具有井简储集的变形介质双孔模型压力动态分析

为更好地研究碳酸盐油藏和低渗流油藏的渗流问题，引入渗透率模数，考虑应力敏感地层中介质的变形，介质的双孔隙度特征，同时考虑井筒储集的影响，建立了新的数学模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的，模型采用Douglas-Jones预估．校正法获得了无限大地层及有界封闭地层的数值解，形成了新的理论图版，利用这些图版对模型中的有关参数进行了敏感性分析。     

具有井筒储集的变形介质双孔模型压力动态分析

为更好地研究碳酸盐油藏和低渗流油藏的渗流问题, 引入渗透率模数, 考虑应力敏感地层中介质的变形, 介质的双孔隙度特征, 同时考虑井筒储集的影响, 建立了新的数学模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的, 模型采用Douglas—Jones预估校正法获得了无限大地层及有界封闭地层的数值解, 形成了新的理论图版, 利用这些图版对模型中的有关参数进行了敏感性分析。     

变形双重介质煤层气拟稳态渗流问题

在研究变形双重介质煤层气渗流问题的压力动态特征时,不仅考虑了煤层的双重介质特征和煤层气的吸附特征,而且考虑了介质的变形,还引入渗透率模数建立了变形双重介质拟稳态渗流的定产量内边界的无限大地层及有限封闭地层的数学模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的。对于双重介质拟稳态渗流的数学模型采用直接隐式差分法进行离散,用Newton迭代法求解离散后的非线性方程组,获得了无限大地层及有界封闭地层的双重介质拟稳态渗流模型的数值解。讨论了变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律,给出了不同情况下的典型压力曲线图。这些结果为油田开发提供了理论依据和试井方法。     

大庆五站低渗气藏数值模拟研究

目前变形介质气藏数值模型方面已有大量研究，但这些模型中只考虑了渗透率对压力的敏感性，而忽略了孔隙度对压力的敏感性。大庆油田五站低渗透气藏通过岩心应力测试表明，孔隙度和渗透率均具有应力敏感性，因此在得到大庆五站气藏岩心孔隙度、渗透率随净围压的变化规律基础上，建立了同时考虑孔、渗介质变形的低渗气藏数值模拟型，并采用IMDES方法进行求解。通过大庆五站气藏5口气井的产量历史拟合分析表明，综合考虑渗透率和孔隙度应力敏感时历史拟合更符合开采实际，说明模拟方法可在类拟气藏中应用。与此同时，通过气藏模拟表明目前气藏井控动态储量较低，要提高气藏开发效果应在有潜力和储层有效厚度增大的地区部署新开发井。     

变形介质油气藏开采数学模型及其数值解

在油气藏开采过程中，由于地层压力的不断变化引起地层变形，从而导致地层渗透率及孔隙度随地层压力的变化而变化。在考虑渗透率和孔隙度与地层压力变化关系的基础上，建立了变形介质油气藏开采数学模型，综合采用状态方程隐式处理（IMPES）和Ritchmyer线性化方法，对变形介质油气藏开采渗流问题进行了数值化求解。并假设了某一均质性变形介质油藏，利用该方法对变形介质油藏生产特征进行了计算分析，讨论了由于储层变形引起的渗透率及孔隙度变化对油气藏开发效果的影响。     

考虑压敏效应的变启动压力梯度试验研究

低渗透变形介质油藏中流体渗流不服从达西定律,存在启动压力以及较强的压敏效应,压敏效应会对启动压力梯度产生影响。采用模拟地层水驱替存在较强压敏效应的天然岩心,测得了有效应力变化对孔隙度和渗透率的影响和单相水驱时的启动压力梯度,获得了不同有效应力作用下的孔隙度和渗透率及不同渗透率岩心所对应的启动压力梯度。采用最小二乘法对试验数据进行回归,得到了孔隙度和渗透率随有效应力变化的模型、启动压力梯度随渗透率变化的模型及考虑压敏效应的启动压力梯度数学模型,提出了变启动压力梯度的概念。研究表明,低渗透变形介质油藏的启动压力梯度随有效应力的增大而增大;在生产过程中应选择合理的生产压差和注水时机,保持合理的地层压力,防止启动压力梯度增大对产量造成影响。      

