致密油藏缝网压裂产量数值模拟

缝网压裂是致密油藏开发的重要技术手段。考虑致密油藏压裂缝网系统中基质、天然裂缝、压裂裂缝具有的显著多尺度特征,将致密油藏视为由均匀各向同性基质系统和裂缝系统组成且为同一空间中复合的两个彼此独立又相互联系的水动力场,分别针对裂缝系统和基质系统建立达西渗流数学模型,采用局部网格加密和等效渗流原则求得数值解,实现了致密油藏正交裂缝网络模式下的缝网压裂生产模拟。缝网压裂与常规双翼缝压裂动态对比表明:压裂后二者累计产量虽均随储层基质渗透率、人工裂缝长度增加而增加,但缝网压裂的增产效果更显著;致密油藏缝网压裂能极大地提高单井产量。研究方法为优化压裂裂缝参数提供了手段。     

基于改造模式的致密油藏体积压裂水平井动态分析

针对致密油藏水平井体积压裂存在不同缝网改造模式的特点,考虑具有基质-天然裂缝双重孔隙和基于离散裂缝模型的缝网改造系统流动特征,建立了致密油藏体积压裂水平井不稳定渗流数学模型,利用Galerkin加权余量有限元方法对模型进行了数值求解,并与Zerzar解析模型对比验证了该算法的正确性,指出了双孔双渗与双孔单渗模型流动形态的差异,揭示了致密油藏体积压裂水平井不稳定压力及产能特征。研究结果表明:双孔双渗情况下水平井井底压降明显变缓,地层线性流不再出现,且压力较快传播至油藏边界;体积压裂水平井初期产量较高,但递减较快,不同改造模式下水平井中期渗流阶段压力及产量的差异明显,各压裂段无间隙无重叠的缝网改造模式对提高单井产量较为有利。     

致密油藏体积压裂建模理论与方法

致密油藏储层渗透率低,地层流体向裂缝渗流受到限制,常规压裂增产幅度不高.而采用体积压裂,“打碎”储集层,形成复杂缝网,可实现裂缝与油藏的接触面积和体积最大.为有效描述致密油藏体积压裂,采用双渗模型模拟SRV区域,然后用对数网格步长加密,分别描述天然裂缝、人工缝网、基质系统.采用Latin Hypercube方法,对模型进行敏感性分析,找出了影响产油量和产水量的敏感性因子并进行排序.采用DECE方法,通过多次自动历史拟合反推人工缝网和天然裂缝参数.最后通过Petrel软件建立基质模型,作为双渗模型的基质系统,历史拟合反推得到的裂缝参数作为裂缝系统,建立完整的双渗模型,并进行生产预测,证明了致密油藏体积压裂采用此建模方法的可行性.     

基于页岩油水两相渗流特性的油井产能模拟研究

页岩孔隙结构及固液相互作用复杂，其微观渗流特性加大了页岩油产能预测的难度。为准确评价体积压裂后多尺度孔隙结构发育的页岩油藏产能，基于页岩储层油水两相相渗计算方法和嵌入式离散裂缝模型，考虑页岩真实孔隙结构作用下的微观油水两相渗流特性，形成了考虑页岩体积压裂页岩油藏产能的数值模拟方法。基于页岩储层孔径分布计算油水相渗曲线，结合页岩油藏压裂/生产流程，开展了页岩油藏压裂液空间分布以及油井产能评价模拟分析。结果表明，不同孔径分布下的页岩油水两相相渗曲线存在差异，压裂液主要分布在压裂裂缝、与其相连的天然裂缝以及其周边基质中，在闷井过程中裂缝内压裂液逐渐渗吸进入基质并置换基质中原油，经体积压裂可实现改造区域的整体动用。研究结果可以从微观油水两相渗流特性与宏观产能评价角度为页岩油藏高效开发提供技术支撑。     

利用径向积边界元方法计算动态逆向渗吸累积采收率

在开采超低渗透或致密油藏的过程中,水平井井筒周围会形成复杂的缝网,缝网将油藏分割成不同形状的基质块,当压裂液或者水在裂缝中流动时会与基质块大面积接触,在毛管压力作用下发生以动态逆向渗吸为主导的传质现象。为了准确描述针对任意形状基质块的动态逆向渗吸作用,利用基于边界元和径向积分理论的径向积边界元方法,建立适用于逆向渗吸的数学模型,通过与差分方法数值模拟结果和实验数据以及解析解进行对比,验证了所建渗吸模型的正确性,同时说明了径向积边界元方法适用于复杂形状基质块逆向渗吸累积采收率的计算;相对于差分方法,径向积边界元方法不用在基质块内部空间划分网格,使得动态逆向渗吸累积采收率的计算过程变得简单高效并且切合实际。     

