低渗透油藏中水平井两相渗流分析

大量实验表明，在低渗透多孔介质中，渗流不再符合线性达西定律，而具有启动压力梯度，本文从Buckley-Leverret不混溶两相渗流驱替理论出发，考虑启动压力梯度的影响，对水平井两相渗流进行分析，得到了椭球形边水油藏中水平井定产时的压力分布公式和定压生产时的产量公式，以及饱和度分布公式。经图示分析得出结论：启动压力梯度不仅增大油藏的生产压差，而且使油藏的无水采收率和水驱采收率减少；增大注入量可以降低启动压力梯度对两相渗流的不利影响，从而提高水驱采收率，因此开发含启动压力梯度油藏，应小井距，大流量，大压差进行注水开发；水平井的两相渗流解析解为数值模拟中水平井的处理提供很好的方法。     

低渗透油藏非线性渗流产能计算模型及参数敏感性分析

应用常规的油藏工程方法,进行低渗透油藏动态预测普遍存在较大的误差.对此,在考虑启动压力梯度、应力敏感性、牛顿流体微压缩性以及流体粘度可变性的基础上,运用渗流理论,建立了低渗透油藏非线性平面径向稳定渗流模型,应用解析方法对模型进行求解.结合华庆油田白155井区超低渗透油藏的开发实例,对影响油井的产能因素进行参数敏感性分析,绘制了不同参数下油井的产能曲线.与达西线性渗流对比,提出该模型可用来评价油井产能以及进行产能预测.     

低渗透油藏非线性渗流理论及数值模拟方法

针对低渗透油藏非线性渗流理论与数值模拟方法方面存在的大量问题,从毛细管模型出发,推导了低渗透油藏非线性渗流新模型,详细解释了新模型中特有的物理参数内涵;并由此建立了低渗透油藏非线性单相渗流理论,与相对渗透率引入渠道流假设一致,将单相非线性新模型推广到两相渗流中,建立了能够同时考虑启动压力梯度、非线性渗流弯曲段连续变化的数值模拟方法。根据所建立的低渗透油藏单相稳态和非稳态渗流理论以及数值模拟方法,开展了达西、拟启动压力梯度和非线性模型的油藏动态对比计算。结果表明:低渗透油藏主要受非线性渗流控制,仅井点的少数网格存在拟线性流动,非线性模型计算的结果介于达西和拟启动线性模型之间。     

基于流管法的低渗透油藏水驱动态分析

为了认识低渗透油藏的水驱动态规律,完善低速非达西渗流的水驱动态理论,该文基于流管法的基本原理,给出了五点法井网的三角流管模型,引入启动压力梯度,建立了低渗透油藏水驱动态开发指标的油藏工程计算方法。经对比验证,利用该方法计算的产油量与实际产量一致,若不考虑启动压力梯度会导致产油量偏高,存在较大误差。绘制并分析了渗流阻力、含水饱和度、产油量、产水量、采出程度以及波及系数等动态指标的变化曲线。结果表明,随着注入水从主流管向外的扩展,水驱前缘推进变慢,渗流阻力也随之变大,流管中注入水突破变慢。主流管突破后产油量迅速下降,开始迅速产水,采出程度和波及系数增幅变缓。所有流管都突破后产量和采出程度趋于平缓,注入水完全波及。同一时刻水驱前缘后从注入井端到采油井端的含水饱和度不断减小。研究结果可为低渗透油田水驱开发及动态分析提供指导。     

低渗气藏产水水平井井筒压降规律研究

利用水平井开发低渗透气藏过程中,产水使得水平井筒压降规律异于井筒单相压降,因此分析产水水平井井筒压降规律至关重要。该文基于气水两相渗流原理以及水平井周围椭圆形渗流场,考虑启动压力梯度、应力敏感性、滑脱效应以及高速非达西流动等因素的影响,定义气水两相广义拟压力,得到了低渗气藏中气水同产水平井地层渗流模型,并考虑水平井筒变质量流动,建立了地层两相渗流与井筒两相管流的耦合模型。实例分析发现:低渗气藏水平井井筒压降约为0.01 MPa,远远大于气藏单相井筒压降。由敏感性分析可知,随着水气体积比和滑脱因子的逐渐增大,井筒压降不断增大,而随着启动压力梯度和应力敏感指数的增大,井筒压降则不断减小。该文为低渗气藏气水同产水平井井筒压降规律的研究提供了新的思路。     

