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。     

考虑应力敏感的页岩气藏垂直裂缝井压力动态分析

压裂井由于能够提高单井产量而在页岩气藏开发过程中得到了广泛的应用。在实际生产过程中,页岩气藏往往存在明显的应力敏感作用。为此,该文应用椭圆渗流的概念,综合考虑了页岩气解吸、扩散和渗流特征,建立了考虑应力敏感作用的页岩气藏双重孔隙介质垂直裂缝井椭圆流动渗流数学模型。考虑到模型非线性程度较高,重新定义部分参数,将解吸作用考虑成基质综合压缩系数的增加,并通过Laplace变换、摄动变换以及Duhamel原理,结合Stehfest数值反演技术对模型进行了求解,绘制了压力动态典型曲线,分析了应力模数、裂缝导流能力、Langmuir压力、Langmuir体积、窜流系数等参数对压力动态曲线的影响,其研究结果可为页岩气藏压力动态的合理分析提供科学依据。     

致密油藏体积压裂水平井Blasingame产量递减分析

致密油藏渗透率极低,常采用体积压裂水平井改造技术。由于关井期间不稳定流持续时间长,因此Blasingame产量递减分析是获取储层参数较为实用的方法,该方法可结合生产期间的资料获取储层参数。为此该文建立和求解了致密油藏体积压裂水平井不稳定渗流数学模型,通过定义无因次产量、无因次产量积分及无因次产量积分导数,绘制了体积压裂水平井的Blasingame产量递减典型曲线,将其划分为改造区线性流阶段、窜流阶段、衰竭流阶段、未改造区线性流阶段和边界控制流动阶段,并对裂缝导流能力、改造区宽度、未改造区与改造区渗透率比等参数进行了敏感性分析,为致密油藏生产动态分析提供科学依据。     

页岩气藏压裂水平井三线性流试井模型研究

为高效合理的开发页岩气藏,该文提出了页岩气藏压裂水平井三线性渗流模型。此模型考虑了页岩气吸附解吸和扩散机理,运用Laplace变换和Duhamel原理,最终求得考虑井筒储存和表皮效应的压裂水平井Laplace空间无因次井底压力解。并通过Stehfest数值反演,绘制相应的无因次压力及导数特征曲线,对其无因次压力导数特征曲线进行了流动阶段的划分和影响因素分析。研究结果有利于提高对页岩气藏压裂井渗流规律的认识,为开发页岩气藏提供理论支持。     

双重介质二维不定常渗流研究

本文采用傅立叶变换方法,求得了弱可压缩液体在双孔介质中二维不定常渗流的拉氏空间解,研究了非稳态变换双重介质裂缝储量比ω和介质间传导系数λ对无限导流垂直裂缝井的压力及压力导数的影响,绘制了影响因素的敏感性曲线,并对早期及晚期的结果进行近似,为试井分析提供了理论基础。     

致密油藏体积压裂水平井变窜流系数模型研究

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发致密油藏的有效手段。该文针对水平井经过压裂后在主裂缝周围形成的微裂缝密度随着到主裂缝的距离递减变化的特点,基于双重介质模型建立了窜流系数随着到主裂缝距离变化的体积压裂水平井线性流动模型,通过引入Airy函数及Laplace变换求得了模型的解析解,运用Stehfest数值反演技术得到了在实空间中的解,最后对定产量生产时的井底压力动态及定井底流压生产时的产能动态进行了分析。研究结果表明:井底压力及产能动态曲线可分为4个流动阶段,基质形状假设为球形及柱状对结果影响不大;窜流系数最大值越大,总系统线性流就发生得越早,双线性流阶段无因次产能就越大;窜流系数最小值越大,双线性流发生的时间越早,而且持续的时间越长,总系统线性流阶段无因次产能越大。研究结果可为致密油藏压力及产能动态的合理分析提供科学依据。     

双重介质中有限导流垂直裂缝井试井模型求解的新方法

在T.A.Blasingame等人提出的均质油藏中有限导流垂直裂缝试井模型（TPR）的基础上采用Laplace变换与反演技术,完成了双重孔隙介质中有限导流垂直裂缝井试井模型的求解新算法.讨论了介质间窜流、弹性储容比、裂缝导流能力及外边界条件对压力动态的影响,结果表明：用该方法计算的结果与经典的双重介质垂直裂缝井模型一致.这种算法计算速度快,精度满足要求,可用于现代试井分析的自动拟合中.     

