变应力条件下低渗透储层近井地带渗流模型

通过室内试验研究,探索了变应力条件下岩石发生弹性、弹塑性变形时,其孔隙度、渗透率、压缩系数与应力的关系,得到岩石在发生弹性、弹塑性形变时的渗透率、岩心孔隙度 (压缩系数)-应力状态方程;以此为基础,建立了低渗透储层近井地带的一维两相径向渗流模型,并利用常规三维两相微分方程数学模型为径向流模型提供边界条件,对二者进行结合和转化形成计算机模型。利用该模型,可计算、分析变应力条件下低渗透储层近井地带油水渗流的一般规律,定量研究低渗透储层发生弹性变形和弹塑性变形对单井流入动态的影响情况。因此,这种方法在低渗透油田开发中具有一定的理论意义和应用价值。     

低渗透应力敏感性油藏的合理开发

针对低渗透油藏开发效果难以达到预期的现象,通过采用变流体压力应力敏感实验方法,保持围压不变对某低渗透油藏的岩心在不同流体压力下的渗透率进行测试。研究结果表明:随着流体压力的减小,岩心渗透率逐渐降低,但减小幅度趋于平缓;岩石渗透率越低,应力敏感性越强,流体压力恢复后,岩心渗透率并不能恢复到原来水平,其原因是低渗透岩石应力敏感性是不可逆的。利用径向渗流理论,结合应力敏感性对渗透率的影响,建立新的油井产能方程,计算出地层压力变化对单井产能的影响。在保持生产压差为4 MPa不变的前提下,地层压力下降5MPa,单井的产能降低10%~30%,储层渗透率越低,降幅越大。为使低渗透应力敏感性油藏得到合理高效的开发,储层在进行压裂、射孔和作业过程中需注意油层保护;在开采过程中需观察井底流压的变化,维持合理的生产压差;当油井产油量明显下降后,适时对近井地带储层进行酸化,增大近井地带的渗透率。     

低渗透均质油藏不稳定渗流压力计算

针对低渗透均质油藏存在低速非达西渗流的问题,建立了考虑启动压力梯度影响的低速非达西渗流均质油藏有效井径数学模型,获得了地层压力和井底压力计算公式,绘制了低速非达西渗流均质油藏瞬时井底压力和地层压力曲线,讨论了启动压力梯度、生产时间、渗透率等参数对井底压力和地层压力曲线的影响.研究表明,由于启动压力梯度的影响,在无限作用径向渗流阶段,压力导数曲线不再出现水平的径向流直线段,而是逐渐上翘,该特征区别于一般的均质油藏压力动态曲线.由于生产时间和启动压力梯度的影响,低渗透油藏中油井正常生产时井底压力和地层压力均消耗较大,导致井底压力和地层压力均较低,压力传播速度较慢.     

井底产量受压缩系数影响的弹性不稳定渗流特征

弹性不稳定渗流的动力来源主要是岩石及液体的弹性能量,当井底定产量生产时,往往忽略井底产量由于液体压缩系数而产生的弹性变化,致使动态预测时井底压力计算偏小。考虑井底产量受压缩系数影响,对弹性不稳定渗流时的井底定产量进行“变产量”处理,再结合压降叠加原理,得到了井底压力不同的预测结果。从原始地层压力、渗透率、原油黏度、储层厚度、产量、生产时间6个方面分析了井底产量受压缩系数影响对井底压力预测结果的敏感程度,经验证,考虑压缩系数与不考虑压缩系数的井底压力偏差最高可达10%,对实际生产动态分析会产生一定程度的影响     

