封闭边界压裂水平井非稳态产能评价新模型

在压裂水平井垂直裂缝等效井径模型的基础上,应用镜像反演理论及压降叠加原理,建立了矩形封闭地层压裂水平井产能分析方法;利用数值求解,得到了压裂水平井各条裂缝的产量变化规律,并分析了压裂水平井产能影响因素.结果 表明:压裂水平井初期产能高,产量递减快,之后产量趋于平缓;生产初期,各条裂缝产量相差不大,压裂水平井产量随裂缝条数的增加而增加,而各条裂缝间的产量差距随生产时间延长逐渐增大,表现为边部裂缝产量高,中间裂缝产量低;压裂水平井产能受裂缝条数、无因次裂缝导流能力、裂缝缝长的综合影响,其中裂缝条数和无因次裂缝导流能力对压裂水平井产能影响较大,裂缝缝长对压裂水平井产能影响相对较小.     

页岩气藏压裂水平井产能及影响因素分析

水平井辅以压裂措施开发页岩气已成为世界趋势,但由于页岩气在页岩基质和人工裂缝中呈赋存状态,且具有独特的渗流性,其产能分析较为复杂。以常规压裂水平井产能研究理论为基础,考虑页岩气藏吸附、解吸作用,气体在裂缝中高速非达西流动以及裂缝与井筒的耦合,利用保角变换方法推导得到页岩气藏压裂水平井产能分析的半解析模型。实例分析表明,水平井筒压降对页岩气藏压裂水平井产能影响较小,产量较低时水平井筒压降可忽略不计,而随着储层厚度、裂缝半长、裂缝导流能力、裂缝条数以及基质内外浓度差的增大,页岩气藏压裂水平井产量逐渐增大,但是增大趋势越来越平缓,最终趋于稳定。因此页岩气开发过程中应优选裂缝参数,以达到开发效果最优化。     

低渗气藏压裂水平气井产能影响因素分析

结合低渗气藏水平井压裂后裂缝形态特征,应用节点分析理论和压降叠加原理,建立了气藏压裂水平井产能预测模型。运用产能模型分析了裂缝形态因素、裂缝间距、裂缝条数、导流能力以及储层渗透率等因素对产能的影响。结果表明:气藏压裂水平井产量随裂缝条数、裂缝长度、裂缝间距和裂缝导流能力的增加而增加,但这些参数达到一定值后,产量增加幅度减小;裂缝的非均匀分布会增加压裂水平气井整体的干扰作用,应尽量保持裂缝间距相等;由于"屏蔽"效应作用,应适当减小中间裂缝的长度,增加两侧裂缝的长度。     

基于不稳定渗流压裂水平气井产能研究

对于低渗、特低渗气藏，用水平井开采不一定能取得满意的效果，水平井水力压裂技术已成为开采低渗透气藏的重要手段，水平井压裂后的产能预测又是水平井压裂技术的一大难题。文章以生产过程中裂缝内流体的非稳态流动为基础，应用复位势理论、叠加原理和数值分析求解方法，并考虑压裂水平井地层渗流和水平井筒管流耦合，建立了压裂水平井多条裂缝相互干扰的产能预测新模型，使计算结果更加合理。计算结果表明：该模型计算产量与实际生产数据符合率高；水平井筒内的压力损失对压裂水平井的生产动态有一定的影响；水平井内每条压裂缝的产量并不相等，端部裂缝的产量高于中部裂缝的产量；水平井筒内的压力呈不均匀分布，从指端到根端压力逐渐降低；裂缝不对称会使压裂水平井产量降低。研究成果对低渗透气藏的压裂水平井的设计具有一定的指导意义。     

