碳酸盐岩缝洞型储层酸化的数值模拟研究

酸化是碳酸盐岩储层地质改造的主要施工工艺,厘清碳酸盐岩储层酸化机理对于提升酸化整体效果具有重要意义。限于缝洞在储层中的准确刻画,目前的研究集中于碳酸盐岩无缝洞型储层的酸化研究。为此,基于数值模拟手段,建立缝洞刻画算法,采用双尺度连续模型,研究了不同注入速度、酸浓度及表面化学反应速率等因素对酸化过程中蚓孔形成及发育的影响机理。发现：缝洞型油藏的酸蚀蚓孔过程受缝和洞共同影响,采用普通油藏进行酸化数值模拟的研究会高估缝洞型油藏酸化行为中的溶蚀量及溶蚀贯通储层的时间。随着酸浓度的增大,碳酸盐岩溶蚀量由5.7%增大为7%;注入速度的增大将影响碳酸盐岩酸蚀形态,且酸化影响范围和次生蚓孔发育数量均不断增多;酸的表面化学反应速率不是影响碳酸盐岩酸化行为的主要原因。     

基于碳酸盐岩缝洞系统的孔网模型构建与流动模拟研究

针对缝洞发育丰富的碳酸盐岩介质,基于孔隙网络构建理论,构建了两种不同的孔隙网络模型,并基于能量守恒与达西公式分别对两种模型进行流动模拟,通过与基于数字岩心流动模拟的结果对比,表明目前两种主要孔网建模的方法均不能准确描述缝洞特征显著的碳酸盐岩介质,但由于基于中轴线法构建的孔网中会产生数量众多的孔隙与吼道,因此该方法可以被用来表征缝洞介质,但需要从缝洞系统特征入手对其加以改进,以期在未来可以准确的描述缝洞型介质。     

塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油藏开发对策研究

缝洞型油藏储层类型多样,非均质性严重,油气水关系复杂,给这类油藏的开发带来了很大困难。应用数值模拟方法对缝洞型油藏的开发规律进行了研究,分析了不同类型油藏井型、水体能量、开采速度、开发方式对开发效果的影响,结果表明：无底水存在的单缝洞模式适合采用直井开发,而有水体的单缝洞情形更适合用水平井进行开发。结合塔里木盆地碳酸盐岩油藏注水的成功实例确立了注水吞吐等主要的开发技术对策,为此类油气藏的开发提供了理论依据。     

斜井井筒附近水力裂缝空间转向模型研究

在斜井井筒附近应力场分布复杂，往往造成水力裂缝转向。基于最大拉伸应力准则和拉格朗日极值法，建立了斜井井筒附近水力裂缝空间转向模型，用于分析三向地应力和井筒内压作用下斜井井筒水力裂缝的起裂位置和扩展形状。根据此模型，编制了数值计算程序。对长、宽、厚均为300mm的岩石试样在真三轴水力压裂模拟装置上进行了物理模拟，模型计算结果与物理模拟结果基本一致。模拟计算和物理试验结果表明，斜井井筒附近确实存在水力压裂裂缝空间转向的现象。斜井井筒附近水力裂缝的空间转向大致发生在3倍于井简直径的范围内。     

塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油藏开发特征

探讨塔里木盆地碳酸盐岩缝洞型油藏的开发动态特征.通过储层研究,储集体主要以溶蚀孔洞、裂缝为主.依据地震反射特征将地震反射类型分为深串、浅串、整体串、片状反射、杂乱反射;结合塔里木油田生产特征及地震反射特征,分析了研究区的产液能力特征、产量递减规律、含水变化及出水类型、油藏天然能量.结果表明区块的产能主要来自于深串和整体串,单井衰竭式开采产量递减快不能维持稳产;油井出水类型以缓慢型和台阶型为主,且构造位置对出水特征影响明显,暴性水淹型都处在构造边部位;整体天然能量不充足,少数井具有一定能量与含水分析结果一致.该区生产状况一般,需进一步开展研究完善开发方案.     

