辐射状分支水平井非射孔完井方式下的产能研

针对分支水平井常用的完井方法，运用等值渗流阻力的原理并结合分支水平井在地层中的势分布，将分支水平井在理想井生产时产生的压降与实际非射孔完井方式下的附加压力损失结合在一起，推导出辐射状分支水平井在不同非射孔完井方式下的产能公式。结合现场实例，将各种非射孔完井方式下的产能与理想井产能进行比较，验证了数学模型的正确性，并指出在设计分支井钻井完井时，应当结合实际情况考虑地层损害和完井方式对产能的影响。     

低渗气藏考虑非线性渗流特征的稳态产能方程

低渗、致密砂岩气藏已逐渐成为勘探开发的热点，其储层特征和高含水特点导致了渗流机理不同于常规气藏，主要表现为：在近井区呈现为高速非达西渗流形式；在远井区由于启动压力梯度的影响呈现低速非达西渗流形式。因此，采用常规达西渗流条件下建立的产能方程评价单井产能必然存在误差。目前针对非线性渗流机理对开发的影响已有深入研究，但建立的模型大多是复杂不稳定渗流模型，现场实际应用不方便。为了弥补现有气藏工程理论的不足，从基本渗流方程出发，建立了考虑低速非达西渗流机理的直井稳态产能方程，与实际井测试数据进行了对比，并深入分析了低速非达西渗流机理在不同条件下对产能的影响程度。     

应力敏感性低渗透气藏垂直裂缝井非达西渗流产能分析

由于前人对低渗透气藏压裂井的产能研究均没有同时考虑应力敏感和高速非达西效应的影响,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。因此,采用保角变换方法,将低渗透气藏垂直裂缝井的复杂渗流问题转化为相对简单的单向渗流问题,根据Forchheimer非达西流动方程,推导了同时考虑应力敏感和高速非达西效应的低渗透气藏无限导流垂直裂缝井的产能公式,根据所得公式绘制了不同应力敏感系数影响下的理论产能曲线,并结合现场实例进行了验证。研究表明:应力敏感对低渗透气藏压裂井的产能影响较大,并且随着应力敏感系数的增加,产能逐渐减小。该计算方法便于现场应用,具有较强的实用价值。     

考虑变启动压降和高速非达西渗流的产能计算新方法

为了研究启动压力梯度引起的与产量有关的变启动压力降和近井地带高速非达西渗流引起的高速非达西附加压力降对气井产能的影响,基于气体稳定渗流微分方程,对启动压力降和高速非达西附加压降进行修正,推导了既考虑变启动压降又考虑井筒附近高速非达西渗流的产能方程。实际情况表明,常规的产能方程只是该方程的简化,并模拟了启动压力梯度和高速非达西渗流区域的变化对产能的影响。随着启动压力梯度和高速非达西渗流区域的变化 ,地层渗流分为3个阶段:启动压力梯度控制阶段、启动压力梯度和高速非达西渗流共同控制阶段和高速非达西渗流控制阶段。分析了3个阶段的产能方程系数变化和产能变化,得到了气井无阻流量的范围和产能方程系数与产能的变化规律。      

考虑非达西渗流的底水锥进临界产量计算模型

底水锥进是底水气藏开发的重要问题。有关临界产量计算模型的物理模型一般假设地层流体为达西渗流,忽略非达西渗流压降。对于高产气井,近井地带流体渗流速度很大,非达西渗流阻力不可忽略。笔者在临界产量计算模型中考虑高速非达西渗流对底水锥进的影响,引入拟表皮系数,建立了考虑非达西渗流的底水锥进临界产量计算模型,计算中避免了非达西渗流半径的复杂计算过程。为量化非达西渗流的影响,应用数值模拟方法,通过建立高渗、中渗、低渗底水气藏数值模型,模拟产能试井过程并建立产能方程,计算了考虑非达西渗流的底水锥进临界产量。结果表明：低渗气藏非达西渗流对临界产量计算结果的影响可以忽略;当渗透率为30 mD、射孔厚度为208.3m、避水高度为31 m时,未考虑非达西渗流的临界产量误差为14.46%,非达西渗流影响不可忽略。因此当渗透率大于30 mD时,应选用考虑非达西渗流的底水锥进临界产量计算模型,更符合实际储层流体渗流规律。     

低渗气藏特殊渗流机理及稳定产能预测方法

不同于常规气藏,低渗气藏由于其储层物性差、含水饱和度高的特点,其渗流机理更为复杂。以低渗储层为基础,对低渗气藏特殊渗流机理进行详细阐述;同时针对目前低渗气藏产能预测考虑因素不全、产能评价结果不够准确的问题,在拟启动压力梯度模型的基础上,依据稳态渗流条件下的气藏产能方程,综合考虑气体滑脱效应、低速非达西、高速非达西、压敏效应等多重非线性效应,结合渗流力学基本原理,推导了通用气体稳定产能预测方程,并进行参数敏感性分析。结果表明:低渗气藏的低速非达西效应、高速非达西效应、压敏效应都会使气藏产能变小;如果忽略其影响,将会造成对产能的乐观评价;其中启动压力梯度和压敏系数(尤其是异常高压储层)对气井产能影响显著,滑脱因子次之,高速非达西效应影响较小。通过实例验证了产能模型的正确性,可以用于指导现场实际开发。     