裂缝面非均匀流入的气藏压裂水平井产量计算

低渗透油气藏压裂水平井以形成多裂缝来提高产量,但由于裂缝内流动压力损失和裂缝段间干扰,导致气体沿裂缝面非均匀流入。为了准确预测气藏压裂水平井的产量,基于瞬时点(线)汇函数和叠加原理,考虑气藏压裂水平井裂缝干扰、裂缝面产量非均匀流入以及裂缝内变质量流动,采用空间和时间离散技术,建立了气藏压裂水平井储层渗流和裂缝内流动耦合的产量预测模型。应用结果表明:考虑裂缝无限导流会导致计算结果高于实际产量;而裂缝上均匀流入的假设使得计算结果低于实际产量;由于裂缝干扰,水平井筒两端裂缝的产量高于中间裂缝;由于裂缝上的非均匀产量流入以及裂缝内的摩阻损失,裂缝上产量在水平井筒附近出现局部峰值;随着时间增加,峰值降低并且产量从裂缝中间位置向两端转移;裂缝上产量分布受生产时间和裂缝导流能力的影响,生产时间越长,导流能力越大,裂缝上产量分布越均匀。将所建产量预测模型计算结果与实例井和传统模型计算结果进行了对比,其吻合程度高、可靠性强。     

分段压裂水平井非稳态渗流产能分析

应用Green函数和Newman积原理,考虑裂缝导流能力随时间衰减因素和多条裂缝间干扰因素,推导出分段压裂水平井非稳态条件下的产能公式和计算方法,实现了产量随时间变化以及单条裂缝产量的计算。计算结果表明:裂缝干扰条件下与裂缝互不干扰条件下水平井产量差距较大;裂缝无限导流情况下与裂缝有限导流情况下水平井产量有明显差距;裂缝所处位置对裂缝产量衰减程度有一定的影响;裂缝导流能力衰减强度对水平井产量也有一定的影响。     

致密气藏水平井压裂产能预测研究

水平井压后产能准确预测是一项技术难题,前人建立水平井裸眼完井压裂产能预测模型较少,且现有模型在计算裸眼井筒产能时没有考虑裂缝和裸眼井段之间的相互干扰。在前人研究基础上,将任意两条裂缝之间裸眼井段处理为等效裂缝,与人工裂缝做同样的离散化处理,根据复位势理论、势的叠加原理以及数值分析理论,建立了水平井裸眼完井压裂产能预测模型,并考虑了水平井井筒压降,结果更符合实际。该模型计算结果表明,裸眼完井方式下,产能仅在生产初期高于射孔完井产能,裂缝条数、长度及间距组合对产能影响较大,但对于低渗、特低渗油气田来说,裂缝导流能力以及裂缝与水平井筒夹角对产能影响不明显;井筒两端裂缝产量几乎是中间裂缝产量的两倍,建议压裂时裂缝长度以"U"型排列为宜。     

致密油藏压裂水平井非稳态产能预测模型

考虑启动压力梯度和压敏效应影响下的基质—裂缝、裂缝—井筒的耦合流动,以椭圆渗流理论和叠加原理为基础,通过当量井径原理,建立了带有多条横向裂缝且裂缝间相互干扰的压裂水平井的非稳态产能预测模型,并分析了压裂水平井产量变化规律及各因素对产能的影响。实例计算结果表明,致密油藏压裂水平井初期产量高、递减快、高产期短,后期产量低、趋于平稳、稳产期长。启动压力梯度和应力敏感效应影响大,启动压力梯度、变形系数越大,压裂水平井单井产量越低。水平段长度越长、压裂缝条数越多、裂缝越长、导流能力越大,压裂水平井产量越高,但各自存在最优范围。     

多层致密油气藏分层压裂井裂缝非均匀导流能力试井分析方法

压裂直井和多级压裂水平井是致密油气藏目前研究的主要井型,鲜有研究多层致密油气藏分层压裂井合采时非均匀导流能力裂缝参数解释问题。针对多层致密油气藏分层压裂工艺,摒弃致密储层传统压裂缝导流能力均匀的假设,考虑分层压裂缝扩展差异性引起的压裂缝导流能力不均匀现象,通过Laplace空间变换、Duhamel叠加原理和Stehfest数值反演方法,建立了具有非均匀导流能力压裂缝的多层致密油气藏分层压裂试井分析模型,研制了识别多层致密油气藏分层压裂井流动特征的试井分析图版,分析了井筒储集系数、裂缝表皮系数、压裂缝导流能力分布特征、储层物性等对油气渗流规律的影响。结果表明：多层致密油气藏分层压裂储层的油气渗流可分为5个阶段,早期流动阶段受井筒储集系数和裂缝表皮系数影响,中期流动阶段受压裂缝长度及导流能力控制;在相同生产压差下,增大各层压裂缝长度和导流能力有利于提高油气井产量;忽略压裂缝导流能力和压裂缝扩展的非均匀现象,将低估压裂缝区域压力损耗、高估压裂生产井早期产能。通过实例井试井解释,获取了各层裂缝参数。     

