环形裂缝群激发的渗流场之运动学分析

在Ｃａｒｔｅｓｉａｎ 坐标系内,对无限大等厚均质水平地层内上下贯通的有限长直裂缝汇（ 源）激发的渗流场内流体质点的运动学公式（简称“ｔ－ 公式”） 进行了系统和严格的推导和证明。在势流坐标系内,运用平面稳态流速场内流体质点的运动学通式（ 简称“ 平稳场运动学通式”）,给出了ｔ－公式全新的推导过程。对比发现,平稳场运动学通式给出的推导过程非常简洁。运用平稳场运动学通式,结合Ｇａｕｓｓ－Ｌｅｇｅｎｄｒｅ 求积公式,构建了环形裂缝群激发的渗流场内流体质点的运动学近似公式。平稳场运动学通式可作为水驱油技术的理论基础。     

利用启动压力梯度计算低渗油藏极限注采井距

从低渗储层单相渗流机理室内研究可以得到实测启动压力梯度;依据启动压力梯度的非线性渗流方程,并通过实验数据的统计拟合得到了低渗透储层启动压力梯度与流度的幂函数关系式。结合低渗透油藏渗流理论和低渗透油田实际,得到了低渗透油藏确定极限注采井距的公式和不同生产压差下极限注采井距与渗透率的理论图版,可为低渗透油田开发确定合理井网密度提供理论依据。     

优势渗流通道识别与精确描述

优势渗流通道导致注入水在注采井间低效甚至无效循环,严重影响水驱开发效果,是中高渗透砂岩油藏提高水驱采收率必须解决的关键问题。针对油田生产实际,最大限度挖掘油田生产动态资料,利用渗流理论和数学手段,对优势渗流通道进行识别和描述。根据取心井资料,确定渗流场分区,结合数值模拟技术,识别出注采井间的优势渗流通道;依据无效循环量模型、高速非达西渗流公式和Carman-Kozeny公式,定量描述注采井间优势渗流通道的参数;采用模糊数学理论计算井组内注采井间优势渗流通道参数。以杏六中区P23三角洲前缘厚油层典型井组为例,识别出X21井与X11井、X24井与X13井、X26井与X14井之间存在优势渗流通道,并计算出优势渗流通道的无效循环量、平均孔隙半径和渗透率,与实际情况吻合较好,验证了该方法的准确性。     

水平井注采井网多目标优化方法

随着水平井技术的发展,现有的优化方法考虑的因素已不能满足需要,因而有必要建立一种新的适用于水平井注采井网的多目标优化方法。依据渗流理论,重新推导了水平井注采井网渗流方程;通过对井网开发产能规律的分析,推导了新的适用于水平井注采井网的累积产油量方程;运用经济现金流量和经济学原理,推导了水平井注采井网注水开发的经济净现值公式,改进了采收率与井网密度公式,使其能应用于水平井井网;将波动前缘运动理论用于约束井网范围。以累积产油量和经济净现值作为目标函数,以井网控制面积和压差范围等作为控制条件,构建了多目标优化模型并进行了求解。该方法在阿曼某油田进行了应用,并用数值模拟方法进行了验证。结果表明,其具有较好的适用性。与其他优化方法相比,多目标优化方法适用于水平井井网优化,理论性强,并且能同时优化工程和经济目标从而得到全局最优解,为油藏工程方案设计提供较好的理论支持。     

五点井网产能快速评价新方法

针对低渗透油藏、压裂井、水平井等对井网评价的要求,从直井五点注采井网产能分析入手,采用镜像反演法、压力叠加法,并引入形状因子、裂缝和水平井当量井径、启动压力梯度等参数,将无穷井排的稳定渗流问题转化成为封闭体中一口注水井或者采油井的拟稳态渗流问题,通过求取封闭边界中油井、注水井的拟稳态压力方程得到注采压差和产量的关系式,建立不同注采井网、不同注采井型、不同投产方式、不同油藏类型的产能计算通式,形成了一套井网产能评价新方法。该方法在大庆榆树林油田井网调整优选中的应用表明,其具有公式简单、计算方便、扩展性好的优点,适用于油田现场井网产能快速评价。图3表2参28     

