低渗透油藏非线性渗流产能计算模型及参数敏感性分析

应用常规的油藏工程方法,进行低渗透油藏动态预测普遍存在较大的误差.对此,在考虑启动压力梯度、应力敏感性、牛顿流体微压缩性以及流体粘度可变性的基础上,运用渗流理论,建立了低渗透油藏非线性平面径向稳定渗流模型,应用解析方法对模型进行求解.结合华庆油田白155井区超低渗透油藏的开发实例,对影响油井的产能因素进行参数敏感性分析,绘制了不同参数下油井的产能曲线.与达西线性渗流对比,提出该模型可用来评价油井产能以及进行产能预测.     

低渗透油藏中水平井两相渗流分析

大量实验表明，在低渗透多孔介质中，渗流不再符合线性达西定律，而具有启动压力梯度，本文从Buckley-Leverret不混溶两相渗流驱替理论出发，考虑启动压力梯度的影响，对水平井两相渗流进行分析，得到了椭球形边水油藏中水平井定产时的压力分布公式和定压生产时的产量公式，以及饱和度分布公式。经图示分析得出结论：启动压力梯度不仅增大油藏的生产压差，而且使油藏的无水采收率和水驱采收率减少；增大注入量可以降低启动压力梯度对两相渗流的不利影响，从而提高水驱采收率，因此开发含启动压力梯度油藏，应小井距，大流量，大压差进行注水开发；水平井的两相渗流解析解为数值模拟中水平井的处理提供很好的方法。     

低渗透油藏毛细管压力动态效应的数值模拟研究

实验分析和理论研究表明毛细管压力存在动态效应,即其与润湿相流体的饱和度变化率相关,已有的物理实验表明低渗透油藏中的毛细管压力动态效应对于油气渗流存在着较大的影响。该文首先根据23个低渗岩心渗流曲线的数值拟合分析结果,建立了各项物理意义明确的非线性渗流运动方程,然后通过构造三种不同的饱和度变化速率的润湿相流体饱和度时变曲线,利用有限元数值方法模拟了三种饱和度曲线对应下的一维水驱油过程,并在完全基于数学方法较少依赖于物理实验的基础上计算了毛细管压力曲线。数值模拟的结果表明,低渗透油藏中存在较为明显的毛细管压力动态效应,且动态系数与介质的固有渗透率负相关,与润湿相流体的黏滞系数正相关。并通过与达西线性渗流模拟结果的对比表明了低渗油藏中非线性渗流产生的毛细管压力动态效应更为明显,动态系数也更大。     

低渗稠油油藏水平井储量有效动用界限研究

低渗透稠油储层具有明显的启动压力梯度,该文首先基于分析低渗透油藏弹性能量开发中的不稳定渗流过程,得到拟稳态条件下直井开发渗流方程的基本解;再利用保角变换方法,建立考虑启动压力梯度影响下,水平井在三维空间上压力分布的计算模型。考虑技术和经济因素,提出了低渗透稠油油藏衰竭开发下水平井储量有效动用界限,包括满足渗流速度要求的最大动用范围以及满足经济极限累计产油量要求的最小动用范围,并建立了相应的计算方法。研究结果表明,对于低渗透稠油油藏,要综合考虑技术和经济条件的要求,在满足水平井储量有效动用界限的基础上确定开发井距,才能对此类油藏进行有效开发。通过X-DEH油田开发实例,研究了不同储层物性和开发条件下,水平井在水平平面动用半径和垂直平面动用厚度的变化规律,结果表明该方法具有很好的可操作性。     

基于流管法的低渗透油藏水驱动态分析

为了认识低渗透油藏的水驱动态规律,完善低速非达西渗流的水驱动态理论,该文基于流管法的基本原理,给出了五点法井网的三角流管模型,引入启动压力梯度,建立了低渗透油藏水驱动态开发指标的油藏工程计算方法。经对比验证,利用该方法计算的产油量与实际产量一致,若不考虑启动压力梯度会导致产油量偏高,存在较大误差。绘制并分析了渗流阻力、含水饱和度、产油量、产水量、采出程度以及波及系数等动态指标的变化曲线。结果表明,随着注入水从主流管向外的扩展,水驱前缘推进变慢,渗流阻力也随之变大,流管中注入水突破变慢。主流管突破后产油量迅速下降,开始迅速产水,采出程度和波及系数增幅变缓。所有流管都突破后产量和采出程度趋于平缓,注入水完全波及。同一时刻水驱前缘后从注入井端到采油井端的含水饱和度不断减小。研究结果可为低渗透油田水驱开发及动态分析提供指导。     

三维非达西渗流的有限元分析

本文以非线性渗透规律的两种主要形式为基础,推导并建立了非达西渗流的三维有限元数值记算模型,分析了用有限元法分析非达西渗流的特点,用FORTRAN语言编制了相应的计算程序,并借助堆石坝渗流模型的实测结果进行了验证.     