瞬态压力分析方法在小型压裂地应力测试中的应用

小型压裂地应力测试是最可靠的深部岩体原位地应力状态测量方法,裂缝闭合压力等于最小水平主应力,故确定裂缝闭合压力是小型压裂测试分析的关键。小型压裂法分析基础为一维流体模型,考虑在一个竖直井旁产生交叉的垂直裂缝,该裂缝具有有限或无限的导流能力,这就自然引入了瞬态压力分析(PTA)的概念。尽管PTA方法已经广泛应用于石油/天然气行业,但在岩石力学工程的小型压裂测试分析中是新引入的概念,少有相关研究。首先回顾了瞬态压力分析的基本原理及其在小型压裂地应力测试中的应用;其次用偏微分方程描述小型压裂地应力测试过程中的压降过程,不同的流体状态代表张开状态的裂缝、正在闭合的裂缝以及闭合后的裂缝;这些不同的流体状态可以在压力导数曲线中表现出来,并利用这些特性识别裂缝的闭合压力;最后结合某深埋隧道小型压裂地应力测试,采用PTA方法分析确定了最小水平主应力,并与其他分析方法作了对比,为隧道工程小型压裂地应力测试分析提供一定的参考。     

变形介质油藏渗流规律和压力特征分析

本文基于渗透率随压力呈分段的指数变化规律，建立并求解了平面径向稳定渗流方程和非线性不稳定渗流方程。研究了不可压缩液体的稳定渗流规律和弱可压缩液体的不稳定渗流规律。推导出无限大油藏非线性不稳定渗流基本微分方程的解析线源解。建立了各种边界条件下考虑井筒储存效应和表皮效应的非线性不稳定渗流数学模型，并用数值法对其求解。绘制了相应的压力及其导数典型曲数，分析了渗透率变异系数对这些典型曲线形态的影响。     

缝洞向井筒供液时三重压敏介质油藏压力响应特征研究

建立由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成，并考虑溶洞渗透率和裂缝渗透率随压降的增加呈指数减小的三重压敏介质油藏试井解释模型，采用隐式差分格式对考虑井筒储存和污染效应的情况进行了求解。讨论了溶洞和裂缝无因次渗透率模数、介质问窜流、弹性储容比、外边界条件及表皮系数对压力响应的影响。结果表明：无因次渗透率模数导致压力及压力导数明显上升，窜流系数影响窜流阶段出现的早晚，弹性储容比影响压力导数曲线“凹陷”的宽度和深度，外边界条件的影响则和普通三重介质明显不同，表皮系数主要影响全部压力和压力导数早期的“凸起”，而无因次渗透率模数则主要影响压力和压力导数的后期。     

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。     

非均匀体积压裂水平井压力动态分析

针对缝间非均质性及裂缝长度分布非均匀问题,区分端部裂缝和中部裂缝,分别建立不同区域的渗流数学模型,利用Laplace变换和Stehfest数值反演得到井底压力解,绘制分析压力动态曲线.结果表明:该模型的流动形态可分为7个主要阶段;裂缝总长一定,裂缝长度非均匀分布时,短裂缝数量较多,压力传播率先到达未改造区,压力损失较大...     

矿山岩体压裂控制及裂隙渗流与应力关系分析

为开发矿山地热能,在利用矿山开采过程中自然涌出热水的基础上,提出了压裂矿山热岩石,利用裂隙渗流特性用冷水吸收热岩体能量的方法。通过对岩体开裂力学模型的进一步推导,得出岩块稳定开裂的条件;对失稳状态下裂缝压力进行分析,得到垂直裂缝压力和水平裂缝压力;通过实验,明确裂隙渗透率与静应力的关系;建立了三维裂隙在三向应力作用下的渗透系数及渗流量模型,求得岩体应力对渗透系数及渗流量的影响作用。     

唐家山堰塞坝工程引流效益水力学计算分析

利用MIKE 11溃坝洪水计算模型计算了唐家山堰塞湖溃坝洪水过程，并与实测洪水过程进行了比较。分析比较结果为：计算流量过程与实测流量过程基本相符；下游几处典型断面的流量误差最大为2.9%；实施堰塞湖导流工程后，各典型断面的流量比不实施导流工程自由下泄的流量减少了65.4%~66.4%；导流工程的实施大大降低了堰塞湖下泄洪水下游人民生命财产的威胁。     