碳酸盐岩缝洞型气藏的水平井动态预测模型

碳酸盐岩缝洞型油气藏具有特殊的储集类型和特征,其渗流特征不同于砂岩油气藏,该类油气藏的动态预测研究不能采用砂岩油气藏的渗流理论。基于稳定渗流理论,从缝洞型油气藏的储量计算方法和物质平衡方程为出发点,结合产能方程和井筒压降方程,推导建立了碳酸盐岩缝洞型气藏-水平井井筒的耦合动态预测模型。研究了考虑井筒压降和不考虑井筒压降的2种情况的碳酸盐岩缝洞型气藏的动态特征。研究结果表明:在生产初期,各条酸蚀缝产量和累产量及各个缝洞体系的地层压力下降速度快,后期下降变缓;与不考虑井筒压降情况下相比,考虑井筒压降情况下的各个缝洞体系的地层压力下降速度慢,各条酸蚀缝的产量和累产量小。     

单缝单洞缝洞型碳酸盐岩底水油藏弹性开采机理研究

单缝单洞底水体系是一种简单的缝洞模式,但对于探索缝洞型底水油藏的开采机理和开发规律至关重要.结合流体在裂缝中的运动规律和液体弹性膨胀理论,建立了单缝单洞底水缝洞油藏弹性开采时油水两相流动的数学模型,用数值方法求解揭示了油水流动规律,得到了产油量、产水量、含水率和采出程度随时间的变化规律,以及含水率与采出程度关系曲线.单缝单洞缝洞型碳酸盐岩底水油藏弹性开采的含水率与采出程度关系曲线特征为凸型,见水后含水上升很快.     

串珠状缝洞型碳酸盐岩储层压力变化特征研究

目前的缝洞型碳酸盐岩储层模型建立主要以多重介质、渗流、管流或渗-管流结合等理论为基础,但是当储层内具有大尺度溶洞时,多重介质、渗流理论不能准确表征宏观缝洞储集体。当储层内具有大开度裂缝时,其内部流体流动特征与平板流特征更为接近。因此,需要建立以裂缝平板流与宏观非均质性理论为基础的储层模型。根据气体物质守恒方程与流体力学方程,推导了更接近于真实大型裂缝中气体流动特征的平板流动模型,建立了串珠状缝洞型碳酸盐岩气藏储层的宏观非均质数学模型,并通过数值方法求解出该模型定产量生产时井底压力与各溶洞压力数据。绘制出了溶洞压力导数半对数曲线和井底压力双对数曲线。压力导数双对数曲线可以分为4段：井筒储集反应段、裂缝反应阶段、溶洞反应阶段和边界反应阶段。随后,分别研究了各类缝洞参数对压力导数双对数曲线形态特征的影响。研究表明,不同的缝洞参数会影响压力导数双对数曲线上相应阶段的形态特征。     

缝洞型碳酸盐岩裂缝扩展分析

针对缝洞型碳酸盐岩水力裂缝转向问题,基于多孔介质流-固耦合基本方程和损伤力学基本理论,建立了缝洞型碳酸盐岩储层的裂缝扩展有限元模型并进行模拟分析,模拟发现：（1）水力裂缝遇到天然裂缝,逼近角越大,水力裂缝转向的极限水平主应力差越小;天然裂缝长度越长,极限水平主应力差越大。（2）水力裂缝遇到缝洞体,溶洞宽度越大,水力裂缝沿转向的极限水平主应力差越大;天然裂缝的逼近角越大,极限水平主应力差越小。（3）压裂裂缝遇到天然裂缝转向后,转向后的裂缝的宽度变小;水力裂缝遇到溶洞,裂缝总体宽度急剧下降。     

