裂缝性低渗油藏压裂水平井井网渗流数学模型

基于分形理论表征天然裂缝和压裂裂缝网络的复杂裂缝形态,针对裂缝性低渗透储层的非线性渗流特征和储层压敏特性,建立了裂缝性低渗透油藏压裂水平井-直井井组的非线性渗流模型。根据流体在混合井网中的不同流动形态,划分为3个区域,推导出了混合井网三区耦合产能公式,分析了分形维数、压敏效应、裂缝长度等参数对井网产能的影响。     

油藏-井筒-管网一体化耦合模拟方法及应用

油气田开发生产系统包含油藏、井筒、管网三大生产环节。传统数值模拟方法主要模拟油藏中流体的流动,而油藏-井筒-管网一体化耦合模拟同时反映油藏供液能力、井筒举升能力和管网集输能力,对准确预测生产态势、实现生产系统全流程优化具有重要意义。通过研究井筒-管网模型建立方法及流体多相管流相关式适应性,实现了井筒、管网内流动模拟和流动保障模拟;通过节点链接建立一体化模型,耦合关键节点的流动关系,形成了油藏-井筒-管网一体化耦合模拟方法,实现了油气田开发全流程模拟。基于埕岛油田西A区块,根据海上油田实际生产需求和约束条件,优化生产制度、配产配注等,基于一体化模型进行全流程优化,最大程度提高了油气田开发系统产量效益。     

低渗透垂直补给油藏中水平井流态分析

采用ＧＲＥＥＮ函数方法，求出底部有低渗透层补给油藏中水平井的压力分布公式，绘制了典型水平井试井曲线；并利用压力分布公式，绘出了等压面随时间在地层中的传播过程。经分析，得出了有意义的结论：①在顶、底封闭性油藏中，水平井的流动期为井筒径向流→早期线性流（当无因次水平井半长ＬＤ较大时）→中期径向流；在底水油藏中，水平井流动期为井筒径向流→过渡流→稳态流；有低渗透补给油藏中的压力诊断曲线介于封闭性和有底水油藏的曲线之间。②在顶、底封闭性油藏中，当ＬＤ较大时，水平井相当于一口垂直裂缝井，在部署井网时，可以只考虑二维的情况。③底水及底部有低渗透层油藏中，必须考虑垂向上的不对称性。     

变形介质油藏-井筒耦合流动研究

针对油气生产的实际过程，不仅考虑了储层介质变形对储层渗透率的影响，而且考虑了油藏与井筒的耦合流动，将油藏渗流与井筒管流作为整体来进行研究。建立了变形介质油藏-井筒耦合流动模型。采用无条件稳定的全隐式方法对模型进行离散，应用Newton迭代方法求解，得到井口定产量生产时，定压外边界情况下．变形介质油藏-井筒耦合流动模型一个计算示例的数值解，并绘制了压力图版。     

低渗透油藏渗流场与应力场耦合规律研究

基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流-固耦合渗流的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时的启动压力梯度和低渗透储层的流-固耦合特征,建立了低渗透油藏渗流场和应力场耦合的数学模型和数值模型。采用有限差分与有限元相结合的耦合数值计算方法进行了程序设计,研究了低渗透油藏渗流场和应力场的耦合规律。通过数值模拟方法对单井枯竭式开采过程中应力-应变随时间和空间的变化规律、岩石物性参数动态变化规律及开发指标变化规律进行了研究,并和刚性模型的计算结果进行了分析比较。可以看出,低渗透油藏的流-固耦合效应非常明显。     

压裂水平井裂缝布局研究

针对低渗透油藏压裂水平井裂缝参数难确定的问题,为了研究裂缝对于水平井生产效果的影响,在某低渗透油藏概念模型的基础上,运用数值模拟方法对裂缝间距、裂缝长度布局和裂缝与井筒夹角等参数进行研究。结果表明,针对某一特定油藏,存在裂缝间距最优情况,裂缝U型布局是最优的,特别对于低渗透油藏,两端裂缝贡献尤为明显,裂缝与井筒正交时效果最好,夹角大于50°时,对生产效果影响较小。实际油藏应根据不同的油藏参数来考虑优化各裂缝参数。     

