底水油藏水平井开发物理模拟实验研究

为了了解底水油藏水平井开发过程中水脊发展规律,根据底水油藏水平井开采机理,建立了其开采过程的渗流数学模型,采用方程分析方法推导出了底水油藏水平井采油物理模拟的相似准则数群, 根据相似准则研制底水油藏水平井开发物理模拟装置,利用该实验装置分别研究了均质地层和具有隔夹层底水油藏的水脊上升形态与水平井开发动态。结果表明:在均质条件下,水平井见水位置在中部;当水平井附近具有隔夹层时,水平井含水率上升缓慢,并且随着隔夹层展布的增大,底水受到的抑制作用愈发明显,水平井见水时间延迟;对实际底水油藏水平井生产动态进行分析表明,隔夹层对开发效果的影响与物理实验结果相同。研究表明,可以充分利用隔夹层对底水的遮挡作用,尽量使夹层靠近水平井,并且应适当增大隔夹层的展布,提高水平井开采效果。      

裂缝性底水油藏水平井三维油水两相有限元数值模拟方法

建立了裂缝性底水油藏水平井三维油水二相的数值模型。与以往不同的是，该模型应用有限元方法进行差分离散，并将油水井视为单元的边界进行处理，选用任意形状六面体（曲边）单元和等参元变换以及隐式压力和隐式饱和度交替求解的方法。该模型可用来模拟计算裂缝性油藏（带边水或底水）的直井或水平井以及直井－水平井联合井网的开发问题。本模型对一裂缝性底水油藏水平井开发过程进行模拟计算，获得了一些对实际油藏工程有用的结论。图５表１参４（陈志宏摘     

底水油藏水平井最优垂向位置研究

针对油田现场对底水油藏水平垂向位置优化的重要性尚未得到统一认识的现状，从水平井垂向位置对底水油藏临界产量和见水时间的影响入手，推导出了临界产量和见水时间与水平井垂向位置的关系曲线，给出了底水油藏水平井临界产量和见水时间的计算公式。在综合考虑临界产量和见水时间的基础上，得到了底水油藏水平井最优垂向位置的范围，其结果对底水油藏水平井的油藏工程设计具有一定的指导意义。     

底水驱油藏水平井三维稳态解产能公式

在以往研究有关产能计算公式的基础上，将水平井视为三维线，推导出无界地层水平井三维稳态渗流速度势分布。根据镜像反映和势叠加原理，又导出了底水驱油藏水平井三维稳态势分布，在此基础上得到了三维稳态产能新公式。公式中考虑了水平井在油藏中的位置及油层各向异性等对水平井产能的影响。引入了流动阻力修正系数，它使得产能计算公式更简单、实用、实例计算表明，新公式比二维导出的公式更严密，计算结果更加符合实际。     

裂缝性低渗透油藏等效连续介质模型

为研究裂缝性油藏的渗流规律，国内外相关专家提出并建立了许多理论模型，但都有其局限性，且没有一个很好适合于裂缝性低渗透油藏的模型。为此，针对裂缝性低渗透油藏裂缝发育的特点，利用平行板理论、张量理论和等值渗流阻力原理建立了裂缝性低渗透油藏的等效连续介质模型，为定量评价天然裂缝对储层的影响、天然裂缝表征成果与裂缝性低渗透油藏的渗流理论和油藏工程研究的有机结合奠定了基础，并用实际油田的裂缝表征成果进行了应用分析。研究结果表明：天然裂缝对低渗透油藏，尤其是特低渗透油藏有很大影响，一方面显著提高了储层的渗透率，使油藏得以开发，另一方面加剧了储层的各向异性，增加了开发难度。     

各向异性底水油藏长水平井产能公式

底水油藏水平井产能是油藏工程分析的重要研究内容。现有的底水油藏水平井产能公式均是基于短水平井渗流模型提出的,但对长水平井产能并不适用,为了更准确地评价底水油藏长水平井产能,综合考虑各向异性和油井避水高度对长水平井产能的影响,并运用等值渗流阻力、势的叠加原理以及镜像反映等方法推导出底水油藏长水平井产能公式。通过实例分析发现,各向异性对长水平井产能影响十分显著,其产量较不考虑各向异性的公式所计算的产量同比下降了53.52%,在用短水平井产能模型预测底水油藏长水平井产能时油井的产油量较大,最大可达实际产油量的5.01倍,而底水油藏长水平井产能模型的计算结果则较为准确。     

水平井开发底水油藏的物理模拟试验研究

采用三维可视化物理模拟试验设备,在满足模型内流体的流动符合达西渗流规律、物理试验与实际油藏具有可比性的条件下,模拟了水平井开发均质底水油藏时底水水脊形成与发展的过程,分析了底水油藏中不同水平井长度和不同生产压差下水平井的见水规律。试验结果表明:在开发均质底水油藏时,水平井的水淹模式符合“中部见水—沿井扩展—全井水淹—翼部抬升”的规律;在相同的生产压差条件下,随着水平井长度的增加,受水平井井筒摩擦损失的影响,水平井产能是非线性增加的;当水平井长度相同时,水平井的产能与生产压差成正比;生产压差过大会导致水脊脊进速度加快,无水采油期变短,且见水后含水率迅速上升;在低含水期阶段,采用长水平段和低生产压差可以有效开发底水油藏,而在高含水期阶段,对水平井采取关井压水锥措施,“控水稳油”效果十分明显。      