气井的流固耦合渗流场分析

针对气井生产过程中存在的流固耦合作用,在充分考虑真实天然气的偏差因子、密度以及黏度随压力变化的基础上,建立数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件对应力场、渗流场进行耦合计算,得到流固耦合作用下的渗流场分布。从中提取井底上方20 m处切线上的地层压力、孔隙度、渗透率、渗流速度、气体密度、气体黏度等数据,进一步分析耦合渗流场的分布特点。研究得出:气井耦合渗流场中压力分布与常规数值分析得到的"压力漏斗"趋势相似,但压力数值偏小;由于应力场的作用,耦合渗流场中地层的孔隙度和渗透率是变化的,尤其在井底附近的减小程度显著,进而导致耦合渗流速度小于常规渗流场,最终影响气藏的开发动态;受压力变化的影响,天然气的黏度、密度分布也近似为"漏斗"趋势。结果表明,考虑流固耦合作用下的渗流场才是地下渗流的真实反映。     

裸眼井出砂预测模型的解析分析

根据弹性力学的有关知识,分析了考虑油层流体渗流作用时,裸眼井周围的应力分布情况。根据Mohr-Coulomb准则,建立了相应的出砂预测模型,给出油井出砂时临界井底流压的计算方法。分析了储层压力、岩石抗压强度及原地应力状态对出砂的影响。研究结果表明,储层压力、地应力增大,岩石抗压强度变小时,临界井底流压升高,井壁更易出砂。     

双重介质压裂直井非稳态井底压力分析

精确求取压裂直井非稳态井底压力,有助于实时监控和预测油井产量。基于渗流控制方程,考虑裂缝与基质的窜流,引入双重介质流体交换系数,建立双重介质油藏非定常流的瞬时压力数学模型。通过数学变换方法、数值反演和轴对称变换解相似方法,求取了井底流压的实数域数值解,并对井底流压进行了敏感性因素分析。分析结果表明:压力曲线可以分为早期线性流、中期径向流、晚期球形流、边界控制流四个阶段;裂缝半长和渗透率比主要影响早期线性流,弹性储容比(基质)和交换系数主要影响中期径向流,表皮系数则主要影响晚期球形流。井底压力的动态分析,为油井的合理配产,提供了一定的技术支持。     

考虑滑脱效应的页岩气井底压力特征

为了掌握页岩气的井底压力特征,进行页岩气的高效开发,对页岩气的渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气的双孔模型,在考虑页岩气滑脱效应的条件下,建立了页岩气在双孔介质中渗流的数学模型,给出了相应的有限差分的数值模型。通过编程求解,模拟了不同朗格缪尔(Langmuir)体积、裂缝与基质渗透率比值、滑脱因子下的井底压力响应。研究表明:①页岩气的解吸附不能忽略,且朗格缪尔体积越大,井底压力下降越慢,越晚探测到地层边界;②在页岩气开采过程中,必须尽可能降低裂缝与基质渗透率的比值,以实现气井稳定生产;③滑脱因子越大,井底压力下降越慢。     

开关井不同程度应力敏感效应对井底压力动态的影响

依据渗流实验建立的应力敏感效应经验关系式,从渗流力学基本理论出发,建立了考虑渗透率应力敏感、井筒储存效应和表皮效应影响的均质气藏试井分析数学模型。应用摄动技术和拉普拉斯变换方法求解数学模型,据此研究应力敏感性气藏的渗流特征以及开关井不同程度应力敏感效应对井底压力动态的影响。研究表明,随着渗透率应力敏感效应的增大,压降压力导数曲线向上翘起的幅度增大,而压恢压力导数曲线则可能出现下掉。当升、降压对渗透率的应力敏感不可逆时,升压过程不能使渗透率完全复原,其压力恢复的程度则更低。     

环县地区长8油层组单井产量影响因素分析

针对环县地区长8油层组试采单井产量较低、难以有效开发的问题,研究综合前人对于单井产量影响因素的认识,结合研究区实际情况,筛选出渗透率、油层厚度、砂量、井底流压等可能的单井产量影响要素,并通过这些要素与单井试油产量、试采半年产量的关系,认识到储层渗透率是影响该区长8油层组单井产量的主控因素。改善储层渗透性是提高单井产量,达到整体有效开发的关键。     