变形三重介质低渗透油藏双渗流动模型

低渗透油藏具有启动压力梯度,不仅考虑其渗流特征,还考虑应力敏感地层中介质的变形,建立变形三重介质低渗透油藏双渗流动模型。引入渗透率模数表达介质变形对渗透率的影响,结合低渗透情形下的非达西运动定律,推导出裂缝、溶洞与基岩同时发生形变、裂缝和溶洞同时向井筒供液的双渗流动数学模型,并求解,根据数值结果绘制试井样板曲线,同时对油藏参数进行了敏感性分析。     

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由于煤层气开采过程中,煤体容易变形, 传统的煤层气井各种测试问题的数学模型都假设渗透率为常数，这对于变形介质煤层的压力空间变化和瞬时变化将产生较大误差.通过考虑煤层的双重介质特征和煤层气的吸附特征及介质的变形，引入渗透率模数建立了变形双重介质非稳态渗流模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的，对于双重介质非稳态渗流模型采用正则摄动法和Laplace变换进行求解，并通过拉氏数值反演得到零阶摄动解。对变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律进行了讨论，用新模型绘制的典型压力曲线将得到更加准确的结果，这些结果为煤层气藏开发提供了理论依据和新的试井模型。     

考虑储层初始有效应力的岩石应力敏感性分析

在原始地层条件下,储层要承受上覆岩层压力和侧限压力、孔隙压力等的共同影响,这些压力等效成初始有效压力(应力)。在考虑初始有效压力情况下对岩石的应力敏感性的分析表明,储层的物性参数(如孔隙度和渗透率等)仍然随着有效压力的增加而逐渐降低,并满足负指数衰减规律。与不考虑初始有效应力相比,渗透率的降低幅度要小一些,即岩石的应力敏感性要弱一些,但更符合实际地层情况下渗透率的变化规律,因此对指导实际生产更具现实意义。     

煤层气储层孔渗参数的应力响应特征

由于煤岩质软易碎且力学强度小,煤层气储层具有较强的应力敏感性。在开发排采过程中受孔隙流体压力减小、有效应力增大的影响,储层中的孔-裂隙发生闭合,孔隙度和渗透率降低,致密程度增强,煤岩体对应力的响应程度也随之发生改变。基于力学形变理论,通过推导建立耦合力学应变的孔渗模型,计算并分析轴向应力作用下的煤岩孔隙度和渗透率变化规律,并采用"平均孔隙压缩系数"函数代替传统火柴束模型中的孔隙压缩系数常量,形成改进火柴束模型,以此来分析孔隙压缩系数改变对孔渗参数的影响。结果表明:随轴向应力增加,煤岩的孔隙度、渗透率及孔隙压缩系数均减小;孔渗参数与轴向应力之间满足负指数型数量关系;孔隙压缩系数随轴向应力的动态变化引起孔隙度和渗透率随轴向应力降低的速率减慢。因此,煤层气储层孔渗参数与应力应变之间具有地质关联性,评判储层物性时应考虑孔渗参数的应力敏感程度。     

超破裂压力注气开发煤层甲烷探讨

中国大多数煤层气藏具有低压、低渗、低饱和等特点，采用常规增产改造和降压开发技术难于奏效。文章提出了超破裂压力注气技术开发该类低渗煤层气藏的设想，将一次开采与增产改造、提高采收率紧密结合，在开发初期即实施提高采收率措施。研究表明，煤层甲烷解吸-扩散-渗流过程受多种因素影响，在煤层气开发中，一方面需要提高煤层渗透率，另一方面还必须促进甲烷高效快速解吸。超破裂压力注气开发煤层甲烷的机理主要包括降低甲烷分压诱发甲烷解吸，通过竞争吸附置换解吸甲烷，诱发微裂隙形成和天然裂缝延伸，补充能量，防止裂缝闭合和水相圈闭，降低应力敏感损害。超破裂压力注气方式包括注气吞吐和气驱，注气吞吐适用于单井开发，气驱则要形成注采井网。要针对注气开发煤层气特点，选用合理的注气和完井方式，形成注气开发煤层气配套技术，提高煤层甲烷产量和采收率。     