水平井开采延长油田底水油藏可行性分析

针对延长油田长2底水油藏的特点,研究了水平井开采底水油藏的渗流理论,建立并求解了相应的数学模型,得到了底水油藏水平井三维产能公式。实例验证结果表明三维产能公式的计算误差为3%,精度较高。对比分析了水平井与不完善直井的产能、底水突破时间。结果表明,水平井在抑制底水锥进方面优于不完善直井。水平井开采底水油藏渗流理论的研究对于开采同类油藏具有借鉴意义。     

江苏复杂小断块水平井开发效果分析

为了更好地将水平井应用于边底水断块油藏、高含水和低渗透油藏，按水平井开发应用效果进行了分类，分析了影响水平井低产低效的主要因素，为进一步利用水平井挖掘不同类型油藏剩余油潜力提供了依据。     

双重介质复合数值试井技术在裂缝性礁灰岩底水油藏中的应用

针对流花11-1油田解析试井结果与地质和动态特征吻合程度差的问题,综合考虑地质模型、生产历史、重力毛管力、相对渗透率曲线,运用多层裂缝性底水油藏的水平井数值试井解释方法,形成裂缝性底水油藏水平井双重介质复合数值试井技术。在整体压力恢复测试资料中筛选出40口井用于压力恢复数据,进行双重介质复合数值试井解释,该方法既考虑了底水能量,又考虑了多层之间渗透率的差异。解释结果表明：该数值模型结合了现有地质认识,油田压力恢复试井曲线主要存在线性流、双线性流和双孔渗流3种流动特征,针对不同类型井建议该井生产压差放小或者采取稳油控水方式对该井进行改造。     

底部注水时裂缝性底水油藏中的单井水锥问题

本文在不变流管的假定下研究底部注水时裂缝性底水油藏中的单井水锥问题.给出了裂缝系统中的水锥和岩块系统中的伴生水锥的兴起和发展以及油井水淹的全过程.得到了演晰的水锥面以及锥面上和锥体内的饱和度分布,揭示了在底部注水时油水界面温和托进和暴性锥进的机理,给出了计算随时问变化的极限产摄的方法.这些都是用通常的油藏数值模拟方法所难以得到的.     

水平井水平段最优长度设计方法研究

由于水平井水平段内摩擦损失的缘故,如果水平段内压降和油藏压降相当,导致水平段末端压降很小或者为零,这种现象常常出现在高渗透层的低压降生产油藏和生产压差受到限制的锥进油藏。因而研究水平井最优长度设计方法对水平井开发方案设计具有指导意义。本文分三种情况(底水油藏、气顶底水油藏、气顶油藏)建立了油藏内流动模型、井筒内流动模型、水平井水平段最优长度数学模型,在建立模型过程中,考虑了水平段内流动状态(层流、紊流)和管壁相对粗糙度对摩擦损失和水平井产能的影响,最后通过实例计算得到了几个结论。     

气顶底水油藏中水平井双向脊进研究

针对气顶底水油藏水平井开发,提出了将垂直于水平段的渗流截面分解为多个双向平面平行流,每个平面平行流又细分为上部单向气驱油、下部单向水驱油过程。通过动态分配进入到每个单向驱替过程的流量计算每个时步油气界面或者油水界面的推进过程,可以描述出任意时刻水脊、气脊的形态,也可以计算水平井在不同避水高度下的见水、见气时间。无论是水脊、气脊的形态还是见水、见气时间,计算结果与油藏数值模拟结果都具有很好的可对比性,可以用于水平井开发此类油田的动态预测。     

PERFORMANCE COMPARISON OF FRACTURED AND UN-FRACTURED VERTICAL AND HORIZONTAL WELLS IN RESERVOIRS WITH BOTTOM-WATER DRIVE

An experimental investigation, using a scaled three- dimensional rectangular model, has been conducted to study the production performance of un-fractured and fractured vertical wells under bottom water drive. The results are compared against those for un-fractured horizontal wells and horizontal wells with orthogonal and longitudinal fractures. The model represented a section of the drainage volume for a single horizontal well in one of the Middle East reservoirs. Kerosene and distilled water were used to represent the reservoir fluids, while glass beads were used to represent the porous medium. All experiments were conducted at the same production rate, which was chosen so that the oil-water interface would remain stable until it approaches the producing well. As expected, fracturing vertical wells greatly improves their performance by increasing oil recovery at breakthrough and ultimate recovery, delaying water breakthrough and reducing pressure drop. While horizontal wells have, in general, better performance than vertical wells, fractured vertical wells perform better than horizontal wells with regard to recovery, water breakthrough and pressure drop. Horizontal wells with orthogonal or longitudinal fractures are found to be superior to fractured vertical wells. In general, increasing the fracture penetration improved the production performance of both vertical and horizontal wells. Interestingly, it was found that extending the fracture penetration towards the original oil-water contact did not, as might have been expected, result in earlier water breakthrough.     