井底脱气条件下的产能计算方法

原油脱气时,油层中渗流可以分成两个区域:地层压力高于饱和压力的油水二相渗流区及地层压力低于饱和压力的油气水三相渗流区.油井生产时,一般地层压力高于饱和压力,井底流压低于饱和压力,且井底会产生局部脱气现象,该现象对渗流阻力影响较大,因此用单相渗流公式计算的产能存在较大误差.用饱和度插值法改进后的stone模型计算油相的相对渗透率,利用微元法求多相渗流区渗流阻力,建立了在不同含水饱和度下,考虑井底局部脱气现象的产能计算方法.     

分形球向流油气藏模型及其解

对不稳定渗流的数学模型进行了推导,建立了以变流率生产和考虑表皮效应影响的分形球向流油气藏的数学模型,利用Laplace变换、变型Bessel函数性质和数学物理方程方法求得在三种不同外边界（无穷大、定压、封闭）条件下的Laplace空间储层压力和井底压力的表达式,分析了分形维数、分型指数和表皮效应对储层压力和井底压力的影响。对研究分形球向流油气藏的试井分析和研究其渗流规律具有重要意义。     

数值模拟法研究压力敏感地层井底压力响应特征

建立了考虑压力敏感地层测试数学模型与数值模型,模拟和分析了不同压力敏感程度地层测试井底压力响应特征。对于开井流动期而言,在产量相同的条件下,压力敏感系数愈大,井底流动压力愈小。对于关井恢复期而言,压力敏感地层的井底压力响应具有地层渗透率逐渐变好或地层厚度逐渐变厚的井底压力响应特征,压力敏感系数愈大,双对数图上开口就大。     

低渗油藏非线性渗流特征及其影响

针对低渗透油藏渗流阻力大,注水效果差等问题,根据物理模型实验资料,推导了低渗透油层的渗流数学方程,并研究了低渗油层中油、水渗流特征及其规律。研究表明:低渗储层中的渗流具有启动压力梯度,启动压力梯度与储层的渗透率成反比,与原油极限剪切应力成正比。低渗储层的渗透率越小,单井产量减小幅度越大;同时,单井产量减小幅度随原油的极限剪切应力和井距的增大而增大。因此,可采用压裂或打水平井等技术手段对油层实施有效改造,通过降低原油剪切应力、使用小井距和较大的生产压差来改善开发效果。     

致密油藏直井体积压裂压力分析模型

致密储层基质和裂缝一般表现为强应力敏感性,同时由于储层的致密性,基质和裂缝经常会表现为非稳态窜流特征,影响井底压力曲线的形态和特征,进而影响解释结果。目前国内外尚缺少同时考虑应力敏感及非稳态窜流的井底压力分析模型。参考典型致密油藏体积压裂直井的微地震监测数据,设计体积压裂直井渗流物理模型,同时考虑应力敏感和非稳态窜流,建立体积压裂直井井底压力数学模型并求解,进而获得井底压力的双对数曲线特征。研究结果表明:应力敏感系数αD越大,压力导数曲线上翘幅度越大,压裂未改造区致密油径向流动阶段越不明显;非稳态窜流系数λm越小,窜流出现时间越晚,窜流阶段的下凹幅度越大,窜流渗流过程持续时间越长,压裂区域的裂缝径向渗流过程越弱。该井底压力分析模型应用表明,相较于未考虑应力敏感及非稳态窜流的模型,更能准确地确定压裂区域的半径及相关储层参数,提高致密油藏直井体积压裂相关参数的解释精度,故可推广到致密储层参数反演或试井解释分析中。     