气井近井储层污染对高速非达西渗流的影响

高速非达西渗流效应是气井生产的一个重要特征。在钻、完井及生产作业过程中,近井地带储层污染不仅会产生真实表皮,增大近井地带压力降,而且会影响气井的高速非达西渗流,进而影响气井产能。为此,文中提出了近井地带储层污染对高速非达西渗流产生影响的影响系数。基于渗流理论,通过将渗流区域划分为储层物性改变区和未改变区,推导得出影响系数的表达式。影响系数的敏感性及理论公式分析结果表明:近井地带污染所产生的正表皮会加强高速非达西渗流,而酸化等措施所形成的负表皮会减弱高速非达西渗流;当表皮系数为正且污染区域半径小于1 m时,气井的高速非达西渗流受近井污染带参数变化的影响显著。该研究使非达西渗流表皮系数的计算和产能预测结果更加准确。     

高速非达西流动对产水气井产能的影响

在气藏开发过程中,井筒附近高速非达西流动是影响气井产能的重要因素。基于直井井筒周围平面径向渗流原理,考虑地层气水两相渗流以及井筒附近高速非达西流效应,定义气水两相拟压力,推导出了产水气井二项式产能公式。实例论证表明,产水使得气井产能大大降低,而高速非达西流动对气井产能影响较小,且产水后高速非达西效应将会减弱。本文研究可为产水气藏的开发提供理论基础。     

低渗透应力敏感气藏压裂井产能分析

应用保角变换原理,将平面垂直裂缝气井的渗流问题转化为易于求解的一维带状渗流问题。基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑启动压力梯度和渗透率应力敏感性的影响,推导得到低渗透应力敏感气藏中垂直裂缝井的产能公式,并简化得到低压、高压条件下的产量公式。用现场数据对公式进行验证,并绘制分析了理论产能曲线。结果表明:启动压力梯度和应力敏感性会影响压裂井的产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度或者应力敏感性的增加而降低;当气井高产时,必须考虑非达西渗流效应。     

正确认识气藏高速非达西流湍流系数

文中给出了Forchheimer非达西渗流方程的二项式解。试井实例表明,利用二项式得到的非达西渗流湍流系数计算的产能与经验公式计算结果一致,说明了湍流系数可用于气藏工程产能预测和气藏方案设计。笔者导出的非达西渗流湍流系数理论方程与湍流系数经验公式具有一致性。理论方程分析可知,渗透率越低,非达西渗流湍流系数越高;高渗透储层不一定比低渗透储层更易产生高速非达西流气藏,不能根据非达西渗流的湍流系数来判断,而应根据储层流动的雷诺数高低来判断。     

深层火山岩气藏压裂直井复合渗流产能模型

为准确表征深层火山岩气藏压裂气井产能,在稳定渗流理论基础上,分别考虑压裂直井裂缝内外不同的非线性渗流特征,建立了压裂直井复合渗流产能预测模型。研究表明,启动压力梯度、高速非达西和应力敏感作用是影响产能的主要因素,滑脱效应影响程度有限,随着生产压差的增大,启动压力梯度对产能影响程度不断减小,高速非达西和应力敏感对产能影响程度不断增加。典型实例计算表明,该模型计算无阻流量与实际无阻流量误差为6%,满足应用要求。     

基于高速非达西渗流的断溶体油藏连通性预测模型

针对断溶体油藏地质特征复杂、准确快速模拟难以实现的问题，以储层静态物性参数和动态注采数据为基础，将复杂的断溶体结构离散为井—缝—洞间的一维连通单元。提出了能够表征井间连通特性及物质基础的两个特征参数：传导率和控制体积。同时，引入流体高速非达西渗流项来描述断溶体内真实渗流特征，建立了断溶体油藏井—缝—洞间的连通单元物质平衡方程，实现了断溶体油藏油水动态模拟。研究结果表明：定液制度下，非达西渗流系数β=0，传导率值不变；β>0，随β值增大，连通单元内传导率下降程度增大，水相受非达西作用影响更明显，导致油井见水时间滞后，地层压力及井底流压下降，所需生产压差增加。针对Z断裂带，在达西渗流条件下，各计算指标与实际值难以拟合；当β取值在10³~10⁴时，单井流压及区块产油拟合效果理想，更符合实际流动。高速非达西作用明显的单元内连通性更好，对井间连通性准确预测具有指导意义。     

