体积压裂页岩油储层渗流规律及产能模型

利用岩心实验,研究页岩油储层纳微米孔喉渗流规律.基于分形理论,采用双重分维(缝宽分维和迂曲分维),对体积压裂裂缝面密度、等效渗透率等参数进行表征.页岩油储层体积压裂开发过程中,流体的流动分为椭圆缝网内渗流区和主干缝内线性渗流区2个区域,建立二区耦合稳态渗流数学模型,推导页岩油体积压裂改造储层直井产能方程,模拟计算压裂井产能及分析压裂裂缝参数对产能的影响.结果表明:缝宽分形维数越大,裂缝面密度越大,基质—裂缝等效渗透率越大;当裂缝面密度较大时,增加储层改造宽度对产能提升有较大影响;次生缝导流能力越高,提高主干缝导流能力对产能影响越大,次生缝导流能力越小,影响越小.     

压裂水平井非稳态产能分析与影响因素研究——以鄂尔多斯长庆致密油为例

为研究致密油储层改造参数对压裂水平井非稳态流动特征的影响,有效预测压裂水平井产能,基于复杂缝网特征,建立了缝网双重介质压裂水平井渗流数学模型,采用有限元法对模型进行数值求解.结合长庆油田Z183井区致密油资料,通过对比不同改造方式及不同储层改造体积模式的模型计算结果,分析压裂水平井非稳态产量特征,并采用信息量分析法对压裂水平井产能影响因素进行研究.研究发现,储层改造带宽与初期线性流动阶段持续时间和压裂水平井产能正相关,与产量下降时间负相关;各主要因素按影响的显著程度从小到大依次为:主裂缝半长、水平井段长度、主裂缝导流能力和裂缝条数;次要影响因素包括基质渗透率、孔隙度和裂缝簇数等.     

致密油层体积压裂非线性渗流模型及产能分析

针对致密油非线性渗流特征和储层压敏特性,建立了致密油储层体积压裂非线性渗流模型,基于树状分叉分形理论表征体积压裂复杂裂缝形态,根据致密油在体积压裂改造区内不同流动形态,划分为3个区域,推导出了致密油层体积压裂直井三区耦合产能公式,分析了变形系数、分形维数、压敏效应、改造区大小、裂缝导流能力等参数对直井产能的影响.研究结果表明:体积压裂直井产能与变形系数呈非线性递减关系,且生产压差越大,产能下降越多,下降幅度达到70%;体积压裂形成的裂缝条数越多,体积改造区等效渗透率越大;储层压裂改造体积越大,主裂缝越长,直井产能越高;主、次裂缝导流能力越大,直井产能也越高,主裂缝导流能力15~20D·cm,次生缝导流能力在6~10D·cm效果较好.     

应力敏感致密砂岩气藏水平井缝网产能研究

应力敏感是影响致密砂岩气藏多级压裂水平井缝网产能的重要因素之一。针对致密砂岩气藏渗流特征,根据气井压裂后气体渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,利用渗流阻力法建立了考虑应力敏感的致密砂岩气藏多级压裂水平井缝网产能公式,并利用该公式分析了裂缝参数及应力敏感对气井产量的影响。研究表明,随着裂缝导流能力或缝网渗透率的增大,产气量逐渐增加,但是增加幅度减缓;气井无阻流量随着裂缝半长的增大逐渐增加,同时随裂缝导流能力增大先快速提高后趋于平缓,因此,致密砂岩气藏中增加裂缝半长比增加裂缝导流能力更为重要;应力敏感系数越大,随着生产进行,渗透率降低幅度越大,气井产能降低越多。     

可控冲击波作用下的油井产能模型研究

可控冲击波技术用于非常规油气藏的储层改造具有良好的致裂增透效果.基于冲击波在地层中的传播和作用机理,将压裂井周围地层划分为破碎区、裂缝区和未波及区,设定不同区域内流体的渗流模式,建立各区域的渗流模型,从而推导建立了压裂井产能模型.利用CMG数值模拟软件建立单井生产模型,以数值模拟结果验证所建立的产能模型.结果表明,产能模型的预测精度在95％以上.可控冲击波压裂井的增产幅度,随着破碎区半径长度、裂缝区半径长度、裂缝数量的增加而增加.在破碎区半径增大到0.25 m、裂缝区半径达到2.50 m、裂缝数量增加到6条以后,油井产量最终可以分别稳定在冲击波作用前的1.9倍、2.2倍、2.0倍.     