致密油储层压裂水平井产能预测与敏感性因素分析

在体积压裂模式下,致密油储层发育多尺度的不同介质,导致其渗流机理复杂,产量预测难度大。该文针对致密油独特的储层特征,结合实际生产动态特征,分为多生产阶段、多渗流区域,考虑启动压力梯度、压敏效应等非达西因子的影响,遵循质量守恒与势能守恒原理,建立了致密油储层压裂水平井产能预测模型。根据实际生产数据,通过产能模型,可以进行历史拟合,并反演得到相关参数,最终实现单井产能预测。同时,以产能模型为技术手段,分析了压裂水平井在致密油储层中的开发动态,考虑的产能敏感性因素主要包括非达西因子、水平段长度、裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力等。实例计算表明,启动压力梯度和压敏效应对产能的影响较大,且压裂水平井产量并不是随着各影响因素值的增加而线性增大,考虑投入产出比,均应该存在一个相对最佳值或者最佳值范围。     

低渗透介质中3种井的非线性渗流流量

给出考虑起始水力梯度的低渗透介质中分别存在垂直井、垂直裂缝井及分支水平井时的非线性渗流量公式,讨论了非线性渗流参数(起始水力梯度)、供给边界、垂直裂缝井的裂缝半长、分支水平井井筒数等因素对流量的影响。结果表明:在其他条件相同时,非线性渗流使得垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量降低;供给边界距离越大,垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量越小;垂直裂缝井的裂缝越长,流量越大;井筒数越多,分支水平井流量越大。     

低渗透岩心渗流过程压力传播特征研究

深入认识低渗透储层的渗流特征,对如何经济有效开发低渗透油田具有重要指导意义。应用1米长露头岩心渗流模拟系统,研究了低渗透岩心单相渗流过程、恒压水驱油过程中压力动态传播特征,克服了短岩心模拟过程中产生的端面效应,较真实的反映了低渗透储层的渗流特征。低渗透长岩心单相水渗流实验表明,低渗透储层由于应力敏感效应导致渗透率沿渗流方向降低。储层渗透率并非常数,而是孔隙流体压力的函数。低渗透储层内部压力分布呈非线性特征,生产压差越大,岩心内部压力分布的非线性程度增强。压力损失因应力敏感效应主要消耗在生产井近井地带,越靠近生产井,压力分布的非线性程度越明显。恒压水驱油过程中,渗流阻力主要损失在油水两相区。在油水前缘到达各测压点之前,其压力逐渐下降,油水前缘通过该点后,其压力逐渐上升。     

带启动压力梯度的双孔压敏介质压力动态及其应用研究

通过在流动方程中加入启动压力梯度,并考虑地层渗透率随压力的变化发生变化,建立了带启动压力梯度的双孔压敏介质油藏试井解释模型;通过隐式格式对所形成的非线性抛物型方程进行了线性化,采用追赶法进行了求解;通过对参数的敏感性分析表明:启动压力梯度和渗透率变化模数都对压力及压力导数有着很大的影响,导致径向流段不复存在,压力及压力导数曲线在后期上翘;将形成的方法在胜利油田的低渗透潜山油藏进行了应用,解释结果更加符合地质实际,表明了该方法的正确性和实用性。     