基于储量有效动用规律确定水平井加密调整策略北大核心CSCD

在直井反九点井网的对角油井之间加密水平井,是水驱油藏实现液流改向、提高储量动用效果的有效井网调整方式。基于典型注采井网调整方式,利用渗流力学保角变换和镜像反映原理,建立了井间对角线加密水平井注采井网渗流模型,并提出了评价注采井网储量动用效果的方法;结合实际油田参数,计算分析了不同条件下,直井反九点井网加密调整后注采单元中的储量动用变化规律;综合储量动用效果和开发实施条件,确定了九点井网对角加密水平井的合理水平井长度及合理生产制度。研究结果为水驱油藏注采井网加密调整和注采调控,提供了新的调整思路和分析评价方法。     

特低渗透油藏水平井井网极限注采井距的确定

为了确定特低渗透油藏水平井注采井网的极限注采井距,考虑低速非线性渗流段,运用二参数运动方程建立非线性渗流模型,将其引入到Comsol仿真软件建立的物理模型中。采用试算法,不断调整注采井距,直至水驱前缘在到达采油井时的压力梯度等于启动压力梯度,最终得到极限注采井距。以新疆油田某特低渗透油藏为例进行分析,结果表明:随着水平井长度的增加和裂缝间距的减小,极限注采井距增加,但增加不是无限的,存在一定的临界值;水平井注水-水平井采油、水平井注水-压裂水平井采油、压裂水平井注水-压裂水平井采油这3种井网形式的极限注采井距依次增大;在油田开发初期,可以优先采用压裂水平井注水-压裂水平井采油的井网形式。     

注采连通性计算及渗流通道的定量识别

针对阻容模型求解结果仅为注水贡献率的问题,运用因素敏感性分析方法,消除注采结构变化对注采连通性计算值的影响,推导出能够真实反映注采井间连通性的数学模型。在此基础上,提出一种新的物理表征参数——无因次连通系数,实现井间渗流通道的定量识别。研究结果表明:无因次连通系数大于1. 2时,注采井间已形成优势渗流通道;无因次连通系数介于0. 8～1. 2时,为正常渗流;无因次连通系数小于0. 8时,注采井间储层存在堵塞。将研究成果应用在渤海南部油田,成功指导水井调剖5井次,油井酸化解堵4井次,合计日增油为214m~3/d。研究成果对注采连通性认识、优势渗流通道和储层堵塞的识别及治理具有指导意义。     

七个泉油田开发井网适应性评价研究

七个泉油田目前分三套层系开发,采用反九点法注水开发,井距240～260m。目前注水油压范围为4～20MPa,浅部一、二层系大部区域很难形成有效注采系统,注水效果较差,深部三层系通过压裂大部分区域能形成有效注采井网。本文通过实验,运用非达西渗流理论对七个泉油田进行注采压差和极限注采井距计算,并对七个泉油田目前开发井网适应性进行评价。     

利用启动压力梯度计算低渗油藏最大注采井距

低渗油藏油水渗流时启动压力现象的存在,使注采井距理论上存在一个最大值,通过不同渗透率岩样启动压力梯度的研究,结合单井产量公式,可以计算出给定注采压差条件下低渗油藏的最大注采井距,从而为合理注采井网的部署提供依据.     

