垂直裂缝气井不稳定产能预测新模型

利用地下油气渗流理论研究了垂直裂缝气井中气体的流动过程和渗流方程,并对各个流动过程建立了相应的数学计算模型,在此基础上,推导出了垂直裂缝井的不稳定渗流产能预测公式。应用该公式对吉林油田某垂直裂缝气井进行了例证分析,得出的计算值和实际值的误差为3.4％,并且通过预测公式分析了地层渗透率、地层压力、气藏厚度、裂缝长度、裂缝导流能力等参数对垂直裂缝气井产能的影响情况。该不稳定渗流产能预测公式的提出解决了常规汇源函数计算过程复杂和计算速度慢的问题,实现了垂直裂缝气井渗流方程的快速求解。     

生产过程中裂缝内压力分布的模拟研究

根据压裂后油气渗流机理,考虑裂缝闭合压力和裂缝导流能力的变化,建立了生产过程中裂缝内压力分布模型,包括地层系统渗流模型、裂缝系统渗流模型、闭合压力方程和导流能力方程等,并以变步长网格,对地层系统渗流数学模型采用交替方向隐式格式、对裂缝系统渗流数学模型采用预测-校正格式,进行了迭代求解。在此基础上研制了裂缝内压力分布模拟软件,可准确预测和模拟裂缝内压力分布、裂缝闭合压力和裂缝导流能力的动态变化,用于指导并修正压裂设计及施工材料、施工参数的选取。     

压裂缝的动态渗透性能及其声波测井评价

针对现有地层压裂效果评估的声波测井方法通常用压裂缝密度来评价压裂缝体积,其结果往往不能准确反映实际产能的问题,研究了压裂缝的动态渗透性能及其与测井声场的相互作用,在实验观测的压裂缝分形现象基础上建立复杂压裂缝网的渗透率模型,将该模型的动态渗流响应与描述渗透性地层声波传播的Biot-Rosenbaum理论相结合,得到斯通...     

裂缝非达西渗流对气井水力压裂设计的影响

水力压裂技术是低渗透致密气藏增产的主要手段。在水力压裂裂缝中,气体在裂缝内高速流动产生的非达西渗流使裂缝的有效导流能力和裂缝长度大大减小,从而影响了水力压裂井的产能。在考虑气体非达西渗流的基础上,建立了非达西渗流条件下裂缝有效渗透率和裂缝参数的计算方法,研究了非达西渗流对水力压裂设计参数(裂缝长度、宽度)和产能的影响。结果表明,考虑非达西渗流时的水力压裂必须设计比达西渗流条件下更短和更宽的裂缝;由于裂缝非达西渗流的存在,气井的产能也有较大幅度的降低。考虑非达西渗流进行水力压裂设计和计算时,不能直接用流体在多孔介质或裂缝中的真实渗透率来计算水力压裂气井的产量,而必须用非达西有效渗透率。     

重力置换式漏喷同存机理研究

裂缝性地层在钻进过程中经常出现漏喷同存的情况,造成井控困难、井下复杂情况和储层伤害。但是,漏喷同存的机理目前还处于经验描述阶段,缺少基础理论研究和模型描述。针对直井钻遇单条裂缝时由于重力置换而引起的漏喷同存问题,研究了它的发生条件和气液两相流的流动特征,分别建立了气相模型和液相模型,并通过气液分界面将这两个模型耦合起来。模型计算与试验验证表明,对漏失速率和气体溢流量影响最大的因素是缝宽,其次是压差、钻井液流变性能;通过合理调节井筒压力和改善钻井液流变性能可减缓漏失和溢流。建立的模型与实验结果吻合较好,可为实际钻井工程中处理漏喷同存提供一定的理论依据。      

考虑裂缝壁面蚓孔区影响的酸压井产能预测

酸压施工时，酸液在裂缝中流动并沿裂缝壁面滤失形成蚓孔区，酸压后井的产能将受到蚓孔区的影响。因此，考虑裂缝壁面蚓孔区影响的酸压井产能预测研究对于提高酸压效果有着重要的意义。在分析了蚓孔的形成对产能造成的影响基础上，将蚓孔区考虑为双重介质系统，提出了一种新的考虑酸压蚓孔区对产能影响的模型。将地层分为裂缝线性流、改进的双线性流、地层线性流和拟径向流阶段等４个阶段，并建立了相应的渗流数学模型；基于有限导流垂直酸压裂缝井理论，采用 Laplace变换，将蚓孔区双重介质渗流数学模型结合裂缝流动模型、地层线性流模型以及地层拟径向流模型求取了４种流动阶段的井底压力解；分析结果表明，蚓孔区对低渗透油气藏的酸压产能影响明显。采用所建立的二项式酸压产能预测模型分析了裂缝半长、裂缝导流能力、地层压力对产能的影响，并对塔里木油田的实例井进行了产能预测，结果与试井数据接近。     

