基于格子Boltzmann方法的3D数字岩心渗流特征分析

页岩气储层物性差、各向异性突出且孔隙结构存在多尺度特性,内部流动非常复杂,由于纳米孔隙的存在,宏观连续理论不适用。基于页岩二维扫描电镜图片和计算机处理技术,采用随机生长方法分别重建大孔隙和小孔隙的三维数字岩心,将大孔隙和小孔隙初始模型组合在一起构成多尺度的页岩气储层三维数字岩心组合模型,在此基础上,应用格子Boltzmann方法研究不同尺度孔隙的渗流行为。四参数随机方法重建的图像能较好体现原图的性质,储层的孔隙结构特征对其渗透率具有重要影响,渗透率随着孔隙度的增大而增大,组合模型数字岩心的渗透率大于大孔隙数字岩心和小孔隙数字岩心的渗透率,并且大于二者的总和,说明小孔隙的存在可以极大提高储层连通性。     

射孔相位对水平井简变质量流压降影响规律

根据相似原理设计的小尺寸水平井筒模拟实验井段不能够同时实现几何相似、运动相似和动力相似,所以小尺寸模拟实验井段与水平井筒实际生产情况存在一定偏差.为了能够真实地反映水平井筒实际生产情况,实验采用外径139.7 mm壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒,设计了3种射孔相位角,主流雷诺数为1 000～20 000,壁面注入比为0.01％ ～ 10％.实验研究了射孔相位角对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律,同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律.研究结果表明:随着射孔相位角增大,壁面摩擦压降和总压降增大,混合压降减小;随着壁面注入比的增加,混合压降和加速度压降均增加.     

抗温耐盐滑溜水压裂液用聚合物合成研究

滑溜水体积压裂技术是现阶段西部油田高温致密碳酸盐岩储层开发的重要技术之一,可提高改造效果。但西部油田现阶段现场施工时,使用高矿化度地下水配液,同时地层高温,导致常规滑溜水降阻剂性能严重下降。因此,有必要开发针对性的高性能聚合物降阻剂。通过对压裂液添加剂的优选,采用亲水单体与抗温耐盐单体中的一种或者几种进行自由基水溶液共聚,并对新合成的聚合物采用红外光谱分析、核磁共振分析等方法,优选得到较适合的改性单体及用量,开发了一种抗温效果好(140℃)、高矿化度条件下(10×104 mg/L)溶解速度快、降阻性能优异(降阻率70%)、地层伤害低、返排液处理简单的新型抗温耐盐型滑溜水压裂液体系,为超深碳酸盐岩的开发奠定理论基础,并提供技术支持。     

基于有序聚类的水平井AICD控水完井分段方法

目前水平井分段完井时主要依靠现场经验进行分段,尚未形成完善的分段方法,制约了控水完井技术的应用。为此,基于有序聚类方法,结合水平井筒流入剖面,以延长无水采油期和提高累计产油量为目标,建立了水平井AICD控水完井分段方法。模拟分析某非均质底水油藏发现:在水平井配产2 000 m3/d的情况下,与均匀分段和按测井渗透率分布非均匀分段2种AICD完井方案相比,该分段方法对应的无水采油期分别为延长了0.86 d和缩短了1.76 d,累计产油量分别提高了0.20×104 m3和0.11×104 m3;与射孔完井相比,无水采油期延长了17.88 d,累计产油量提高了4.48×104 m3。渤海油田某底水油藏现场试验结果表明,该分段方法能够解决水平井底水锥进问题,提高累计产油量。该分段方法进一步丰富了水平井控水完井分段理论,为水平井AICD控水完井技术的推广应用提供了支撑。      