煤层气流固耦合渗流模型求解过程中的参数处理

在对煤层气的流固耦合渗流模型的求解过程中，总体上采用显式交替耦合求解的方法进行，其实现过程为：煤岩变形场方程的求解滞后于煤层气渗流力学模型求解一个时间步。具体来说，首先对有限差分后的流体渗流场方程进行求解，然后将求得的孔隙流体压力增量传递给煤岩变形场方程，煤岩变形场方程将计算所得的体积应变和应力变化再传给渗流模型，据此对物性参数（孔隙度、渗透率、孔隙压缩系数）进行修改，继而进行下一时间步长的计算，如此反复进行，直至结束。流固耦合渗流数学模型采用IMPES方法进行求解中，对于计算过程的非线性问题表现在时间取值问题和空间取值问题两个方面，对此应采用显式方法进行线性化处理。     

应力敏感及液锁对煤层气储层伤害程度实验研究

煤层气成功开发的关键是提高单井产能，而提高日产气量的途径之一是降低各种原因引起的储层伤害。文章研究了有效应力变化及入井液体对储层渗透率的伤害问题。通过实验测定发现，煤层气储层压力敏感性伤害的程度远大于砂岩储层，在有效覆压增加10 MPa时，渗透率仅为原始值的20％左右，而气藏砂岩能保持原始渗透率的90％；入井液体饱和度为10％时对储层渗透率伤害超过50％。该研究为进一步认识伤害程度以及采取降低伤害的措施提供了指导意见,文章还提出尝试选择水力冲孔、水力割缝等其它增产措施，以及在各种施工中应尽量控制液体滤失量的建议。     

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煤层气的开采，使孔隙流体的压力发生变化，引起煤岩骨架有效应力改变及重新分布，并导致煤岩骨架的变形。煤岩骨架的变形将导致煤岩孔隙体积的改变，从而引起煤岩物性、煤岩密度、孔隙压缩系数的变化，进而影响孔隙流体的渗流与开采。因此，气、水渗流与煤岩变形相互影响，相互制约。文章从煤层气藏的储存特性入手，建立了煤层气渗流流固耦合的数学模型，并利用有限差分法对数学模型进行数值求解，以求更加真实地反映出煤层气渗流过程中流体与煤岩之间的动态耦合关系。     

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煤层气储层描述是认识和评价煤层气储层的一项基本技术，通过储层描述建立煤层气储层地质模型，是煤层气有效勘探、优化开发的基础。根据煤层气及其储层的特点，将煤层气储层地质模型分为基础地质、煤岩学、吸附储集、储层物性及流体等五个特征进行描述。煤层气储层描述采用的是将煤层气地质学与储层工程相结合，静态与动态研究相结合的一套方法。该套方法在建立柳林煤层试验区４＃煤层地质模型过程中得到了应用，获得较好的效果。     

煤层气开采的二维非平衡吸附模型

由于煤层气工业发展比石油工业晚，故很多方面的研究都借鉴了石油开采的理论，鉴于煤层气开采机理与石油开采有本质的区别，因此煤层气的数学模型相对较油气藏模型要复杂。文章在平衡吸附模型的基础上，进一步研究了煤层气开采的非平衡吸附模型。充分考虑了煤层气的流动特性，并结合煤层气的开采特点，首先根据物质平衡原理以及朗格缪儿等温吸附曲线，建立了煤层气开采的扩散模型；然后结合达西定律，建立了煤层气开采的渗流模型；同时考虑到煤储层特征建立了煤层裂缝的孔隙度和渗透率模型，结合边界条件，形成了完整的煤层气开采的二维非平衡吸附数学模型。     