低渗透井注入桙压降资料试井解释方法

低渗透井产液量很低,压力测试和DS T测试资料往往不能进行试井分析。为正确评价地层参数,提出注入/压降测试,向低渗地层注入高压水,结合停注后井底压力降落数据进行试井分析。由于注水压力过高,往往出现压破地层现象。根据压裂与渗流理论,建立井筒、裂缝流动方程及地层渗流方程,通过点源积分得到井底压力表达式,并对裂缝闭合后形成的椭圆流进行分析,给出考虑注入时间影响的椭圆流等效时间修正关系式。给出一个注入/压降试井资料解释实例,并与 G函数压降分析法解释结果进行比较,结果较为接近。本研究结果也适用于气体注入,但需定义拟压力后再进行试井分析。     

低渗透井注入/压降资料试井解释方法

低渗透井产液量很低,压力测试和DST测试资料往往不能进行试井分析。为正确评价地层参数,提出注入/压降测试,向低渗地层注入高压水,结合停注后井底压力降落数据进行试井分析。由于注水压力过高,往往出现压破地层现象。根据压裂与渗流理论,建立井筒、裂缝流动方程及地层渗流方程,通过点源积分得到井底压力表达式,并对裂缝闭合后形成的椭圆流进行分析,给出考虑注入时间影响的椭圆流等效时间修正关系式。给出一个注入/压降试井资料解释实例,并与G函数压降分析法解释结果进行比较,结果较为接近。本研究结果也适用于气体注入,但需定义拟压力后再进行试井分析。     

酸液在裂缝性碳酸盐岩地层中流动反应时流场、温度场和浓度分布的研究

油气田开发设计中,双重介质地层的流动反应是一个普遍性问题.其中,裂缝性碳酸盐岩油气层的酸化设计计算是生产中急待解决的问题.酸液在裂缝性碳酸岩地层中的渗流反应是在双重介质中非稳态渗流条件下的酸岩反应问题. 本文首先建立酸液在双重介质中流动时的渗流模型,然后应用表面化学反应动力学理论,考虑同离子效应,地层温度和酸岩反应生成热的影响,建立单一裂缝中稳态流动反应时的对流扩散偏微分方程和单一裂缝中酸液稳态流动反应时温度分布模型.然后联立上述三个模型.用稳态逐次替换法求解,给出酸液在裂缝网中的流场,温度场和酸液浓度分布规律.     

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文章首先利用先进的激光刻蚀技术，将岩石的真实裂缝结构刻蚀在光学玻璃板上，制作成可供摄像用的透明微观物理模型, 并加压让气水两相流过微裂缝，观察到气水两相在裂缝性地层中的流动分为三种现象，即水窜、绕流、和卡断现象。在此基础上，建立了气水两相裂缝渗流模型，将气水两相流动分为四个流动阶段，即静止、运动、卡住和卡断阶段。从微观渗流角度出发，利用能量守恒原理详细地分析了裂缝性地层中气水两相渗流机理，证明裂缝性地层中气水两相流动具有不连续性。该过程不能用Vogel方程进行分析计算，同时也说明裂缝性地层中的气水分布与压力分布无关，只与构造形态、水侵特征和产水历史有关。由此我们知道有水气井井底产水具有波动性，不能用井口产水来描述井底产水，从而提高了对裂缝性地层中气水两相渗流特征的认识，可以更好地指导裂缝性地层中有水气井的生产。     

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。     

ZH凹陷硬脆性裂缝油页岩地层坍塌压力研究

硬脆性裂缝油页岩地层钻进易发生井壁坍塌,严重制约页岩油气有效开发.考虑化学势差、水力压差和裂缝渗流对近井带地层压力的影响,建立页岩井周应力分布模型,基于页岩地层裂缝面产状,构建了任一裂缝面产状下剪应力与正应力计算模型,并以裂缝面上剪应力大于摩擦力为含裂缝面页岩地层的破坏准则,形成了含裂缝面页岩地层的流-固-化-热井壁稳...     

多段压裂水平气井紊流产能模拟模型——以塔里木盆地克拉苏气田大北区块为例

模拟预测压裂水平气井产量模型通常未考虑高速非达西流动的影响,特别是进行了多段压裂的水平气井的产能计算更未涉及。为此,将裂缝划分为若干单元,应用点源理论、气体不稳定渗流公式及势叠加原理,考虑N条裂缝同时产生相互干扰条件 t 时刻地层中任一点产生的总压降计算模型,以及高速非达西流动条件对压裂水平气井压后产能的影响,建立了更为完善的模拟预测压裂水平气井产能的新模型。实例模拟计算结果表明：压裂水平气井的产量随着生产时间的增加而逐渐降低且降低的幅度也不断减小;水平气井端部裂缝的产量最高,中部裂缝产量次之,中心裂缝产量最低;水平气井压后生产动态模拟预测新模型为优选高产水平气井横向裂缝数目和裂缝参数、确定合理生产压差提供了更准确的手段。     

