虑启动压力梯度的压裂气井产能模拟软件。计算表明,启动压力梯度对压裂气井产能影响很大,在产能模拟时应考虑启动压力梯度的影响。     

低渗透气藏压裂井产能公式推导与分析

低渗透气藏一般具有极低的孔隙度和基质渗透率,受滑脱效应和启动压力梯度的影响更为突出。为了更精确地预测低渗透气藏的产能,指导低渗透气藏的合理有效开发,有必要弄清滑脱效应和启动压力梯度对低渗透气井产能的影响大小。针对低渗透气藏特征,基于非达西渗流理论,根据保角交换原理,推导了考虑启动压力梯度、滑脱效应和人工压裂影响的低渗透气井产能方程。分析了不同启动压力梯度和滑脱效应下各流入动态曲线,以及不同的基质渗透率下滑脱效应对气井产能的影响大小。结果表明：随着启动压力梯度的增加,压裂气井产量下降,但下降不明显;随着滑脱系数的增加,压裂气井产量增大;井底流压越低,气井产量随滑脱系数的增加变化越明显;气藏的基质渗透率越低,滑脱效应的变化对气井产能的影响越大。因此,对于特低渗气藏,在低压情况下,滑脱效应的影响不可忽略。     

低渗透气藏拟稳态三项式产能方程及应用

低渗透气藏具有常规气藏不具备的诸多特征,其低孔低渗、非均质性强和含水饱和度高等导致了气体渗流类似液体渗流的“启动压力梯度效应”显著,用常规二项式渗流方程难以描述气体在低渗透气藏中的真实渗流特征,用常规的二项式产能方程不能分析低渗透气藏气井的产能。因此,在常规二项式渗流方程中添加了启动压力梯度项,并结合气井在正常生产期内的生产状态,建立了考虑启动压力梯度的拟稳态三项式产能方程,给出了低渗透气藏气井无阻流量的计算公式,为低渗透气藏气井合理产量的确定提供了理论依据。     

渗透异常高压气藏典型井的数值模拟

低渗透异常高压气藏是一类特殊的气蘸,气体渗流除滑脱效应外,还要受到启动压力梯度、介质变形等因素的影响,从而导致气体在储层中的渗流为偏离达西规律的非线性流动.到目前为止还没有一套可靠的描述该类气藏动态预测的模型和方法,运用常规的气藏工程手段和气藏模拟技术往往难以正确认识其开发规律,导致开发效果不理想.在分析了启动压力梯度、介质变形对低渗透异常高压气藏渗流影响的基础上,建立了针对低渗透异常高压气藏的三维气、水两相非线性渗流数学模型.该模型还考虑了多种非线性渗流对气藏开发动态的影响.利用该模型对四川某低渗透异常高压气藏的典型井进行了生产历史拟合及模拟预测方案设计,为该气藏设计了一套开发首选方案.该研究实现了对低渗透异常高压气藏开发的定量动态预测,对气藏的高效开发具有指导意义.     

变形介质地层低渗非达西渗流的油藏数值模拟

低渗油藏液体渗流存在一定启动压差，即只有当压力梯度超过某一阀值后液体才开始流动，其渗流规律不满足达西定律。通常存在着启动压力梯度阀值和地层绝对渗透率随地层压力动态变化的现象，为此建立了变形介质地层低渗非达西渗流的数学模型与数值模型；研制出了变形介质低渗非达西渗流的油藏数值模拟软件，它能模拟其他油藏数值模拟软件不能有效模拟的地层绝对渗透率动态变化和渗流规律不满足达西定律的油水两相三维渗流问题。     

考虑启动压力梯度的低渗气藏水平井产能计算

低渗透气藏的开发在石油工业中占据着重要的地位，水平井因其特有的增产优势而广泛应用于开发低渗透气藏。水平井的成本投入较高，准确预测其产能可为水平井的钻井和采油工程方案设计提供科学的依据。低渗气藏水平井的产能预测大多忽略了低渗气藏的启动压力梯度效应，使预测产能与投产后的实际产能相差很大。在Joshi水平井渗流理论基础上，以上下边界封闭的低渗透气田为例，推导了考虑启动压力梯度的低渗气藏水平井的产能计算公式，引入无因次参数s表征启动压力梯度引起的产能损失程度。矿场资料验证了产能公式的计算精度，并分析了启动压力梯度对气井产能的影响趋势，结果表明随着启动压力梯度的增加，其损失的气量呈线性增加。这为水平井开发低渗透气藏提供了理论支持。     

The model and algorithm of a new numerical simulation software for low permeability reservoirs