影响调整井固井质量的主要因素及计算方法

油田开发已进入高含水后期，调整井数量越来越多，长期的注水开发，使地层结构遭到严重破坏，调整井固井质量受到严重影响。针对井径扩大率、钻井液性能、水泥浆密度、地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度等影响调整井固井质量的主要因素进行了分析，并建立了地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法。结果表明：随着井径扩大率、钻井液密度、黏度、失水量的增大，调整井固井优质率降低；地层孔隙压力越大，孔隙流体渗流速度超过临界渗流速度时，调整井固井质量变差；建立的地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法能准确地预测地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度，为提高调整井固井质量提供可靠的依据。     

触变性流体的泊肖叶流动和渗流

由于我国原油含蜡量较高,表现出显着的触变特性,因此,关于触变性流体流动行为的研究,对于我国的石油工业具有重要的实际意义。笔者采用Moore型触变性流体本构方程(一种无弹性流体模型),对石油工业中两种典型的流动形式进行了研究。其一是圆管层流(又称泊肖叶流动),得到其流量和沿管方向压力梯度之间的解析关系式。该关系式为很复杂的非线性形式。为了便于分析原油输送中的某些问题,还给出了该解析解的一种近似形式。另一典型流动是渗流,它是分析地层中原油流动行为的理论基础。给出了Moore型触变性流体的渗流方程并求得平面径向渗流问题的解析解,研究结果为正确估计原油生产中的压力分布提供了重要的理论依据。     

克拉2气田克拉203井压力异常与产能分析研究

克拉 2气田在西气东输过程中担任重要角色 ,克拉 2 0 3井是该气田最具代表性的高产井。经对该井PPD导数分析 ,正确判断出压力出现异常的原因。通过对气相垂直井筒压力研究 ,计算出井底折算压力。利用折算后的压力数据 ,给出了二项式产能方程和指数式产能方程 ,求得真实无阻流量 ,为建立合理的工作制度提供了理论依据。     

An Engineering Approach to the Treatment of Constant Pressure Boundary Condition in Block-Centered Grid in Reservoir Simulation

Abstract

Block-centered grid and point-distributed grid are the most widely used grids to describe a petroleum reservoir as units in reservoir simulation. In the point-distributed grid, the boundary grid point falls on the boundary, whereas the point that represents the boundary grid block is half a block away from the boundary. As a result, the point-distributed grid gives accurate representation of constant pressure boundary condition. In the block-centered grid, the approximation of a constant pressure boundary is implemented by assuming the boundary pressure being displaced half a block coincides with the point that represents the boundary grid block and by assigning boundary pressure to boundary grid block pressure. This is a first-order approximation. A second-order approximation was suggested, but it has not been used because it requires the addition of an extra equation for each reservoir boundary of a boundary grid block. Furthermore, the extra equations do not have the form of a flow equation.

This article presents an engineering approach for the representation of a constant pressure boundary condition in a block-centered grid. The new approach involves adding a fictitious well term per boundary to the flow equation of a boundary grid block. This treatment is valid in both rectangular and radial-cylindrical grids. The flow toward a fictitious well is linear in rectangular coordinates and radial in radial-cylindrical coordinates. The flow rate equations for fictitious wells were derived from the inter-block flow rate term between a boundary grid block and the grid block that falls immediately outside reservoir boundary. These flow rate equations are presented and tested. With the new treatment, both block-centered grid and point-distributed grid produce pressure profiles with comparable accuracy. In other words, the use of the point-distributed grid does not offer any advantage over the block-centered grid in rectangular and radial-cylindrical coordinates for the case of constant pressure boundaries.     

石油非达西渗流的新模式

为认识和了解多孔介质中渗流的基本规律,用无因次分析法对岩心的实验数据进行了分析,得出石油渗流的运动形态有5种:超低速、低速、线性达西、亚高速及高速紊流。并在无因次关系曲线上确定出这5种流态相互转化的临界值。归纳出5种流态的数学统一表达式,对超低速和低速2种新的运动形态从物理和力学角度进行分析,推导出启动压力梯度的表达式。通过对非达西渗流模型进行求解,分析出非达西对地下油气渗流的影响。     

Two-dimensional flow towards a guarded downhole sampling probe: An experimental study