裂缝性页岩气藏渗流特征与压力动态分析

为研究页岩气直井压裂后的复杂渗流机理,采用分形理论来表征裂缝的发育特征,结合页岩气的解吸和扩散等流动特征,建立了页岩气分形气藏压裂直井的三线性流模型,求得了考虑井筒存储和表皮效应的压裂直井的拉普拉斯空间解析解,通过数值反演得到了其数值解;分析了页岩气解吸、天然裂缝发育情况等因素对压力曲线的影响。计算结果表明：井筒储集系数影响曲线的早期续流段;人工裂缝导流能力不仅影响人工裂缝的线性流动阶段,同时还影响天然裂缝的线性流动阶段;串流系数影响压力导数曲线“下凹”时间;弹性储容比和解吸系数决定压力导数曲线“下凹”深浅;分形维数影响地层双线性流动。最后验证了模型的可靠性。     

压裂井组非线性渗流模型求解

精细描述低渗透油藏中流体流速与与压力梯度的非线性关系,是准确计算低渗透油藏压裂井组产量的基础。为此,在描述低渗透油藏非线性渗流特征的基础上,建立了低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型,该模型根据渗流特征将渗流过程分为非线性渗流阶段和拟线性渗流阶段进行计算。利用Taylor展开对非线性数学模型进行线性化处理,建立了有限差分方程组,并编制了计算机求解程序。算例分析表明:采用非线性数学模型计算出的地层中压力和饱和度的分布符合地层实际情况;五点法井网压裂井组注水井的裂缝导流能力会随着裂缝闭合而降低,注水效果变差,导致油井产量降低。研究结果表明,低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型可以较准确地描述低渗透油藏中流体流速与压力梯度的非线性关系,为准确计算低渗透油藏压裂井组产量奠定基础,为低渗透油藏注水开发提供指导。      

页岩气藏体积压裂水平井产能有限元数值模拟

考虑到压裂过程中的多重复合作用,将压后页岩储层分为支撑主裂缝、缝网波及区与未压裂区。考虑基岩纳米孔隙中气体吸附与解吸、Knudsen扩散、滑脱流、黏性流,以及水压诱导裂缝应力敏感效应,建立了页岩气藏体积压裂生产动态模拟的物理模型和渗流数学模型。结合Galerkin有限元方法,对基质和裂缝渗流方程进行空间上的离散,推导了三角形单元有限元数值模型,给出了压裂水平井二维渗流场内、外边界条件和水力裂缝处理方法,对时间域采用向后差分,最后顺序求解裂缝和基质压力方程,模拟了页岩气藏体积压裂水平井生产动态和压力场分布。该研究为页岩气储层体积压裂产能评价提供了理论模型,对于有限元法模拟双重介质渗流场和产能预测具有现实意义。     

苏里格低渗气田压裂井拟稳态期产量预测方法

目前气井压裂后产量动态预测的计算模型大多是针对稳态渗流或者是无限大地层的不稳态渗流过程,很少涉及普遍存在的拟稳态流动期间产量动态预测方法。为此,根据压裂气井地层中气体的渗流过程,首先基于边界控制的镜像反映原理所推导出的拟稳态流期间,气层中存在一条有限导流能力垂直裂缝井的无量纲压力解的通用表达式,提出了压裂气井拟稳态流动期的产量动态预测方法,然后给出矩形封闭性气层拟稳态流开始出现时间的确定方法。计算结果表明:苏里格低渗气田压裂井投产2~4个月即进入边界控制的拟稳态流动期,150 m合理的裂缝单翼长度所需要的导流能力大约为30 D·cm。本文所提出的产量动态预测方法也可用来优化其他低渗气田的压裂裂缝参数和施工规模。     

确定压裂裂缝部分闭合的现代产量递减分析方法及应用

现有的压裂井产量递减分析商业软件中没有考虑压裂缝闭合对油气产量的影响,所解释的压裂井裂缝长度远小于实际压裂缝长度。基于压裂井裂缝部分闭合和裂缝流量不均匀特征,建立了考虑裂缝部分闭合的压裂井产量递减模型,通过Newman乘积、空间变换与数值反演得到压裂井不稳定产量解,绘制了产量递减理论图版。与常规压裂井产量递减模型对比发现:新模型由于考虑了闭合裂缝的影响,不稳定流阶段产量递减速率比常规递减模型降低30%~50%;进入边界控制流阶段后,两种模型的曲线大致重合;当裂缝部分闭合长度增大时,递减速率降低的幅度也将变大。新模型在苏里格、大牛地等致密气藏的压裂井产量递减分析中拟合效果较常规递减模型好,解释得到的远井段闭合裂缝长度可以用来预测裂缝部分闭合对压裂井产量的影响。     

基于椭圆流模型的变形介质油藏产能研究

考虑启动压力梯度和介质变形系数的影响,建立了低渗透油藏垂直裂缝井椭圆流模型。根据此模型可得到不同介质变形系数条件下采油指数一生产压差曲线。计算结果表明：随着生产压差的增大,采油指数也逐渐增大,到达最佳生产压差后,采油指数将随着生产压差的增大而降低;随着介质变形系数的增大,采油指数降低的幅度也随之增大。