致密气藏多级压裂水平井产能预测新方法

致密气藏多级压裂水平井的渗流规律复杂,影响气井产能的因素较多。首先引入单裂缝评价的思路,在基质中建立了有限导流裂缝引起的渗流数学模型,通过Fourier积分变换求解,以此为基础,在裂缝中建立了考虑井筒聚流作用的变流量渗流模型,通过数值求解Fredholm型积分方程拟合出了裂缝导流能力影响函数,最终得到了单一裂缝的产能公式。利用井筒管流作用建立了多级压裂水平井从地层到井底全过程流动的产能预测方程组,同时考虑相邻裂缝间的相互干扰,并给出了完整的算法。应用该方程组计算了实例气井及各压裂段在不同井底流压下的产量,并分析了该井水平段压降和产量分布及无阻流量随有效裂缝半长和导流能力的变化情况,为评价各裂缝参数和压裂效果提供了依据。     

Productivity analysis of horizontal wells intercepted by multiple finite-conductivity fractures

Horizontal wells in the anisotropic reservoirs can be stimulated by hydraulic fracturing in order to create multiple finite-conductivity vertical fractures. Several methods for evaluating the productivity of the horizontal wells have been presented in the literature. With such methods, however, it is still difficult to obtain an accurate result. This paper firstly presents the dimensionless conductivity theory of vertical fractures. Then models for calculating the equivalent wellbore radius and the skin factor due to flow convergence to the well bore are proposed after analyzing the steady-state flow in porous reservoirs. By applying the superposition principle to the pressure drop, a new method for evaluating the productivity of horizontal wells intercepted by multiple finite-conductivity fractures is developed. The influence of fracture conductivity and fracture half length on the horizontal well productivity is quantitatively analyzed with a synthetic case. Optimum fracture number and fracture space are further discussed in this study. The results prove that the method outlined here should be useful to design optimum fracturing of horizontal wells.     

考虑裂缝导流能力时效性的多级压裂水平井产能半解析模型

目前多级压裂水平井产能计算模型研究较多,但大部分产能模型都没有考虑裂缝导流能力时效性对产能的影响。而室内实验和矿场实践表明,在实际生产过程中,裂缝导流能力随时间不断变化。本文利用源函数法求解油藏渗流模型,利用有限差分方法离散求解考虑裂缝导流能力随时间变化的裂缝渗流模型,并通过裂缝和油藏接触面处的流量和压力相等这一边界条件,将这两者进行了耦合,得到了考虑裂缝长期导流能力的多级压裂水平井产能半解析模型。模型计算结果表明,导流能力随时间的降低,在产能预测分析中是不可忽略的因素,这一因素会改变油藏的渗流场分布,改变裂缝内的流量和压力分布,会使更多的流体通过井筒附近的裂缝流入井内。本文建立的模型和计算结果对于储层产能预测研究和实际生产都有较大的指导意义。     

体积压裂水平井三线性流模型与布缝策略

低渗透致密储层进行大规模压裂改造在地层中形成多条裂缝及复杂裂缝网络是获得经济产能的主要手段,通过有效的方法对压裂水平井裂缝分布评价、压裂改造体积及压裂后产能预测对压裂施工效果分析具有重要意义。为此,在充分结合致密油储层特点和压裂改造设计思路的基础上,针对压裂措施后形成的分级多簇的裂缝排布及裂缝有限导流渗流特征,建立了水平井体积压裂三线性流数学模型,应用Laplace变换,求得定产条件下封闭边界单条裂缝的拉氏空间解;通过Stehfest数值反演及多裂缝叠加原理,得到了体积压裂水平井井底压力和产量的表达式;同时,结合美国巴肯致密油储层生产特征参数对模型的正确性进行了验证。对产能影响因素研究结果表明,裂缝排布方式对储层改造体积影响较大,级簇比越大累积产油量越高;增加裂缝条数可以有效提高储层动用效率,在进行水平井体积压裂措施设计时应充分考虑裂缝级数或簇数增加导致产量下降问题。研究结果对致密油储层水平井体积压裂设计及产能评价具有重要意义。     