低渗气藏产水水平井井筒压降规律研究

利用水平井开发低渗透气藏过程中,产水使得水平井筒压降规律异于井筒单相压降,因此分析产水水平井井筒压降规律至关重要。该文基于气水两相渗流原理以及水平井周围椭圆形渗流场,考虑启动压力梯度、应力敏感性、滑脱效应以及高速非达西流动等因素的影响,定义气水两相广义拟压力,得到了低渗气藏中气水同产水平井地层渗流模型,并考虑水平井筒变质量流动,建立了地层两相渗流与井筒两相管流的耦合模型。实例分析发现:低渗气藏水平井井筒压降约为0.01 MPa,远远大于气藏单相井筒压降。由敏感性分析可知,随着水气体积比和滑脱因子的逐渐增大,井筒压降不断增大,而随着启动压力梯度和应力敏感指数的增大,井筒压降则不断减小。该文为低渗气藏气水同产水平井井筒压降规律的研究提供了新的思路。     

致密油藏中一种基于微管流动特征的非线性渗流模型

随着常规油气资源的大量消耗,低渗透致密油藏逐渐成为开发的主要资源。由于致密储层主要发育大量的纳米级孔隙与裂缝,当流体通过时,流动规律偏离达西定律,渗流曲线不再是一条通过原点的直线。对于渗流过程中各因素之间的相互作用及对渗流规律的影响说法不一,至今没有一个满意的模型。为了正确认识致密油藏储层的非线性渗流规律,该文以边界层理论为基础,提出了低渗透致密油藏一种新的非线性渗流模型。通过流体在微纳米管中的流动实验分析,润湿性液体的边界黏附层厚度与驱替压力梯度呈指数关系,对流量模型进行了简化处理;进而利用毛管束模型得到了致密多孔介质中液体的渗流模型,并用天然致密岩心进行单相水流动实验给予验证。研究结果表明,所得非线性渗流模型是有效的,能够用来描述致密油藏的非线性特征。     

基于非达西流动的软土非线性固结计算

为了研究软土在非达西渗流作用下的非线性固结特性,基于孔隙水质量守恒原理,引入非达西渗流速度方程,建立了以超静孔压为变量同时考虑渗透系数变化的软土地基一维非线性固结方程,采用差分格式离散偏微分方程,获得了超孔隙水压力的数值解答,采用Python进行编程,计算考虑沉积作用的土体非线性固结沉降,并与已有文献结果做了对比,同时分析了非达西渗流参数n和启动压力梯度以及排水条件变化对地基土固结性状的影响。研究结果表明:非达西渗流参数n和启动压力梯度i_c越大,非线性固结完成所需时间就越长,但对固结最终沉降大小没有影响,两个参数对超孔隙水压力消散均有阻塞效应,固结过程对参数n的变化更为敏感。双向排水条件下土体平均固结度最终可达到100%,单向排水条件下土层平均固结度仅达到有限值,固结稳定后其地表沉降小于双向排水计算结果。     

非线性球形渗流模型及井底压力动态特征研究

对储层较厚的油藏,油井通常采用部分射开的完井方式,当射开厚度较小时,就会出现球形渗流模式.针对这一情况,基于物质平衡原理,建立了考虑二次压力梯度影响的非线性球形渗流物理数学模型.利用变量代换,将渗流模型线性化,求取了不同外边界条件下拉普拉斯空间的解析解,再利用数值反演求取了实空间的解,并编程绘制了井底压力动态特征曲线.根据曲线形态,分析了井底压力动态响应特征,新的非线性渗流特征曲线与常规线性渗流曲线明显不同,非线性渗流模型的压力和压力导数曲线偏离线性渗流模型的曲线,并进行了理论误差分析,结果表明在一定条件下非线性的影响十分强烈,因此,应加强非线性渗流理论的研究.     

THEORY OF FLUID-SOLID COUPLED FLOW THROUGH FRACTURED LOW-PERMEABILITY OIL RESERVOIR AND ITS APPLICATIONS

ＢＲＩＥＦＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＯＦＴＨＥＰＡＰＥＲ :　Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｉｌｒｅｓｅｒｖｏｉｒｗｉｌｌｂｅａｍａ ｊｏｒｆｕｔｕｒｅｅｎｅｒｇｙｓｏｕｒｃｅａｓｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｏｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｌｉｎｅ .Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗａｔｅｒ ｆｌｏｏｄｄｅｖｅｌ ｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｏｉｌｒｅｓｅｒｖｏｉｒ,ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｆｌｕｉｄｆｌｏｗａｎｄｒｏｃｋ ｍａｓｓｄｅｆｏｒｍ…     