车66 区块钻井过程井底压力波动及渗流规律

针对车66 区块钻井过程中易出现的阻塞、地层垮塌、井漏甚至井喷等问题,基于环空流体力学并结合地层渗透性特征,分析了在起、下钻及钻井过程中产生的抽汲压力和激动压力的大小,以及钻井液黏度、密度,井深和钻井速率对其影响的规律;依据线性渗流定律,单向流体球面向心流和平面径向流模型研究了井底负压差下进入、钻过储层的渗流规律变化及正压差条件下钻井液漏失情况,得出井底压差越大、地层渗透率越高,地层流体渗流速度越高,钻井液漏失量越大。该分析结果揭示了钻井过程中井底压力波动和井下渗流规律及其相关影响因素,为井身结构设计优化提供了必要依据。     

变形介质油藏开发特征

深层油藏的储层由于承受很高的压力和温度,开发这些油田的过程中,储层要发生部分或全部的不可逆变形,会明显地影响这些油田的动态特征.利用解析法和数值法对变形介质中一维非线性-弹性直线渗流的数学模型进行求解,得到不同边界条件下的压力分布,所得结果与常规的线性-弹性不稳定渗流解进行了比较,并着重分析了渗透率的变化对地层压力分布的影响,分析表明:当变形介质的弹性增加时,对于注水井来说,若给定注入量,则地层压力上升的越缓慢,若给定井底流压,则注入量增加;对于生产井来说,若给定产量,则地层压力下降的越剧烈,若给定井底流压,则产量下降.变形介质油藏的开发应以保持原始地层压力为前提,这样,才能得到较高的采收率.     

低渗气藏压裂井动态产能预测模型研究

根据气井压后气体渗流规律的变化特征,基于稳定流理论,考虑地层条件下气体的PVT参数随压力的变化而变化,再结合气藏的物质平衡方程,推导、建立了考虑非线性渗流特征影响的低渗气藏无限导流垂直裂缝井产能动态预测模型,并分析了非线性渗流特征影响因素和生产因素对气井产量变化规律的影响。研究结果表明：启动压力梯度和渗透率变形系数越大,气井稳产年限下降幅度越大,开采年限越长,地层压力下降速度越慢,其中渗透率变形系数的影响更大;滑脱因子越大,气井稳产年限增加幅度越大,开采年限越短,地层压力下降速度越快;采气速度越大,气井稳产年限下降幅度越大,开采年限越短,地层压力下降速度越快;井底压力变化对气井产量影响较小。     

低频波动采油对径向储层初始渗流的影响

分析低频波动作用下饱和单相渗流流体径向孔隙介质的物性变化,可揭示低频波动采油对井筒附近具有变化压力梯度的实际储层渗流的影响。通过构建低频波动对径向储层初始渗流影响的弹性波传播控制方程,考虑弹性波与井筒周围初始时刻流动方向的一致性,采用映射网格与边界层加密进行物理模型网格划分,以削弱弹性波边界虚假反射;通过COMSOL系统有限元模拟,对比波动耦合渗流和Biot流动、初始径向渗流的物性特征,以与半解析解的差异,说明数值模拟揭示低频波动影响下储层物性参数周期性变化的有效性。研究结果表明:波动耦合渗流不等于初始径向渗流与Biot流动的简单叠加;震源位于注入井时,低频波动对径向渗流场具有明显的降压、增速和增孔作用,越靠近注入井,效果越明显;研究区基础参数条件下,局部最大压降达40%,距离井筒中心10 m范围内相对流速明显增加;低渗透率、高孔隙度时低频波动对渗流的促进作用更为明显。     

受损害储层的压力响应特征分析

建立了考虑损害区内渗透率变化的地层测试数学模型与数值模型，模拟和分析了不同损害程度的地层测试压力响应特征。认为在储层损害程度（表皮系数）相同的条件下，用渗透率表述的数学模型与用表皮系数表述的数学模型得到的井底压力响应不同。当损害程度越严重时，用渗透率模型的井底压力恢复得越慢，而表皮系数模型的井底压力恢复得越快。也就是说“厂”字型曲线并不能认定地层损害；即使损害程度相同模型相同，不同生产时间的井底压力双对数图也可能不同。这是不同的生产时间有不回的调查半径所致。