变形三重介质低渗透油藏双渗流动模型

低渗透油藏具有启动压力梯度,不仅考虑其渗流特征,还考虑应力敏感地层中介质的变形,建立变形三重介质低渗透油藏双渗流动模型。引入渗透率模数表达介质变形对渗透率的影响,结合低渗透情形下的非达西运动定律,推导出裂缝、溶洞与基岩同时发生形变、裂缝和溶洞同时向井筒供液的双渗流动数学模型,并求解,根据数值结果绘制试井样板曲线,同时对油藏参数进行了敏感性分析。     

井简压降对底水油藏水平井生产动态的影响

底水油藏水平井生产动态预测是制定油藏开发方案的重要依据.文中将井筒、油藏视为耦合系统,建立了油水两相管流-渗流耦合数学模型和有限元数值模拟方法,在此基础上开展了底水油藏水平井生产动态研究,分析了井筒压降对水平井见水时间、无水采收率及储层动用均衡性的影响.结果表明:井筒压降导致水平井跟端见水时间提前,无水采收率降低,储层动用程度均衡性变差;采液速率越高,井段越长,忽视井筒压降所引起的底水油藏水平井生产动态预测结果的误差则越大.该研究成果对水平井控水方案设计具有一定的参考价值.     

底水油藏水平井射孔密度优化

水平井开发底水油藏时,水平井筒内因流体的变质量流动而引起压力降,从而使沿水平井段的流量剖面不均匀,对于非均质性严重的油藏,这种现象更加明显。这将会导致许多生产问题如底水的早期突破等,会大大降低油藏采收率。在考虑井筒内压降的基础上对底水油藏渗流及井筒内流动进行了研究,建立了射孔水平井底水油藏模型、井筒压降模型及其油藏/井筒耦合模型。针对压降带来的生产问题,提出了一种新的优化射孔孔密分布的方法,均衡了沿井筒的流量分布。利用水平井射孔优化设计软件,对某非均质严重的水平井进行了孔密优化设计,证明了此孔密分布优化模型的正确性和实用性。     

超低渗透油藏注蒸汽(热水)井筒温度压力预测

超低渗透油藏注蒸汽或注热水可提高井筒附近储层的渗透性和储层流体的流动性,从而提高单井产量。基于气液两相流体下降流动过程质量守恒原理和动量守恒原理及井筒传热机理,建立流体井筒流动的压力、温度及干度梯度耦合模型,并采用四阶龙格-库塔法数值求解。该模型考虑流体焦耳-汤姆逊效应及环空介质和地层热物性沿井深的变化。以某油田一口井为例,计算了温度、压力及干度,并与实测值相比,误差均在10%内,说明所建立的模型准确可靠。     

考虑储层孔隙介质分形特点的衰竭气藏储气库储层压力分布预测

考虑储层孔隙介质分形特点以及储层压力变化对储层介质渗流参数的影响,根据气体不稳定渗流理论,建立了衰竭气藏储气库储层压力动态分布的分形渗流模型,并推导出了注气过程动态储层压力的预测公式。在对本文模型计算结果与三维渗流模型计算结果对比分析基础上,研究了分形维数、弯曲率、储层厚度、气体黏度、注气速率和注气时间对地下储气库储层压力分布的影响,并计算了国内某衰竭气藏储气库BN-4井注气后的储层压力分布。结果表明:本文所建立的模型具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算需求;分形维数和渗透率随着孔隙度的增大而增大,储气库储层介质的应力敏感性受毛细管外壁的岩性影响较大;衰竭气藏储气库的储层压力随着储层介质弯曲率、气体黏度、注气速率、注气时间的增大而增大,随着分形维数和储层厚度的增大而减小;分形维数、储层厚度、注气速率、注气时间对储气库储层压力的影响比较显著,而介质弯曲率和气体黏度对其影响不明显。为充分利用储气库储层,实际工程中注气井的间距不宜过大及可适当延长注气时间。     