塔河油田岩溶型碳酸盐岩缝洞结构研究

塔北隆起奥陶系碳酸盐岩经过上亿年的岩溶作用形成了纵横交错的溶洞和裂缝,成为复杂的储集体,位于该隆起中心部位的塔河油田就是在这样的储集体内发现了上十亿吨的石油储量。针对缝洞成因及其空间展布问题,通过对现代岩溶和古岩溶的地质考察,精细分析研究区地质、测井和地震等资料,提出表层岩溶带、渗流岩溶带和径流岩溶带划分方案,并且定义出每个岩溶带缝洞成因类型及其发育特征,建立缝洞结构模式;同时分析不同岩溶带缝洞充填物性质,为岩溶型碳酸盐岩储集空间描述和预测提供了理论依据。     

射孔角度对水力压裂裂纹扩展影响数值模拟

应用真实破裂过程分析系统RFPA2D20渗流版本,从细观力学角度出发,以赋予材料非均匀性为特点,采用有限元计算方法,通过创建渗流-应力-损伤耦合模型,模拟分析了不同射孔角度条件下的非均质岩体在孔隙水压力作用下的水压致裂过程.模拟分析结果表明,无论射孔角度如何变化,裂纹的发展方向始终趋向最大主应力方向;随着射孔角度的增加,逐渐形成双翼型转向裂纹,射孔方位角越大,裂纹的转向越明显,转向距离越大;0°~30°为最佳射孔方位角.数值模拟结果与实验结果相一致.     

岩体水力压裂应力-渗流耦合近场动力学模拟

裂隙岩体应力-渗流耦合机制是油气开采、地应力测量与地质灾害防控等岩土工程活动的理论基础。基于近场动力学非局部作用思想提出了物质点双重覆盖理论模型,通过将近场动力学在模拟固体材料变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,采用“混合”时间积分方案,构建了流体压力驱动条件下裂隙岩体应力-渗流耦合的常规态型近场动力学模拟方法,并将其应用于空心圆柱体注水试验模拟,揭示了水力裂隙起裂、扩展和贯通的作用机制,通过与室内试验及传统数值方法计算结果对比验证了模拟方法的有效性。模拟结果显示,空心圆柱体注水试验过程中岩体的变形和破坏完全是由水力驱动的,水力裂隙的产生是随机的,不需要指定裂隙扩展路径,并且水力压裂过程中致使试件破裂的能量存在积蓄-释放过程,应用近场动力学方法可以较好地捕捉该现象。     

碳酸盐岩油藏岩石分类方法研究

岩石分类是碳酸盐岩油藏描述和为油藏模拟建立地质模型必须考虑的步骤。应用取心井岩心样品的孔隙度、渗透率和毛管压力数据,采用Winland R35方法划分了国外某碳酸盐岩油藏的岩石类型。实验结果和计算结果对比表明,WinlandR35方法预测的孔喉大小较为合理,采用该方法划分的岩石类型相渗曲线和毛管压力曲线具有相似性。研究结果可以应用于建立基于岩石类型控制的三维地质模型。     

不同围压下岩石破坏全过程数值模拟

虚内键模型认为固体材料在细观上是由离散的质量微粒组成,质量微粒之间由虚内键连接,通过虚内键之间特定的连接法则和相互作用推导出了材料的宏观本构方程并将破坏准则嵌入到了本构方程中.采用Monte-Carlo方法来描述岩石材料的非均质性,并假定微元强度服从Weibull分布,通过虚内键的密度或刚度演化,再现了不同围压下岩石破坏全过程.根据数值模拟结果,利用最小二乘法的线性拟合,得出了岩石强度随围压变化的表达式.     