长8储层直井井网体积压裂影响产能因素研究

鄂尔多斯盆地三叠系长8储层,岩性致密、物性差,采用常规重复改造增产措施难度大,现采用滑溜水与冻胶交替注入的混合水压裂技术进行增产改造.基于长8储层的地质特征,应用eclipse数值模拟方法建立单元井网缝网模型,对储层改造体积大小、缝网长宽比、裂缝间距和裂缝导流能力等体积压裂主要产能影响因素进行分析,并通过设计正交试验方案,研究了现有井网对于混合水体积压裂的适配性.同时,在优选的各影响因素条件下,探讨了注水井压裂对于油井产能的影响.     

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.     

复杂人工裂缝网络系统流体流动耦合研究

为实现体积改造中复杂人工裂缝网络系统中主裂缝与分支裂缝流动最优匹配关系,根据体积改造中复杂裂缝三线性渗流模式及裂缝网络最优耦合的重要性,建立考虑裂缝网络中主、支裂缝匹配关系的数学模型。结果表明:在体积改造形成的复杂裂缝网络中,由于三线性流的存在,主、支缝中也存在非达西效应,当渗透率小于0.1mD时,主缝与支缝的非达西效应影响较小,一般小于5%;当渗透率达0.1mD以上时,随渗透率增加影响增大,考察支缝数量由10条增到200条时,对产量影响明显变强,可达50%以上.揭示主、支缝匹配关系在复杂网络系统中的真实性与重要性,为现场复杂网络压裂方案优化提供理论基础.     

砂砾岩储层压裂液滤失模型研究

砂砾岩储层由于砾缘缝和微裂缝较发育,压裂液滤失较复杂,时常导致压裂施工失败.结合砂砾岩储层特征,在认识砂砾岩储层压裂液滤失机理的基础上,将砾石含量和粒径与砂砾岩的裂缝体积联系起来,将压裂液滤失过程考虑为滤饼区、侵入区和双重滤失区,应用达西定律和双重介质流体渗流理论建立砂砾岩储层压裂液滤失模型.模型预测结果与实验测试的结果符合度较高,进一步分析表明砂砾岩的砾石含量和大小对滤失系数影响不大,压差、压裂液黏度和滤饼渗透率是影响砂砾岩储层压裂液滤失系数的主要因素,微裂缝发育程度是影响砂砾岩储层滤失系数的主要特征,提出增加压裂液的造壁性能和使用降滤失剂是降低砂砾岩储层压裂液滤失的有效措施.     

水力压裂水平缝扩展数值模拟

浅层油藏水力压裂改造易产生水平缝,考虑渗流-应力耦合效应,利用ABAQUS有限元软件,建立考虑隔层,包含套管-水泥环-储层的三维分析模型。在该模型基础上,分析不同地质条件与施工参数对水力压裂水平缝扩展及压力变化的影响,具体包括水平地应力差、基质渗透率、施工排量,以及压裂液黏度。通过各因素分析,分析适合于水力压裂水平缝扩展的地质因素;结合实际施工特征,优选施工参数和工艺,保证压裂效果,对浅层水力压裂裂缝扩展机制的了解和施工工艺与参数的优选具有一定的意义。 更多还原     

低渗透压裂井网两相渗流分析

依据低渗透油田压裂开发过程中流体在不同流动区域内的不同流动特征建立了基质渗流区、裂缝控制区及裂缝的三区物理模型.建立了三区耦合理论模型:基质渗流区内依据平面径向非定常渗流规律建立了考虑启动压力梯度的非达西渗流模型;裂缝控制区内依据扰动椭圆建立了基质-裂缝耦合的椭圆渗流模型;裂缝内依据二项式渗流模型建立了高速非线性流动模型,推导出了低渗透油藏不同压裂井网两相渗流数学模型.试验区不同压裂井网开发效果分析表明:菱形反九点井网的开发效果最佳,其次是矩形井网、正反九点井网,正五点井网开发效果最差.     