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。     

微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算模型

微纳米孔隙页岩气藏运移机制多样,孔隙结构复杂,分形理论能比较精确地描述复杂系统。基于单根直圆管质量流量公式,推导出考虑迂曲分形维数的单根分形迂曲毛细管质量流量表达式,进一步推导出单位分形集内考虑管径分形维数与迂曲分形维数的总质量流量表达式,从而获得微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算公式。通过实验数据,完成模型验证,对比分析文中模型与传统模型的差异,进行分形参数敏感性分析。结果表明:文中分形表观渗透率计算模型计算结果略高于Javadpour模型,略低于Xiong X模型,但与实验结果最为接近;页岩气藏分形表观渗透率随有效压力增大而逐渐减小,在压力较低时,下降较快,压力较高时,趋于平稳;分形表观渗透率受管径分形维数与迂曲分形维数的影响,随管径分形维数的增大呈非线性增大,随迂曲分形维数增大呈非线性减小。     

分形介质煤层气压力动态分析

基于分形几何学和煤层气的拟稳态非平衡吸附动力学模型,建立了考虑井储和表皮效应的分形介质煤层气流动数学模型。根据Laplace变换和Stehfest数值反演方法,分别求得无限大地层和有界封闭地层条件下中心一口井定产量生产时无因次井筒压力的实空间解,探讨了分形维数、无因次井筒储存系数及表皮系数等对无因次井筒压力及其导数曲线的影响。给出无限大地层和有界封闭地层条件下的典型压力及其导数双对数曲线,为煤层气开发提供了新的试井模型。     

分形油藏径向渗流问题解的相似结构

针对均质分形油藏,考察了井筒储集并引入有效井径,在井底定产量生产的条件下,建立了均质分形油藏考虑二次梯度影响的不稳定渗流数学模型。先对此模型作线性化处理,再作Laplace变换,得到了线性化后模型的Laplace空间精确解;并找出3种外边界(无穷大、定压、封闭)条件下解的相似结构,与数和图形的相似性统一起来,使得不同边界条件下解的表达式之间的关系更加清晰,找出了解式与渗流模型各参数之间的密切联系,为编制相应的试井分析应用软件提供了一个更便利的途径。     

分形双孔介质油气藏的试井分析模型解

针对分形双孔介质储层模型，对于裂缝介质和岩块介质分别引进了反映分形体几何特征的分形维数及分形渗流网络连通状况的分形指数；建立了外边界无穷大且考虑井筒储存和表皮效应下的变流率问题的试井分析数学模型；对一类具有广泛应用的特例，求得了无因次储层压力和井底压力的Laplace空间解，归纳出了一个通用公式，并对其进一步应用进行了讨论,对油藏数值模拟具有指导意义。      

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提出了分形油藏中有限导流垂直裂缝井的非牛顿流的数学模型，用影响椭圆和平均值的方法求其近似解，分析计算了改变分维参数、幂律指数、弹性储量比、窜流系数、无量纲导流参数时的压力变化规律，其流态可分为４个阶段：开始时的裂缝内线性流；早期的双线性流；中期的质量交换压力平缓过渡阶段；晚期的平均双重介质径向流阶段。另外，得到了单重分形油藏中非牛顿幂律流的点源函数和有限导流垂直裂缝井的等流量解。     

碳酸盐岩分形油气藏渗流数学模型分析

运用分形理论来描述具有分形特性的碳酸岩油气藏，以Warren—Root模型为基础，考虑压力对具有分形特征的渗透率和孔隙度的影响，建立变形双重介质分形油气藏渗流数学模型。利用压力曲线、参数对压力的影响率，分析部分参数对压力的影响。渗流数学模型在变形双重介质分形油藏中具有独特的应用意义。     

具有应力敏感于地层渗透率的分形油气藏渗流问题的近似解析研究

对于碳酸盐岩油藏和低渗透油藏的渗流问题,传统的研究方法都是假设地层渗透率是常数或依赖于到井眼距离的幂律关系。然而地层渗透率是对压力敏感的,这样的假设将导致对压力的空间变化和瞬时变化的分析产生较大的误差。建立了求解对地层应力敏感的分形介质渗透率的数学模型,采用了一种简单的技巧获得其近似解,考虑无限大分形油藏线源井定流量生产,导出了圆柱对称系统流动问题的解以及井眼储集和表皮效应对压力动态的影响。且得到了有界系统的一阶逼近解,并进行了定性分析。图４表３参５（陈志宏摘