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。     

低速非达西双渗油藏DST段塞流测试渗流模型及应用

本文在分析了实际低速非达西双渗油藏DST段塞流测试非自喷井渗流规律的基础上，导出了其有效井径数学模型，利用Laplace变换及特殊物理方程理论，导出了该模型的拉氏空间解析解，利用Stehfest数值算法进行数值反演，得出了实空间解，并绘制了无因次样板曲线。结果表明：启动压力梯度、层问储容比、地层系数比的变化对段塞流试井解释结果有较大的影响。当窜流系数比较大时，在晚期段曲线几乎相交于同一条曲线；但是当窜流系数比较小时，层间储容比、地层系数之比对于压力曲线的后期段有较大的影响，曲线后期段上翘。采用本模型绘制的样板曲线，能较大程度上提高拟合精度，可有效运用于现场DST段塞流试井分析。     

低渗透裂缝油藏渗吸法采油数值模拟理论研究

根据低渗透裂缝油藏渗吸法采油渗流机理，建立了双孔双渗渗吸法采油数学模型，并给出了数值解法和流动系数的取值方法。通过实例验证。该方法计算的含水率指标与矿场实际值符合程度较高。在此基础上，定量分析了渗吸法采油的主要影响因素，结论是：裂缝与基质渗透率比大于100，裂缝密度大于0.030条/m，油水粘度比小于15，毛管力较大的水湿油藏适合渗吸法采油，能够提高水驱采收率1％以上。     

裂缝性油藏等效渗透率张量计算及表征单元体积研究

给出了利用等效渗透率张量来确定裂缝性油藏表征单元体积的方法。根据裂缝系统属性参数的统计资料,利用裂缝网络模拟技术建立了离散裂缝网络模型。建立了求解裂缝性油藏等效渗透率张量的数学模型,并给出了边界元求解方法。在此基础上,提出裂缝性油藏表征单元体积的确定方法,分析了裂缝实际分布及其属性参数对研究区域渗透特性和表征单元体积的影响。研究结果为裂缝性油藏渗流分析的参数确定提供了理论依据。     

A streamline approach for identification of the flowing and stagnant zones for five-spot well patterns in low permeability reservoirs

The mechanism of the fluid flow in low permeability reservoirs is different from that in middle-high permeability rese-rvoirs because of the existence of the Threshold Pressure Gradient (TPG). When the...     

分层水库不同高程孔口泄流的分层流特性研究

分层型水库中不同高程孔口泄流是否能形成稳定的库内分层流对于水库水质分层泄流调控具有重要意义。针对狭长窄深分层型水库,采用垂向二维水温分层流模型对不同高程孔口泄流条件下的库内分层流进行了模拟,获得了表孔、中孔及底孔泄流所形成的分层流型态特性。初步研究表明:对于稳定分层型水库,各高程孔口泄流基本能在对应孔口吸出厚度层形成较稳定的水温分层流,且吸出厚度在空间分布上相对稳定,受其他水层影响相对较小。该结果为有针对地通过不同高程孔口泄放水库中的劣质水层创造了条件,有望为实现水库水质改善探索新的途径,并为水库多目标综合调度提供科学决策依据。     

Porosity and permeability variations of a dam curtain during dissolution

During reservoir operation,the erosion effects of groundwater change the porosity and permeability of the dam curtain,causing changes to the seepage field.To understand where the changes take place and to what degree the porosity and permeability change,a multi-field coupling model was built and solved.The model takes into account seepage,solution concentration,and solid structure.The model was validated using uplift pressure monitoring data.Then,the variations in curtain porosity,seepage flow,and loss quantity of Ca(OIH)2 were calculated.The key time nodes were obtained through curve fitting of the variation of seepage flow with the BiDoseResp function.The results showed that the model could reflect the attenuation trend of curtain performance well.The process and position of the erosion were not homogeneous.Although erosion mainly occurred at the top and bottom of the curtain,it was most developed at the top.The erosion effects developed slowly during the early stage,much fast during the middle and late stages,and culminated in complete dissolution.The model results and the daily monitoring data can provide a scientific basis for the safe operation and management of reservoirs.     

模拟非饱和流的新型相对渗透系数模型

相对渗透系数是非饱和土渗流特性研究普遍关注的重要内容。依据非饱和土体渗流滞后效应机理,考虑土体孔隙不均匀性引起滞后效应问题,采用分形理论和白汉金-达西定律,构建了能够反映非饱和流滞后效应的土-水特征曲线模型,并在此基础上导出了一个新型的非饱和流相对渗透系数模型。所提出的模型形式简单,仅包含1个参数。结合5组代表性的相对渗透系数试验数据,验证了所提出的模型的合理性,并与Assouline模型比较,结果表明所提出的模型拟合结果整体上要优于Assouline模型。