苏里格气田水平井常规压裂与体积压裂数值模拟

为实现苏里格气田水平井高效开发,提高气藏最终采收率,根据体积压裂的原理,对苏里格气田水平井体积压裂的适用性进行分析研究。通过数值模拟方法,对水平井采用常规压裂(3段),体积压裂(3段2簇、3段3簇、3段4簇和3段5簇)2种压裂改造方式进行模拟对比。结果表明,苏里格气田的储层具有天然微裂缝部分发育、石英含量相对高及渗透率低等因素,实施体积压裂的条件能基本满足;根据气藏特点在常规压裂和体积压裂模型中引入矩形不渗透岩性边界,该类边界极大减慢气体流向裂缝的渗流速度;体积压裂同一配产量不同簇数方案的稳产期均较常规压裂的长,不同稳产期末、10年末,体积压裂采出程度随簇数增加而增加,配产量为8×104 m3时,体积压裂与常规压裂相比优势更明显;体积压裂令缝网内压力波及均匀,避免常规单一裂缝开采时间过长造成的缝周低压现象。     

水平气井横向缝压裂三维两相产能模拟

根据水平气井横向缝压裂的多相流体渗流机理,结合气藏气水两相渗流的达西定律以及物质平衡原理,建立了水平气井横向缝压裂三维两相产能模拟模型,并根据建立的模拟模型编制了计算程序。通过进行实例计算,初步得到了裂缝及储层参数对压后产能的影响结果。实际结果表明:该模型能够描述具有多条横向缝的压裂水平气井的生产特征,对水平气井横向缝压裂产能模拟有广泛的适应性,具有较强的应用性和使用价值。     

基于均衡降压理念的煤层气井网井距优化模型

针对煤层气开发压裂及储层各向异性特点,考虑人工裂缝与各向异性对煤层气压力传播的影响,提出用均衡降压使产气量最大化的思路并进行井网井距优化,在充分考虑各向异性煤层与水力压裂直井压力传播特点的基础上,建立了各向异性地层压裂直井最优井距模型,运用CMG软件GEM模型煤层气模块对模型进行验证.结果表明:对于各向异性煤层或压裂直井,选择矩形或菱形井网较正方形井网好;各向异性煤层矩形井网长宽比按照渗透率比的平方根确定为最优;而对于压裂直井,矩形井网按照长度与宽度的平方差等于4倍裂缝半长的平方确定;对于各向异性煤层与压裂井综合情况,井距关系受各向异性渗透率比值与人工裂缝长度共同影响.在此基础上,建立了煤层气井网井距优化流程,为煤层气开发方式的制定提供了理论方法.     

超低渗透油藏分段多簇压裂水平井渗流特征研究

基于鄂尔多斯盆地长8超低渗透油藏地质与流体特征,应用数值模拟方法和等效网格加密技术建立了分段多簇压裂水平井单井数值模拟模型.利用数值试井的手段,研究了分段多簇压裂水平井的渗流规律及影响因素.结果表明:分段多簇压裂水平井渗流主要分为6个阶段,且表现出双重介质的特性;井筒储集系数的大小决定着垂直径向流是否出现,驼峰峰值随表皮系数的增大而增大;主裂缝导流能力主要对前期和中期渗流阶段影响较大,裂缝半长对无因次压力和压力导数的影响较小;改造区渗透率对无因次压力和压力导数曲线位置及形状产生较大影响;应力敏感的存在会使无因次压力和压力导数曲线上移,但各个渗流阶段不会发生明显的变化.     