三重介质底水气藏压裂水平井非稳态产能变化规律研究

针对三重介质底水气藏压裂水平井渗流规律和底水侵入气藏导致气井产能下降的特点,基于溶洞系统和基岩系统中的天然气向裂缝系统窜流,经裂缝系统产出的物理模型,将底水边界视为半滤失边界,建立了该类储层介质的非稳态渗流数学模型,并利用源函数、有限Fourier余弦变换和贝塞尔函数的积分方法得到了模型的点源解。在此基础上,采用解析法与数值离散法相结合的半解析方法获得了三重介质底水气藏多级压裂水平井的压力响应和非稳态产能计算模型。利用Stehfest数值反演得到了气井非稳态产能随时间的变化关系曲线,分析了气井产能的变化规律,研究了压裂裂缝条数、裂缝半长、裂缝间距、孔—缝和缝—洞的窜流系数及缝洞储容比等参数对气井非稳态产能动态特征的影响。研究方法和结果对合理分析三重介质底水气藏压裂水平井生产动态特征和优化压裂参数设计具有一定的指导意义。     

PERFORMANCE COMPARISON OF FRACTURED AND UN-FRACTURED VERTICAL AND HORIZONTAL WELLS IN RESERVOIRS WITH BOTTOM-WATER DRIVE

ABSTRACT

An experimental investigation, using a scaled three- dimensional rectangular model, has been conducted to study the production performance of un-fractured and fractured vertical wells under bottom water drive. The results are compared against those for un-fractured horizontal wells and horizontal wells with orthogonal and longitudinal fractures. The model represented a section of the drainage volume for a single horizontal well in one of the Middle East reservoirs. Kerosene and distilled water were used to represent the reservoir fluids, while glass beads were used to represent the porous medium. All experiments were conducted at the same production rate, which was chosen so that the oil–water interface would remain stable until it approaches the producing well. As expected, fracturing vertical wells greatly improves their performance by increasing oil recovery at breakthrough and ultimate recovery, delaying water breakthrough and reducing pressure drop. While horizontal wells have, in general, better performance than vertical wells, fractured vertical wells perform better than horizontal wells with regard to recovery, water breakthrough and pressure drop. Horizontal wells with orthogonal or longitudinal fractures are found to be superior to fractured vertical wells. In general, increasing the fracture penetration improved the production performance of both vertical and horizontal wells. Interestingly, it was found that extending the fracture penetration towards the original oil–water contact did not, as might have been expected, result in earlier water breakthrough.     

裂缝性有水气藏水平气井产能分析

裂缝性有水气藏在川渝地区分布广泛，该类气藏开发存在复杂性。裂缝的存在有助于增加气体流动能力，当气体高速流动时表现为非达西流动。另一方面，裂缝也为钻井、完井液以及边底水侵入气藏提供了便利的通道。侵入水或者钻井、完井液能引起气藏水锁，导致气井产能降低，甚至气井水淹遭到破坏。文章提供了一个简单的预测有水裂缝性气藏水平气井产量公式，模型能考虑非达西流动以及水锁效应对水平气井产量的影响。应用该公式预测了宝元气藏BP1水平气井的产能，分析了水锁效应、非达西流动效应以及含水饱和度变化对该气井的影响。结果表明：以上三个因素引起大量气体圈闭在该气藏中，导致水平气井产量低和气体采出程度低。建议裂缝性有水气藏进行水平气井设计和产能预测时，应综合考虑非达西流动、水锁效应以及含水饱和度变化对水平气井产能的影响。     

水平井、分支井采油工艺现状分析与展望

介绍了国内外水平井应用概况,水平井技术主要应用在以下几种油(气)藏:薄层油藏、天然裂缝油藏、存在气锥和水锥问题的油藏、存在底水锥进的气藏。另外,水平井在开采重油、水驱以及其他提高采收率措施中也正在发挥越来越重要的作用。分析了水平井、复杂结构井采油工艺现状,包括人工举升方式、增产增注措施、防砂和控砂技术、找水与堵水技术等,并对未来水平井、复杂结构井采油工艺急需研究的问题进行了展望。     

水平井ICD控底水完井优化研究

随着钻完井技术的发展,采用水平井开发底水油藏成为提高产量、降低成本的有效途径,但是在生产过程中暴露出的问题日益严重.主要表现为底水锥进导致无水采收期短,含水上升快以及后期找堵水困难等问题.文章针对这些问题采用流入控制装置产生附加压降,增加高渗段的流动阻力抑制高渗透段流速来进行优化完井,实现水平井流动剖面的均衡开采、延缓和控制底水锥进,达到提高最终采收率的目的.文中给出完井优化方法为合理开发底水油田提供了一套新的技术思路和方法,该方法已在部分油田投入应用并得到很好的效果.