致密油储层基质块渗流特征

高效开发致密油藏需要分段多簇水平井体积压裂技术,以形成网络裂缝。压裂后的致密油藏为基质-裂缝双重孔隙介质,渗流过程复杂。由于缝网的复杂性及表述的困难性,导致产能模拟的不确定性。为此文中由易到难,先以一个基质块为研究对象,研究存在启动压力梯度的致密储层压裂后流体从基质块向裂缝的流动;再在一个基质块内建立考虑启动压力梯度的三维渗流模型,并给定不同的边界条件描述基质块衰竭开采的过程,利用有限差分方法建立隐式压力并求解模型。通过选取地质及流体参数进行实例计算,得到不同生产时间、不同启动压力梯度、不同基质块尺寸下的基质块压力分布、日产量、累计产量、可动用体积百分比、采收率等关系,定量地认识了一个基质块的渗流参数,为致密油储层渗流特征研究打下基础。     

中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。     

致密油藏体积压裂水平井半解析渗流模型

由于非常规油藏特殊地质条件,导致在进行大规模水力压裂过程中形成了复杂的裂缝网络,复杂缝网的出现导致油藏渗流规律发生变化。基于体积源函数在准确描述复杂缝网形态的基础上,考虑复杂缝网内渗透率,建立了致密油藏体积压裂水平井半解析渗流模型,模型结果的正确性得到了油藏数值模拟的验证。计算结果表明,含有复杂缝网的油藏渗流过程可以分为6 个流动阶段:线性流、供给流动、过渡流、双径向流、晚期径向流以及边界控制流动。缝网渗透率主要影响早期线性流和供给流动,次生裂缝渗透率对供给流动影响较大;过渡流、双径向流以及晚期径向流动受复杂缝网几何尺寸影响较大。该模型为预测体积压裂水平井的产能、认识体积压裂水平井渗流规律以及评价体积压裂效果提供了一种非常有用的方法。     

致密油藏缝网压裂模式的渗透率界限

缝网压裂技术在近期非常规储层改造中取得重要进展,已经得到形成裂缝网络的力学控制条件。针对双重介质致密油藏、采用EQ-LGR方法描述压裂裂缝网络系统建立离散正交缝网数值模型;忽略致密油藏中吸附作用、高速非达西渗流影响和裂缝导流能力变化,模拟不同地层渗透率下实施缝网压裂和常规压裂时的增产效果和裂缝网络对压裂产能的贡献。缝网压裂的增产效果始终高于常规压裂,且致密油藏中缝网压裂后单井产量增加更显著;而相对高渗储层实施缝网压裂与常规压裂的效果较为接近。考虑实施常规压裂更能降低成本和风险,首次明确提出实施缝网压裂的临界渗透率为1.00×10~(-3)μm~2。研究成果不仅为优化压裂裂缝参数提供了手段,也为优选压裂工艺提供了理论依据。     

致密油藏长缝压裂直井基质-裂缝耦合流动模型

致密油藏长缝压裂压力动态和产量变化规律目前尚未明确,开发方案设计缺少理论模型指导。针对长缝压裂基质-裂缝复合流动问题,建立了考虑储层启动压力梯度、裂缝内高速非达西渗流影响的长缝压裂直井基质-裂缝复合流动模型,并运用Laplace变换、点源函数、Stehest数值反演等方法进行求解,明确了致密油藏长缝压裂井压力响应特征和影响因素。研究结果表明,无因次压力及压力导数随启动压力梯度的增加而增大,但启动压力梯度对无因次压力及压力导数的前期影响较小,后期影响较大;非达西渗流系数对无因次压力及压力导数曲线的前期影响较大,随着非达西渗流系数的增大,无因次压力及压力导数增大;裂缝中非达西渗流系数越大,压裂井的产量越低,且压裂井的最佳裂缝半长越小。研究成果为致密油藏长缝压裂方案设计、试井分析等工作提供理论指导。     

基于缝网扩展模拟的致密储层体积压裂水平井产能贡献分析

针对致密储层体积压裂缝网扩展预测和多重孔隙介质耦合流动模拟难度大的问题,开展了基于体积压裂裂缝扩展机理的致密储层流体流动规律研究,建立了多重介质不稳定渗流数学模型和多裂缝互相干扰条件下的压裂裂缝网络扩展模型,并采用有限单元法求解.以鄂尔多斯盆地致密油为例进行生产模拟,分析致密油藏体积压裂水平井不同孔隙介质产量贡献程度....     

天然裂缝性油藏渗吸规律

为了研究渗吸作用对天然裂缝性油藏的影响,改善该类油藏的开发效果,以数值模拟为手段,通过建立概念地质模型,以静态和动态2种方式研究了毛细管压力、孔隙均匀程度、相渗曲线、基质和裂缝渗透率、原油黏度和基质含油饱和度对基质渗吸速度的影响,并在静态下对相关参数进行了公式拟合.静态下,渗吸速度与毛细管压力、基质渗透率、残余油饱和度、束缚水饱和度下的油相相对渗透率呈直线关系,与束缚水饱和度呈指数关系,与原油黏度呈幂指数关系;动态下,对于不同润湿性的油藏提出了不同的开发方式.     