岩心渗透率的计算方法与适用范围

由于低渗透和高渗透储层都存在不同程度的非线性渗流特征,而且渗透率越趋向于两个极端,非线性就越严重,由此造成渗透率计算结果偏差较大。为此,对于易发生非达西渗流的储层,通过引入克氏方程,可校正计算低渗透岩心的非达西渗透率;通过推导气体的非达西二项式渗流方程,可得到计算高速非达西渗透率的新方法。结合400块岩心的渗透率测试实验结果,明确了不同渗透率计算方法的适用范围:储层渗透率小于1 mD时,滑脱效应对气体渗流产生的影响较大,应进行克氏渗透率校正计算;渗透率大于10 mD时,气体高速非达西渗流特征明显,应采用高速非达西渗透率的计算方法;渗透率介于1~10 mD之间时,需要同时考虑两种渗流规律的影响而采用复合计算。对比分析计算结果后认为,常规计算获得的表观渗透率与考虑储层实际状况得到的渗透率相差较大,相对误差一般都在20%以上或更高。因此,岩心渗透率计算方法的选取应根据实验测试的表观渗透率而定,其计算结果才能更加真实地反映储层的渗流能力和开发动态。     

非线性渗流复合气藏气井产能新方程分析

针对低渗透气藏的特征,推导建立了低渗透气藏气井产能预测模型,包括远井区考虑启动压力梯度和滑脱效应的气井产能方程,以及近井区考虑高速非达西效应的气井产能方程。研究结果表明:启动压力梯度和高速非达西效应使气井产能下降,启动压力梯度对气井产量的影响呈近似下降的趋势;增产措施和滑脱效应都使气井产能增加,滑脱效应对气井产量的影响呈近似上升的趋势,而增产措施中,某种意义上说明,相比增加缝宽,增加缝长更重要;在高流压阶段,启动压力梯度对气井产能的影响显著,而在低流压阶段,高速非达西效应和滑脱效应对气井产能的影响明显增强。     

非线性渗流地层水平气井二项式产能方程

水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,而低渗透气藏存在着启动压力梯度效应以及高速非达西渗流时的紊流效应。通过建立和求解包含水平气井井身结构参数、近井区高速非达西渗流条件下气体紊流因素以及启动压力梯度效应的水平气井渗流模型,推导出描述水平气井产能的二项式产能方程。在此基础上,依据理论推导和计算,对水平气井和直井的产能进行对比,研究启动压力梯度以及非达西渗流对水平气井产能的影响。结果表明启动压力梯度对水平气井产量影响呈一线性下降关系,非达西流动引起水平气井产能的降低,并且非达西流动对水平井的影响小于对直井的影响。     

缝洞型碳酸盐岩储层产能方程及其影响因素分析

缝洞型碳酸盐岩气藏储层基质孔隙度、渗透率低,孔洞缝发育,非均质性严重,渗流规律复杂,气体流态特征及其关键影响因素是建立合理有效的缝洞型碳酸盐岩气藏气体渗流模型的重要基础。为此,开展了基岩孔隙型、裂缝型、溶蚀孔洞型3种不同储层特征岩样的渗流特征与应力敏感物理模拟实验,得到了不同储层特征岩样对应的流态特征与应力敏感特征;通过研究其影响程度,获取了碳酸盐岩储层应力敏感模型和高速非达西渗流系数模型,最终建立起了考虑应力敏感与高速非达西系数的二项式气体渗流模型和产能方程。数值计算结果表明:①碳酸盐岩气藏产能计算时孔隙型储层若只考虑应力敏感,由此引起的产能损失幅度在30%左右;②溶蚀孔洞型储层若只考虑高速非达西效应,由此引起的产能损失幅度在20%左右;③裂缝型储层需要综合考虑应力敏感和高速非达西效应,两者共同作用导致的产能损失在40%左右。上述规律性认识对生产实践具有重要的指导意义。     

考虑井筒附近高速非达西渗流的井底压力特征

通常情况下,高速非达西流动只出现在井筒附近。目前,在气井渗流模型建立及求解过程中,现有文献是将整个供气半径范围内的流动均考虑为高速非达西渗流,这与实际流动规律不符。文中将供气半径分为2个区,建立了考虑近井筒区高速非达西渗流和远井筒区达西渗流的数学模型,给出了相应的有限差分数值模型,通过编程求解,模拟了不同流态、紊流系数及分区半径下的井底压力响应,为高速非达西渗流气井试井分析提供了新的途径。     

֧�ż������Ǵ����������о�

在生产过程中，油气在裂缝中绝大多数处在非达西条件下流动，这对压裂设计及产能预测非常重要，通常用Forchheimer方程描述。20/40(0.45～0.90 mm)支撑剂充填层非达西流实验结果表明，在低流速条件下偏离Forchheimer方程，在高流速下Forchheimer方程线性很明显；紊流系数和渗透率与支撑剂粒度、球度、圆度、支撑剂充填层孔隙度和实验条件等有关。在非达西流条件下，模拟压裂液对支撑剂充填层损害及返排实验表明，压裂液对非达西流的紊流系数和充填层渗透率均有一定影响，甚至会造成渗透率长久性的损害。实验还表明，支撑剂充填层非达西渗流的研究，有助于优化压裂设计和提高压后产能预测，非达西渗流紊流系数和渗透率可作为评价和筛选支撑剂性能的重要指标。