地应力及射孔参数对水力压裂影响的研究进展

介绍了国内外近年来地应力及射孔参数对水力压裂影响方面的理论和实验研究进展,主要包括任意方位和井斜角下井眼壁面地应力分布、地应力与裂缝走向的关系、射孔方位及间距对裂缝起裂及发展的影响、其他参数(压裂液粘度、排量等)对压裂效果的影响等研究成果,指出了目前研究中存在的不足,并对未来研究方向进行了分析与展望。     

地应力及射孔参数对水力压裂影响的研究进展

介绍了国内外近年来地应力及射孔参数对水力压裂影响方面的理论和实验研究进展，主要包括任意方位和井斜角下井眼壁面地应力分布、地应力与裂缝走向的关系、射孔方位及间距对裂缝起裂及发展的影响、其他参数（压裂液粘度、排量等）对压裂效果的影响等研究成果，指出了目前研究中存在的不足，并对未来研究方向进行了分析与展望。     

水压致裂作用下岩体参数对裂纹扩展影响的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统RFPA2D20-Flow,以赋予材料非均匀性为特点,采用有限元计算方法,创建渗流-应力-损伤耦合模型.模拟分析了不同层理角度及不同岩石强度的非均质层理岩体在孔隙水压力作用下的水压致裂过程,描述了这两种岩体参数对拉伸裂缝萌生及扩展的影响趋势.模拟分析结果表明,层理角度和岩石强度对水压致裂作用下层理岩体裂纹扩展模式及岩体稳定性的影响是不可忽略的;随着层理角度的增加,最大主应力及层理弱面分别对压裂裂纹的萌生和扩展起主要控制作用;在同一层理角度条件下,随着岩石强度的减小,层理岩体的稳定性降低,其破裂模式亦产生较大的变化.     

新疆柯坪地区碳酸盐岩对构造裂缝发育的影响

针对柯坪大湾沟地区白云岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩4种碳酸盐岩, 选取4个剖面, 对其构造裂缝发育情况进行统计分析。结果表明, 裂缝面密度强度由大到小依次为白云岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩, 即在相同构造环境下, 白云岩最容易产生构造裂缝。同时发现质纯粒粗的碳酸盐岩(如颗粒灰岩)相对脆性大, 比泥质细粒的碳酸盐岩(如颗粒泥晶灰岩)更易发育构造裂缝。最后对碳酸盐岩裂缝面密度与岩石力学参数之间的关系进行了探讨。     

压裂中顶底板对缝高控制作用的数值模拟研究

裂缝在缝高方向的延伸会导致裂缝有效长度的降低,影响压裂效果;也可能直接穿过水层,造成压裂施工的失败。因此,基于FEPG有限元平台,利用网格开裂技术,开展了煤层气井压裂数值模拟研究,对垂向裂缝起裂、扩展及穿层的全过程进行分析。数值模拟结果表明:煤层气井压裂过程中,控制裂缝是否向隔层扩展主要取决于作业的净压力与隔层水平地应力差之间的关系;与储集层岩石力学性质相比,储集层的地应力剖面是影响裂缝垂向扩展范围的主要因素;T型缝、工型缝等复杂缝是由储集层的岩石力学性质和地应力共同作用的结果。这对于提高现场煤层气井水力压裂的效果具有重要的指导意义。     

碳酸盐岩酸蚀裂缝渗流-传热特性

充分认识流体在碳酸盐岩酸蚀裂隙面上的渗流传热特性,实现地热能的可持续开发利用是十分必要的。针对碳酸盐岩热储非均质性和缝洞发育的突出特点,采用自主研发的实时高温常规三轴试验系统,能够真实模拟岩石裂隙的真实对流换热过程。采用试验和模拟相结合的方法,进行了碳酸盐岩裂缝渗流传热耦合机理研究。结果显示,裂缝表面进行非均匀性溶蚀,形成一条具有导流能力的人工裂缝,达到改善流体渗流条件的目的;在温度一定的条件下,对流换热系数增幅与流量、压强呈正相关;采用COMSOL Multiphysics软件对碳酸盐岩单裂隙渗流传热过程进行了模拟计算,开展了实际热储层环境条件下对流换热仿真分析,实验结果验证了数值模拟的正确性与可靠性,获得了储层温度场的演化规律。