致密油藏体积压裂水平井不稳定压力分析

水平井结合体积压裂改造成为目前开发致密油藏的关键技术。考虑到致密油藏多尺度渗流(基质、天然裂缝和水力裂缝)及多种流动机理(启动压力梯度和应力敏感)相互耦合的复杂渗流过程,该文建立了综合考虑致密油藏启动压力梯度和应力敏感的体积压裂水平井不稳定压力分析模型。通过Laplace变换和摄动变换等求解得到了拉氏空间中的井底压力,应用Stehfest数值反演绘制了相应的压力动态响应曲线。研究结果表明:压力响应曲线可以划分为6个流动阶段,模型的退化结果与Ozkan模型一致,验证了该文模型的正确性,并在此基础上进行了影响因素分析。该文研究结果可为致密油藏体积压裂水平井的不稳定压力分析提供一定的理论依据。     

束缚水条件下气体在裂缝性页岩多孔介质中的流动特征

页岩气在我国资源丰富,为研究页岩气束缚水条件下的流动规律,分别进行了干燥页岩岩心氮气渗流实验和水存在条件下裂缝性页岩中气体渗流速度变化规律的实验。该文通过对实验结果进行分析可以得到:干燥未饱和水的页岩岩心,气体渗流时存在明显的滑脱效应,且由于滑脱效应的存在气体渗流不存在启动压力梯度;而水存在时的页岩岩心,气体在岩心渗流时由于贾敏效应的存在,渗流过程存在启动压力梯度,给页岩气开发带来困难,且岩心气测渗透率越小,启动压力梯度越大,贾敏效应越明显。该文的研究表明:在纳米尺度下,单相气体的流动不存在启动压力了,反而存在滑脱效应,而水存在时,气体的流动存在明显的启动压力。这种现象表明了:微纳米尺度下流体流动的特殊性质。最后得到了一种计算孔隙-孔喉系统最小喉道数的方法。     

致密油藏中一种基于微管流动特征的非线性渗流模型

随着常规油气资源的大量消耗,低渗透致密油藏逐渐成为开发的主要资源。由于致密储层主要发育大量的纳米级孔隙与裂缝,当流体通过时,流动规律偏离达西定律,渗流曲线不再是一条通过原点的直线。对于渗流过程中各因素之间的相互作用及对渗流规律的影响说法不一,至今没有一个满意的模型。为了正确认识致密油藏储层的非线性渗流规律,该文以边界层理论为基础,提出了低渗透致密油藏一种新的非线性渗流模型。通过流体在微纳米管中的流动实验分析,润湿性液体的边界黏附层厚度与驱替压力梯度呈指数关系,对流量模型进行了简化处理;进而利用毛管束模型得到了致密多孔介质中液体的渗流模型,并用天然致密岩心进行单相水流动实验给予验证。研究结果表明,所得非线性渗流模型是有效的,能够用来描述致密油藏的非线性特征。     

某分洪道堤防渗流特性及减压井布置方案研究

针对某分洪道堤防堤基土具有明显的二元结构、需要采取渗流控制措施的情况,对其建立典型区段的三维有限元模型,计算分析了堤体及地层的渗流特性及渗流主要成因,考虑采用减压井工程措施以降低渗透坡降。选择分洪道洪水期最不利工况,计算得到不同减压井间距下渗流出口的渗透坡降,分析其变化规律。计算结果表明,减压井直径0.8 m、间距12 m的布置方案可以满足堤防渗透稳定要求。     

非线性球形渗流模型及井底压力动态特征研究

对储层较厚的油藏,油井通常采用部分射开的完井方式,当射开厚度较小时,就会出现球形渗流模式.针对这一情况,基于物质平衡原理,建立了考虑二次压力梯度影响的非线性球形渗流物理数学模型.利用变量代换,将渗流模型线性化,求取了不同外边界条件下拉普拉斯空间的解析解,再利用数值反演求取了实空间的解,并编程绘制了井底压力动态特征曲线.根据曲线形态,分析了井底压力动态响应特征,新的非线性渗流特征曲线与常规线性渗流曲线明显不同,非线性渗流模型的压力和压力导数曲线偏离线性渗流模型的曲线,并进行了理论误差分析,结果表明在一定条件下非线性的影响十分强烈,因此,应加强非线性渗流理论的研究.     