水平井滑套完井管柱井筒压降预测方法与应用

为解决滑套完井管柱水平井流入动态预测难题,基于自主研制的生产井筒流动物理模拟装置,开展了不同井筒主流和孔眼入流条件下滑套完井管柱井筒内的油、水单液相流动测试,建立滑套完井管柱井筒水力摩阻系数计算式与压降方程,研究井筒压降分布与流入动态特征的关系,并在番禺油田进行应用。结果表明：对于滑套完井管柱,滑套开孔、孔眼入流产生的附加阻力远大于滑套开度,约占总压降的10%～70%;在层流条件下,滑套开孔和孔眼入流对井筒主流都起阻碍作用;在湍流条件下,滑套开孔起阻碍作用,而孔眼入流起减阻作用;建立的水力摩阻系数表达式与压降方程误差小于1.00%,能够有效表征滑套开孔、孔眼入流等因素产生的附加阻力。研究成果可用于预测油井流入动态,为滑套完井管柱滑套开度的调节提供指导。     

混合型流入控制装置改进及性能分析

被动式流入控制装置(PICD)在油井见水后易失效.提出一种基于混合型流入控制装置(ICD)和遇水膨胀橡胶(WSR)的自膨胀型自适应流入控制装置(AICD),分析流体性质敏感性并优化结构参数,与喷嘴型、喷管型、螺旋通道型和混合型等4种流入装置(在流动阻力等级FRR相同时)比较.结果表明:一旦油井见水,自膨胀型AICD上预装的遇水膨胀橡胶膨胀,且膨胀度根据含水率自动变化,从而改变装置的最小过流面积和流动阻力等级;在泥浆返排阶段防堵塞能力强,在稳产期抗冲蚀性能强,在衰竭生产时能够持续控制入流且对黏度不敏感.该装置还可以根据流体类型自动改变流动阻力.     

基于大尺寸实验的水平井筒压降预测模型评价

基于自主研制的水平井筒复杂流动的大尺寸(井筒内径139.7 mm)实验系统所测得的高质量实验数据,对目前常用的5种水平井筒单相流动压降模型(Siwon、Asheim、Su、Yuan、Ouyang模型)的压降预测精度进行对比。结果表明:5种模型的压降预测精度由高到低依次为:Ouyang、Siwon、Asheim、Yuan、Su模型,其中Su、Yuan模型预测值整体偏高,Siwon、Asheim模型预测值整体偏低。虽然Ouyang模型具有很好的预测性能(平均相对误差仅有5.5%),算例也证实了其良好的预测效果,但该模型无法表征井壁射孔造成的抑流增阻等复杂机理。因此,水平井筒单相压降模型需要进一步改进,以全面表征井壁射孔造成的抑流增阻效应及流体注入引起的润流减阻效应等复杂机理,完善水平井筒单相流动压降计算模型理论。     

考虑各向异性的蒸汽吞吐效果及见水时间预测

针对辽河油田稠油生产井见水时间和综合含水率变化规律认识不清、地层各向异性严重的问题,文中以热力学为基础,以能量守恒方程和油藏工程方法为手段,考虑地层各向异性对热采井热损失和渗流的影响,研究了稠油生产井见水时间和综合含水率的变化规律,建立了考虑各向异性的稠油生产全过程计算模型及见水时间预测模型,在此基础上着重分析了储层渗透率对水平井流入动态的影响,即水平井见水时间和见水后综合含水率的变化情况。研究结果表明：随着垂向渗透率的增大,油井综合含水率和日产水量快速上升;当垂向渗透率和水平方向渗透率的比值从基准值上升为0.5时,油井无水采油期缩短12 d,而总生产周期延长215 d。该研究成果对提高油藏动用程度和保障稠油效益开发具有重要的意义。     

一种新型AICD的设计及其数值模拟

长水平井易过早见水/气,在完井段上安装流入控制装置(ICD)可有效解决该问题。针对油井见水后被动式流入控制装置(PICD)发生失效,而当前各自适应流入控制装置(AICD)均存在其局限性的问题,创新提出了一种新型自适应流入控制装置,该装置由Y形导流器和圆盘形限流器组成。利用数值模拟软件分析了其内部流动规律,优化了其结构参数,并基于优化结果研究了流体参数敏感性。研究结果表明,该装置在径向连接方式、60°分支角、3个Y形导流器情况下的结构最优,且其对密度、黏度均不敏感。新设计的装置稳油控水能力强,不含可动件,对油相密度和黏度均有较大的适用范围。