一种确定低渗透油藏启动压力梯度的新方法

原油中的表面活性组分在多孔介质的孔道壁面上吸附形成了边界层,从而使得低渗透油藏的启动压力梯度远大于中高渗油藏的启动压力梯度。首先分析了边界层的形成及影响因素,然后建立一个孔隙网络模型来进行渗流模拟。通过在孔道中引入边界层,可以利用孔隙级网络模型作出压力梯度与渗流速度之间的关系曲线,即渗流曲线。由渗流曲线便可进一步确定启动压力梯度。该方法首次在确定启动压力梯度时直接考虑了边界层的影响,而且将孔隙级网络模型的应用进一步扩展到了低渗透油藏。     

考虑渗吸和驱替的致密油藏体积改造实验及多尺度模拟

矿场试验表明,压裂后不立即放喷,依靠焖井过程的驱替和渗吸可置换小孔隙内的原油,提高原油采出程度。为探索该过程机理,进行了实验和模拟研究。首先,带压渗吸实验,模拟裂缝壁面在驱替压差和毛管力共同作用下的渗吸行为,无因次时间中加入驱替项（Δp）,对实验结果进行归一化处理;其次,建立基于CT 扫描的孔隙尺度模型,通过致密岩心采收率拟合, 获得驱替、渗吸的相渗和毛管压力;最后,在油藏尺度,分别赋予基质和裂缝不同的相渗和毛管压力,模拟矿场实际油水流动。结果表明:带压渗吸采收率明显高于自发渗吸采收率,提高幅度10%~15%;无因次时间中加入驱替项,可对实验结果进行较好的归一化;调整微观孔隙结构如孔道/ 喉道半径、孔喉比、配位数等参数可以实现渗吸采收率的拟合;油藏尺度对基质/ 裂缝以及渗吸/ 驱替的划分,可准确反映开采初期含水率变化。     

页岩油水平井压裂渗吸驱油数值模拟研究

为了提高压裂页岩油水平井产量预测精度、优化闷井时间及压裂液用量等参数,建立了一种考虑压裂液注入、闷井渗吸及开井生产的压裂页岩油水平井油水两相渗流数学模型,利用控制体积有限元法求其数值解,模拟了渗吸作用下基质–裂缝油水置换的过程,获得了油水压力场、速度场、产量及含水率的动态变化。分析了压裂渗吸驱油特征,优化了闷井时间和压裂液用量,并研究了基质渗透率和缝网复杂程度对渗吸驱油的影响。研究结果表明:毛细管力越大,闷井时间越长,则含水率越低,渗吸增产作用越明显;压裂液用量增加能够提高渗吸驱油产量,但同时会引起含水率升高,可通过含水率和产量增幅确定压裂液合理的用量;最优闷井时间受毛细管力、基质渗透率和缝网复杂程度的影响,其中毛细管力和基质渗透率决定了渗吸速度,而缝网复杂程度决定了渗吸面积。所建立的渗吸油水两相渗流模型可为页岩油水平井压裂优化设计提供依据。      

低渗致密油藏水平井缝网压裂裂缝参数优化

水平井缝网压裂在提高低渗致密油藏水平井产能、延长稳产时间方面发挥了重要作用。目前,针对低渗致密油藏缝网压裂裂缝参数优化的研究还很少,且普遍没有考虑储层的低渗特点。为此,文中考虑了启动压力梯度和井筒摩阻的影响,采用Eclipse数值模拟工具,建立了缝网压裂的模型;并运用正交试验设计优化思路,以黄陵长6浅层低渗透致密储层为基础,开展了水平井缝网压裂裂缝参数优化研究;分析了缝网特征对缝网压裂改造效果的影响,为缝网压裂裂缝参数优化提供了一套完整思路。黄陵地区现场应用了11口井,均取得了良好效果,为低渗致密油藏水平井缝网压裂设计提供了有效指导。     

压裂液对致密油储层人工裂缝渗透率的影响分析

对于致密油储层来说,目前国内外对其开采主要是通过压裂形成人工裂缝增加储层的渗流能力,提高原油产量。然而在压裂施工的过程中势必会造成压裂液对地层的伤害及对支撑裂缝导流能力的伤害。弄清压裂液对人工裂缝渗透率的影响因素,对于提高致密油储层压裂改造效果及提高原油产量有着重要的意义。本文是针对致密油储层的真实岩心人工裂缝,进行室内试验研究,主要从压裂液破胶液对人工裂缝的伤害出发,研究了破胶液对人工裂缝的伤害及对渗透率的影响,支撑剂的分布对人工裂缝渗透率的影响及破胶液对支撑剂分布的影响等几个方面进行了系统的研究。并得出了影响人工裂缝渗透率的主要因素是裂缝断面粗糙度、支撑剂的运移及裂缝表面的性质等。