矩形区域内多点多线源汇流动分析及应用

复杂源汇边界矩形区域的流动是工程领域中的典型问题。通过椭圆函数保角变换,矩形区域变为全平面空间,一部分源汇变成无限大圆形边界,另一部分被组合在一起置于圆的中心。再利用全平面空间中圆形边界到圆心组合汇流动的分析,得到原问题的解析解。该方法应用于石油工程,解决了水平井网渗流问题,得到了渗流压力分布和井的产量,并给出了流线分布图。考虑了纵向和横向井距及水平井长度等因素的影响,随水平井长度增加,水平井产量增加,但面积波及系数下降,同时主流线与水平井的交点向水平井端点靠近。该方法对于相关工程问题具有普遍适用性。     

夹层对低渗透油层开发效果的影响

本文建立了一个由高渗透油层、具有一定垂向渗透能力的夹层和低渗透油层组成的三层地质模型。计算并分析了在不同开采方式下夹层垂向渗透率、井距、低渗层厚度对低渗层开发效果的影响。计算结果表明：存在某一个夹层垂向渗透率的界限值，对通过夹层的流体窜流量影响明显；在大于此值后，窜流量占低渗层储量、生产井产量及低渗层产量的比例不可忽视。在注采比较大时，窜流方向因开采方式的不同而异。在采取同样的注采方式下，一般低渗透层厚度越小，窜流量对低渗层的影响越大。低渗层含油饱和度随井距变化的改变量相对较大，存在一个经济的注采井距。     

平面应变有限元分析中砂井的处理方法

为了能用平面应变有限元来分析砂井地基，本文首先推导出了砂墙地基(砂井地基在平面应变条件下的表现形式)双向渗流等应变固结理论解，然后将此解与巴隆轴对称固结理论解相比较，得到砂井地基平面应变情况和轴对称情况之间的等效公式.此公式即考虑了地基水平变形，也考虑了砂井的涂抹作用.这种等效方法能方便、准确地用于砂井地基的平面应变有限元分析之中。     

油田含油废水多级精细过滤装置的试验研究

为了满足低渗透油藏对注水水质的更高要求,进行了多级精细过滤装置处理油田含油废水的试验研究.在分析多级精细过滤工艺原理的基础上,阐述了该工艺的运行条件及处理效果.该方法处理后的出水水质可满足低渗透油藏对注水水质的要求.     

基于非达西流动的软土非线性固结计算

为了研究软土在非达西渗流作用下的非线性固结特性,基于孔隙水质量守恒原理,引入非达西渗流速度方程,建立了以超静孔压为变量同时考虑渗透系数变化的软土地基一维非线性固结方程,采用差分格式离散偏微分方程,获得了超孔隙水压力的数值解答,采用Python进行编程,计算考虑沉积作用的土体非线性固结沉降,并与已有文献结果做了对比,同时分析了非达西渗流参数n和启动压力梯度以及排水条件变化对地基土固结性状的影响。研究结果表明:非达西渗流参数n和启动压力梯度i_c越大,非线性固结完成所需时间就越长,但对固结最终沉降大小没有影响,两个参数对超孔隙水压力消散均有阻塞效应,固结过程对参数n的变化更为敏感。双向排水条件下土体平均固结度最终可达到100%,单向排水条件下土层平均固结度仅达到有限值,固结稳定后其地表沉降小于双向排水计算结果。     

水源热泵直线型异侧抽灌系统渗流场影响分析

以西安市某地下水源热泵直线型异侧布井为例,分别运用解析法、数值模拟方法分析了渗流场影响范围,并确定了渗流场影响范围、安全距离与井距的对应函数关系。结果表明:在含水层水文地质参数、井孔抽回灌量参数确定的条件下,渗流场影响范围、安全距离均与抽回灌井距呈正相关关系;水源热泵布井时应考虑抽回灌井群系统对渗流场区和周边建筑物地基沉降造成的影响,以便合理规划水源热泵布井区和优化抽灌井布井间距。