应力敏感性高压气井流入动态分析

我国西部深层气藏往往表现出异常高压的特征，油气藏生产时，由于地层压力下降导致储集层骨架变形和孔隙度、渗透率降低,该类气藏表现出很强的应力敏感性。该类气藏一方面渗透率随压力（或拟压力）变化而变化，在油气藏生产过程中,用单一固定不变的渗透率来表示油气藏的渗透物性显然是不合适的；另一方面，在超高压地层中气体的粘度和偏差因子乘积不是常数，用通常的压力平方来表示和研究产能特性也是不合适的。基于渗透率随压力呈分段的指数变化规律，用拟压力来处理实际气体的渗流过程，建立稳定渗流模型。在求解模型时，引入Pedrosa变换将渗流扩散方程中的非线性项弱化，用正规摄动技术精确地求解出渗流模型的零阶和一阶解，得到应力敏感性高压气藏井流入动态方程。在此基础上，分析渗透率模量变化对气藏压力和产量的影响，分析应力敏感性高压气藏井流入动态。该研究提出的思路和方法对我国西部深层高压气藏的产能评价具有指导意义。     

线性组合边界中煤层气井的不稳定压力数值分析

文章建立并求解了不同线性组合边界条件下的煤层气井不定常渗流模型，得到了井底压力和压力导数的理论曲线，以及压力场分布图。在不稳定流动的早期,压力和压力导数曲线都是斜率为1的直线段。当流体流动进入稳定流动状态时，在压力导数曲线上出现一个值为0.5的水平直线段。在理论曲线的晚期，理论曲线与边界性质存在密切关系。对于全封闭煤层气藏，所有压力和压力导数曲线是斜率为1的直线段。对于存在定压边界煤层气藏，压力双对数曲线的晚期是水平直线段，压力导数双对数曲线的晚期都是急剧下掉的曲线。但是混合边界的压力导数存在上翘现象，上翘程度和早晚与封闭边界的数目多少以及距离大小有关。压力场中，在靠近封闭边界的等压线垂直于边界，在靠近定压边界的等压线平行于边界。在邻近定压和封闭边界交合处，定压边界起主导作用。所得到的理论曲线可以直接应用于煤层气田的试井测试资料分析，压力场分布图对了解煤层气藏的开发状况有积极的意义。     

地层水、煤层结构对煤层甲烷开采效率的影响

煤层甲烷是一类由煤层自生自储的非常规天然气,在中国具有巨大的资源前景;煤层中的天然气主要呈吸附状态储集,煤层甲烷的开发实贡上是如何有效地将天然气从煤层中解吸出来。地层水的静水压力控制了甲烷气的解吸作用,地层水的排出可为气体的解吸提供压力差和空间。煤层结构不仅影响煤层的孔渗性能,同时制约着其中天然气排出的难易程度。另外,在煤层甲烷地质评价中诸如物性、含气量等参数的求取亦需认真对待。     

考虑介质变形和长期导流能力的裂缝性气藏压裂产能模拟研究

在气藏开采过程中，由于孔隙压力的不断降低，使得介质变形而导致渗透率的变化，进而影响井的产量。针对这一问题，提出了各种流体与固体耦合的数值模拟模型。然而，对于裂缝性储层和多相渗流问题，流固耦合模型中许多参数不易获取，且求解难度很大，使得耦合模型存在一定的应用局限性。很少有文献在气井产能模拟时将介质变形和就地的长期导流能力加以综合考虑。文章考虑介质变形引起的天然裂缝渗透率的变化和裂缝导流能力随时间递减的影响，建立了裂缝性气藏压裂后气水两相渗流数学模型，推导出了数值计算模型；本模型易于编程求解，对于研究裂缝性气藏的渗流特征，特别是进行单井压后产能预测具有一定的实用意义。计算表明：不考虑介质变形和导流能力递减所预测的气产量偏高；目前普遍使用的气藏数值模拟软件中，假定渗透率、裂缝导流能力为常数，以致模拟计算结果比实际偏高。