The guarded-probe concept for downhole fluid sampling is analogous to that of focused electrodes for borehole electrical measurements. The guard part of the probe surrounds the sample probe and draws fluid from the near-wellbore region of the rock formation where pore fluid is contaminated with drilling fluid filtrate (invasion fluid). Fluid entering the central sample probe comes from points deeper in the formation, where contamination is lower. We report experiments performed to study the guard probe concept in two dimensions. For these experiments, glass beads contained in a thin cell formed the porous medium. The original, uncontaminated pore fluid was an optical index-matching oil. The invasion fluid was the same oil with a dissolved dye. A camera recorded the displacement of the dyed fluid by the clear fluid and the dye concentration was measured in the flow lines through which fluid was withdrawn. The experiments verify that in 2 dimensions a guarded probe produces clean samples of original pore fluid faster than would a simple probe. The experiments were successfully modeled, without adjustable parameters, by means of a finite-difference numerical reservoir simulator and by computations based on an approximate velocity field given by a complex variable solution of the Laplace equation.     

分层累计吸水量劈分方法研究

为了深入了解注水开发油藏的注采状况,从而采取切实可行的分层调整及挖潜措施,并为油藏描述提供可靠的分层累计吸水量数据,分两种情况研究了小层累计吸水量的劈分方法,即在有注水剖面资料的情况下,采用注水剖面资料进行小层累计吸水量的劈分;在无注水剖面资料的情况下,建立了动态劈分方程,并对涉及的各参数的取值方法进行研究。动态监测资料验证,动态方程劈分结果能反映地下的真实吸水状况。提高小层累计吸水量的劈分精度,满足开发生产的需要。     

弹性油藏中多相渗流的流-固-热耦合数学模型

基于对油藏中三大物理场（流体力场，固体力场及温度场）的系统分析，综合运用渗流力学，岩石力学，热力学理论，建立了一个全新的油藏渗流的流－固热耦合模型，该模型假设岩石骨架是可变形的，油藏内热量按热力学定律自由传递，孔隙流体压力和热应力会导致岩石骨架的变形；反之，岩石骨架的变形又会导致储渗特性和孔隙流体压力的改变，还会导致温度场的改变。建立了安全耦合的流体渗流方程、岩石变形方程和温度场方程，三者之间互含耦合项，互不独立，只能联立求解。给出了模型的数值求解思路。该文所建立的模型实现了油藏中渗流、变形，变温三者间真正意义上的耦合，较之已有的油藏渗流模型更能反映油藏的实际，是对油藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展，能广泛运用于石油工程许多领域，该模型同时也为编制流－固－耦合应用软件提供了理论依据。     

米吸水指数随累积注水量变化规律研究

油井转注后,随着注入水将井底附近的油驱走,注水井吸水指数不断增加,然而这一变化规律并无准确的计算公式。文中以平面径向流等饱和度面移动方程和经典的达西径向流公式为基础,结合含水率随含水饱和度变化曲线,推导出注水井米吸水指数随米累积注水量的变化规律。最后利用油田实例进行分析计算来验证公式的正确性,为未来注水井米吸水指数的计算和水井的配注提供理论依据。     

粘弹型和幂律型驱油剂的等效渗透率

以扩张-收缩和收缩-扩张流道模拟油藏中的孔喉,以流道尺寸服从同一和不同分布的二维随机变截面微管束模拟油藏中均质和非均质孔隙介质,采用数值方法对比考察了粘弹型和幂律型驱油剂在单个孔喉和二维随机变截面微管束模型中的流动特性.建立了驱油剂在变截面微管束中流量与压降的关系式,结合达西定律,得到了等效渗透率的表达式,并以该参数作为评价驱油剂在地层孔隙介质中渗流能力的重要指标.结果表明,粘弹型驱油剂在孔隙介质中的渗流能力随着粘弹性、平均孔隙尺寸、孔隙介质非均质性程度及日注入量的增加而降低.幂律型驱油剂的渗流能力与日注入量无关,而只是幂指数与孔隙结构的函数.其渗流能力随着幂指数的减小而增大,平均孔隙尺寸和孔隙介质的非均质性程度越小,其渗流能力越高.