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。     

考虑变井筒存储的凝析气压力动态分析

许多因素影响凝析气井压力动态，以前的试井分析方法虽然考虑了井筒存储的影响，但没有考虑变井筒存储的影响。然而由于凝析气自身的特性，井筒存储的变化对压力及压力导数动态有显著的影响，如不考虑此因素将会对凝析气压力动态分析结果产生较大的影响。文中针对凝析气井测试的特点，对Xu ＆ Lee的凝析气井试井分析数学模型进行修正，建立了考虑表皮效应及变井筒存储的凝析气井试井解释数学模型，对其进行求解，分析研究了各参数对压力和压力导数动态的影响，并形成了新的理论图版。     

基于回流辅助的小型压裂地应力测试研究与应用

首先介绍了两种测试对裂缝闭合压力的解释方法及测试流程，并进行了流固耦合有限元模拟研究。西部某交通隧道地质条件复杂，岩层致密、渗透性低，研究回流辅助测试方法来提高小型压裂测试效率和精度尤为必要。在每个测试段同时使用自然压降和回流压降两种方法来分析裂缝闭合。研究结果表明，每个回流周期都会产生一个独特且可重复的裂缝闭合现象，使得裂缝闭合压力的解释更为容易；两种测试方法所解释的裂缝闭合压力的结果是一致的，检验了回流辅助小型压裂地应力测试方法的合理性，为类似工程提供参考借鉴。     

双渗透介质中轴对称二维不定常渗流

本文研究了弱压缩液体在双渗透介质中不定常轴对称二维渗流，找到了它的瞬时压力Ｌａｐｌａｃｅ变换解。用数值反演技术计算了双渗透介质参数：χ、ω、λ；不完善井找开程度ＬＤ；对井中压力变化的影响。做出了压力－时间变化图板，这是不完善井在双渗透介质中试井解释的基础。它的特殊情况：均质介质和双孔隙介质渗流。     

顺北 1区 ＳＨＢ5－12井周断溶体储层压裂参数设计研究

顺北油田主要为超深碳酸盐岩断溶体油气藏，开发时对储层条件下的水力裂缝进行形态预测与控制，是储层改造方案一体化设计的关键环节。然而在进行断溶体油藏压裂开采时水力裂缝易受地应力与断溶体的影响，水力裂缝沟通断溶体机理不明确。为研究压裂工艺中不同射孔角度与注水压力对断溶体周围水力裂缝扩展影响规律，从而针对特定断溶体区域进行压裂参数设计。通过开发Ｐｅｔｒｅｌ－ＡｉＦｒａｃ－ＴＯＵＧＨ一体化平台，实现了顺北1区ＳＨＢ5－12井周典型断溶体单元精细压裂数值模拟。研究表明:一体化平台能够有效实现断溶体区域水力压裂过程精细化数值模拟。研究结论可为断溶体储层区域一井一策方案设计提供参考依据，提高顺北油田石油开采效率。     

考虑弥散尺度效应的抽水井附近溶质运移模型及半解析解

为考虑溶质径向运移的弥散尺度效应，将弥散度概化为径向距离的线性函数，并考虑溶质的吸附和降解，建立了抽水井附近溶质运移的简化模型(SDM, Scale-dependent Dispersion Model)，通过Laplace变换和de Hoog数值反演方法求得SDM的半解析解，并采用混合拉普拉斯变换有限差分法验证了半解析解的正确性。通过SDM与弥散度为常数的溶质径向运移模型(CDM, Constant Dispersion Model)的比较，分析了弥散尺度效应对反应性溶质径向运移过程的影响，并利用渗流槽中的径向弥散实验资料检验模型的适用性。结果表明：随着弥散尺度效应的增强，抽水井处溶质穿透曲线分布范围越广，浓度峰值越小且达到浓度峰值所需的时间越短；当CDM的弥散度为SDM弥散度最大值的1/4时，CDM和SDM模拟的抽水井处穿透曲线近似一致；由于吸附和降解作用，溶质在运移过程中会出现消耗和滞后的现象；与CDM相比，SDM的模拟结果与径向弥散实验结果吻合更好，说明本文建立的考虑弥散效应的简化模型可以用来模拟较大区域上溶质的径向运移过程。