低渗透气藏分段压裂水平井非稳态产能模型

针对压裂水平井产能预测模型未考虑地层流体直接流入水平井筒问题,研究应用气体不稳定渗流公式和势的叠加原理,把每条裂缝和水平井筒均看成由无数个点汇组成,建立考虑地层流体直接流入水平井筒情况下,裂缝与水平段同时生产时的低渗透气藏水平井分段压裂完井非稳态产能预测模型,讨论不同气藏基质渗透率情况下裂缝参数对压裂水平井产能的影响.实例计算结果表明,在不同基质渗透率下,优化出的水平井分段压裂完井裂缝参数不同,基质渗透率越低,累积产气量越小,需要压开的裂缝越多,缝长与间距的比值越大.所建模型有利于指导物性不同的储层裂缝参数的优化,可为低渗透气藏水平井分段压裂优化设计提供理论依据.     

致密砂岩油藏部分射开压裂直井产能分析

目前国内外针对压裂直井产能的研究主要是建立在已有的渗流模型上,并且求解产能模型的方法采用了近似的处理方法,产能模型的精度具有一定的局限性。为修正压裂直井产能方程,提高产能预测精度,在前人研究的基础上,从最基本的三维渗流方程出发,考虑裂缝、非均质性和储层射开程度等因素,推导出适合致密砂岩油藏部分射开压裂直井产能方程,并进行了模型论证和敏感性分析。结果表明,油井生产早期,主要受裂缝长度、储层射开程度的影响,并且存在最优裂缝长度和合理储层射开程度;油井生产中后期,主要受裂缝方位、储层各向异性和边界条件的影响;油井生产后期,主要受油藏宽度的影响。该方法可以优化水力压裂参数,指导压裂工艺设计,有助于产能预测和分析。     

复杂裂缝压裂技术在新86井区应用及探讨

复杂裂缝压裂工艺是针对致密油油藏储层改造提出的新技术。以新86井区致密泥晶云岩储层为研究对象进行复杂裂缝压裂技术研究和试验,从地层天然裂缝是否发育,储层的脆性指数是否符合产生网络裂缝的条件,水平应力系数差是否满足形成缝网条件等方面,对其产生缝网可行性进行了分析论证。进行现场试验,并从影响措施效果的地质因素着手,对比工艺差异,进一步对复杂裂缝压裂技术的适用性进行分析,认为针对低渗透致密油藏,复杂裂缝压裂工艺的改造模式更有利于提高挖潜能力。     

裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟研究

研究的低渗裂缝性油藏包括基质、天然裂缝及人工裂缝,根据压裂后流体在各系统的渗流特征,建立了考虑高速非达西、启动压力梯度、毛管压力、重力作用的三重介质三维油水两相渗流数值模型,给出了其数值解法.利用研制的低渗裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟器分析了裂缝及储层参数对生产动态的影响.模拟结果表明,基质中启动压力梯度、人工裂缝中导流能力随时间的递减、高速非达西系数、天然裂缝渗透率、裂缝条数及裂缝长度等对压裂水平井生产动态有很大影响.要准确评价水平井压裂效果,在此类油藏压后生产动态模拟时应该考虑这些因素的影响.     

基于损伤力学的裂缝性储层流固耦合数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的变形规律以及其对生产动态的影响,采用塑性损伤模型和双重孔隙介质模型相结合的流固耦合数值模拟方法,模拟了裂缝性储层注采过程中的裂缝和产量变化.采用迭代耦合方法模拟流体渗流与裂缝变形的耦合力学行为,并使用损伤变量从数学上表征储层裂缝的渗透率.分析了裂缝性储层开采时的损伤演化,获得了裂缝渗透率和地层压力的分布变化.结果表明,开采过程中地层裂缝逐渐闭合且渗透率降低,对产量造成不利影响.裂缝渗透率降低是导致地层产量下降的重要因素,裂缝性储层数值模拟时应考虑裂缝渗透率变化对生产带来的影响.