低渗透率油藏压裂水平井产能影响因素

通过科学的抽象,建立了大量的非均质地质模型,以油藏数值模拟为手段,系统地研究了压裂水平井在低渗透率油藏中的开发动态,建立了压裂水平井累积产量增产倍数图版.所考虑的影响因素包括人工裂缝的方向、K_v/K_h、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、储层渗透率、裂缝间距和非均匀裂缝长度等.研究表明：压裂水平井裂缝条数以3条相对较优;最佳裂缝长度与裂缝导流能力和储层渗透率有关;对于特定的油藏,存在相对较优的裂缝导流能力值;两条最外边裂缝的间距对压裂水平井产能有一定的影响;由于压裂水平井段上不同位置裂缝的产量贡献值有差别,建议加大中间裂缝的长度或导流能力,以达到裂缝间产量贡献值的均衡.在对裂缝条数、长度和导流能力研究的基础上,建立了增产倍数图版.     

裂缝性气藏水平井稳态解公式研究

首先推导了了均质各向异性气藏水平井产能公式，在推导过程中考虑油藏各向异性，井底附近非达西流动对水平井产能的影响，并推导出了垂直井，水平井由于非达西流动引起的附加压降比值公式；其次，推导出裂缝性气藏水平井产能公式，并进一步推导出了低渗透压裂性气藏水平井产能公式，该公式考虑了气藏各向异性，裂缝高度，气体从裂缝流向井筒非达西流动等因素对水平井产能的影响。     

蛇曲井稳态产能计算模型

蛇曲井是一种新的复杂结构井，其生产井段起伏较大，不能直接用常规水平井产能公式计算其产能。以1口蛇曲井在无界地层中生产时引起的势分布为基础，根据镜像反映和势叠加原理，建立了底水油藏、气顶底水油藏及边水油藏中1口蛇曲井生产时的势分布和压力分布方程。考虑井筒流动和地层渗流的耦合作用，建立了蛇曲井的稳态产能计算模型，给出了模型的求解方法。实例计算表明：当井的水平段起伏较大时，不能将其处理为水平井，而应根据蛇曲井产能计算模型计算其产能，否则将导致产能预测出现较大偏差。     

完井方式对致密气藏压裂水平井产能的影响

针对致密气藏储层特征,考虑了常规水平井、垂直压裂水平井在采用射孔和裸眼2种不同完井方式时水平井筒与裂缝的相互干扰情况,运用Green函数Newman积分法,分别推导出各向异性致密气藏压裂水平井在不同完井方式下井筒与储层耦合的非稳态渗流模型,并给出求解方法。实例计算结果表明,在相同储层与施工工艺条件下,常规水平井产能较低,压裂水平井采用裸眼完井方式所获得的产气量仅在生产初期高于射孔完井方式,生产稳定后两者基本一致;产气量随裂缝条数的增加而增加,在非稳态阶段,裂缝产气量相近;在拟稳态渗流阶段,由于裂缝间干扰明显,各裂缝中的产气量沿井筒呈"U"型分布。综合考虑生产技术与经济因素,推荐油田现场采用射孔完井的压裂水平井进行生产,压裂设计时应考虑裂缝干扰影响,适当扩大水平段两端的压裂规模。     

低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化研究与应用

压裂井的裂缝参数是决定压裂效果好坏的关键因素.文中针对低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化问题,建立了气藏模型和裂缝模型,并依据该模型编制了裂缝参数优化设计软件,通过对现场实例进行了模拟优化计算,研究了裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝导流能力,以及裂缝与水平井筒的夹角对压裂水平井产能的影响.利用正交试验优选的主要裂缝参数为：裂缝间距100m,裂缝条数5,缝长比0.8,裂缝导流能力10 μm2· cm.按照优化的裂缝参数压裂施工后,平均单井产气量由裂缝参数优化前的7.48×104 m3/d上升到15.32×104 m3/d,增产效果显著.