Low permeability reserves occupy a large proportion in the remaining reserves all over the world. So it is urgent to research intensively the law of the seepage in the low permeability reservoirs. Fluid flow in the low permeability reservoirs deviates from the classic Darcy's law and instead conforms to the one of nonlinear seepage. According to this characteristic, a nonlinear seepage numerical simulation software has been developed. Unlike most mature commercial numerical simulation softwares at the present stage, the influence caused by the nonlinear seepage is specially considered. In this paper, a nonlinear seepage mathematical model is proposed. In addition, on the basis of practical field and laboratory experiment data, an ideal model of diamond inverted nine spot well pattern is also established. Under the same reservoir condition, the nonlinear simulation, conventional Darcy simulation and the simulation of threshold pressure gradient are also conducted. The simulation result shows that: in the low permeability reservoirs, nonlinear seepage dominates in a large scale of formation and the nonlinear simulation result shows excellent agreement with the production data. Therefore taking the nonlinear seepage into account is more suitable to reflect the percolation mechanism and development performance of low permeability reservoirs.     

һ���µĵ������ؿ�����ֵģ��ģ��

低渗透气藏中气体的渗流有其独特的特征，气体渗流受到启动压差、介质变形和滑脱效应三重因素的影响，从而导致气体在储层中的渗流为偏离达西规律的非线性流动。正是由于这种非线性流动的存在，使得低渗气藏的开发动态与中高渗透气藏相比有很大的差异。文章基于大量的实验研究，系统地分析了启动压差、变形介质和滑脱效应对低渗气藏渗流规律的影响，通过实验和机理研究建立了一种新的低渗气藏渗流的基本数学模型。实例计算表明，该模型较传统的气田开发数值模拟模型更能准确地反映低渗气藏开发动态，更好地指导了气田开发生产。     

低渗油藏非线性渗流压力分析

针对低速渗流,推导出存在启动压力梯度的非线性渗流试井分析模型,给出拉氏空间解和典型曲线理论图版;结合数据光滑、曲线自动拟合和历史拟合技术,编制了低渗非达西渗流的试井软件。通过三个油田若干口井的实例得到了满意的解释结果:消除了用达西渗流模型解释存在不渗透边界的假象,有效地解释了低渗透油藏非线性渗流压力资料(包括试井早期资料),并获得启动压力梯度值。对合理高效开发低渗油田具有重要理论和实际意义。     

低渗非均质油藏数值模拟研究

为了更好地描述实际低渗非均质储层的启动压力梯度非均匀分布,建立了考虑启动压力梯度的二维二相渗流数学模型,并对比研究了低渗非均质储层启动压力梯度为常数和启动压力梯度非均匀分布时的数值模拟结果,结果表明两者的差异很大.因此,研究低渗储层渗流时,必须考虑启动压力梯度的非均匀分布对开发指标的影响.     

鄂尔多斯盆地低渗透砂岩气藏压裂模型的建立

近几年针对低渗透油藏的压裂提出了一整套优化方法,而对低渗透气藏压裂还没有进行系统的研究,导致气层改造强度不够或者过大,从而影响气藏的开采效果。根据低渗透气藏的生产特点和人工裂缝的渗流特征,建立气藏与裂缝数学模型。对气藏与裂缝方程进行两维差分得到差分方程,用IMPES方法求解。为研究水力裂缝参数对气藏开采动态的影响,将裂缝、气藏看作两个相对独立的渗流系统建立了气藏数值模拟模型,选取裂缝壁面的渗流量和压力相等来建立连接条件,研究了鄂尔多斯盆地低渗透气藏压裂裂缝条数、裂缝位置和裂缝半长对压裂井产能的影响,得出压裂井产量随裂缝条数增加而增加及裂缝长度对特定地层存在一个最佳值等认识,所建立的气井压裂优化数学模型对提高低渗透气藏单井压裂产量具有一定的指导意义。     

低（特低）渗透油藏极限注采井距确定的新方法探索

国内外许多实验表明,当储层渗透率低到一定程度后,其渗流特征不符合达西定律,即当驱动压力梯度较小时,流体不能流动,只有当驱动压力梯度达到一定值后,流体才开始流动。而低（特低）渗透油藏具有低孔、低渗的特点,因此具有较高的启动压力梯度,即渗流呈“非线性”特征,在低（特低）渗透油藏井网部署中必须考虑该因素。低渗油藏油水渗流时启动压力现象的存在,使注采井距理论上存在一个最大值,结合单井产量公式,可以计算出给定注采压差条件下低渗油藏的最大注采井距,从而为合理注采井网的部署提供依据。为此,本文基于低渗透油藏的渗流机理的分析和研究,推导出了适合低渗透油藏的极限注采井距的新的方法。