低渗透油藏非线性流数值模拟与极限井距研究

达西渗流已经无法准确描述低渗透油藏中流体的流动.研究了低渗透油藏启动压力梯度数学表征方法,建立了考虑启动压力梯度非线性渗流模型及其油气水三相数模模拟的数学模型,并形成了相应的数值模型.在现有数值模拟软件的基础上编制了非线性渗流数值模拟插件,并将其应用到油田模型中,模拟了不同渗透率下低渗透油藏注水驱油过程.初步模拟结果与现场实际数据基本吻合,验证了方法的正确性,获得了启动压力梯度与极限注采井距的关系图版,为低渗透油藏开发提供了依据.     

非线性渗流对特低渗油藏数值模拟开采的影响

特低渗油藏的数值模拟技术是近年来诸多科研人员关注的焦点,然而特低渗油藏渗流曲线的非线性段和启动压力梯度对油藏开发动态的作用未被现有的商业化软件考虑。以特低渗油藏非线性渗流数值模拟技术为主要的研究方向,建立了特低渗油藏非线性渗流数值模型。用自制软件模拟研究非线性渗流对特低渗油藏数值模拟开采的影响,比较了达西模型、拟启动压力梯度模型和非线性模型的差异,对方向性、油水相态进行了敏感性分析。模拟结果显示,拟启动压力梯度模型的生产效果最差,在一定程度上夸大了地层阻力;达西模型没有考虑启动压力梯度的存在,减小了地层阻力对渗流的影响;非线性模型中启动压力梯度的存在导致渗流阻力增大,增大了生产压差,降低了生产效果。研究结果为特低渗油藏的流动模拟和高效开采提供了理论方法,对提高特低渗油田的采出效果具有一定的指导意义。     

低渗透油藏数值模拟中内边界条件的处理

低渗透油藏已经成为油田开发的重要对象,研究考虑非达西效应的数值模拟方法将有助于提高该类油藏数值模拟的准确性和可信度.低渗透油藏的数值模拟对内边界条件的处理应当考虑非达西渗流.由于井底附近压力梯度较大,流态可以认为是拟线性流动,根据拟稳态渗流理论,考虑流体在低渗透油藏流动过程中受到启动压力梯度的影响,基于三维油水两相油藏数值模拟数学方程,推导了定井底流压、定产油量和定产液量等条件下的内边界条件,并通过全隐式差分格式建立了低渗透油藏数值模拟数值模型,采用预处理共轭梯度法进行了求解.结果表明内边界条件中考虑启动压力梯度与否对井底流压影响较大,在定产量条件下,井底流压随启动压力梯度的增大而降低.     

动态渗透率三维油水两相低渗透油藏数值模拟

考虑流体在低渗透油藏流动过程中的非线性渗流特征和启动压力梯度的影响,基于动态渗透率的概念,建立了综合考虑非线性渗流和拟线性渗流的三维油水两相油藏数值模拟数学模型,通过全隐式差分格式建立了低渗透油藏数值模拟数值模型,并采用预处理共轭梯度法进行了求解。通过对均质油藏五点法井网和大庆油田某区块的计算结果表明,启动压力梯度对低渗透油藏的压力场有着显著的影响,在定产条件下,启动压力梯度越大则压力变化越剧烈,压降的影响范围越大,注采井间的压力梯度越高。由于非线性渗流规律较好地表达了流体在低压力梯度下的流动规律和最小启动压力梯度的影响,因此采用非线性渗流规律计算的压力变化要比拟线性情况平缓,更加符合低渗透油藏的开发实际。     

考虑启动压力梯度的聚合物驱数值模拟

针对目前常用的化学驱数值模拟软件并不适用于低渗透油藏的问题,通过室内实验开展低渗透油藏聚合物驱油机理研究,量化表征中国石化江苏油田低渗透油藏中聚合物驱的关键物性参数,分别采用拟启动压力梯度模型和非线性模型建立低渗透油藏聚合物驱数学模型,进行数值求解并应用。研究结果表明,中国石化江苏油田低渗透油藏聚合物驱适宜采用相对分子质量为600×10~4~900×10~4的聚合物;拟启动压力梯度模型忽略了渗流曲线的弯曲段,夸大了低渗透油藏的渗流阻力,而非线性模型更适于模拟低渗透油藏聚合物驱过程。在江苏油田沙7断块的应用结果表明,基于非线性模型建立的数值模拟方法能够考虑低渗透油藏聚合物驱过程中启动压力梯度的影响,模拟计算结果与矿场实际生产数据更加吻合,为低渗透油藏化学驱的方案优化与动态预测提供了有效的技术与方法。     

变形介质地层低渗非达西渗流的油藏数值模拟

低渗油藏液体渗流存在一定启动压差，即只有当压力梯度超过某一阀值后液体才开始流动，其渗流规律不满足达西定律。通常存在着启动压力梯度阀值和地层绝对渗透率随地层压力动态变化的现象，为此建立了变形介质地层低渗非达西渗流的数学模型与数值模型；研制出了变形介质低渗非达西渗流的油藏数值模拟软件，它能模拟其他油藏数值模拟软件不能有效模拟的地层绝对渗透率动态变化和渗流规律不满足达西定律的油水两相三维渗流问题。     

低速非达西渗流油藏产能分析

低渗透油藏具有启动压力梯度、非达西渗流和应力敏感性等特点,其产能与常规中高渗储层有较大差异。根据低渗透油藏的特点,建立了考虑非达西渗流、启动压力梯度和应力敏感性的渗流数学模型,得到了低渗透油藏的产能公式,并对各影响因素进行分析。结果表明,低渗透油藏与传统达西渗流和拟启动压力模型渗流有明显区别,相同压差下,达西模型产能最高,非达西渗流模型次之,拟启动压力模型最低;应力敏感性是油井产能的不利因素,压差越大,影响越大。因此,在实际低渗透油藏开发产能评价中应考虑非达西渗流特征和储层的应力敏感性。     

考虑启动压力梯度的低渗透渗流模型改造

如何充分反映启动压力梯度的影响一直是低渗透油藏数值模拟研究领域的难点,以低渗透油藏渗流机理为研究起点,通过对低渗透油藏渗流模型的改造,得到了一种启动压力梯度在数值模拟方程中新的表现形式,并研发出相应的低渗透油藏数值模拟编辑器,通过与专业石油软件进行对比验证了该模型的高精确度,进一步结合实际油田资料完成了该模型的实际生产应用,结果表明改造后的模型很大程度上加强了启动压力梯度对低渗透数值模拟过程的影响程度,并且能够更加准确地反映出低渗透油藏的实际生产动态。     

考虑启动压力梯度的低渗透气藏不稳定渗流模型

低渗透气藏气体渗流存在启动压力梯度,为准确描述存在启动压力梯度的低渗透气藏的不稳定渗流问题,在前人研究成果的基础上,根据存在启动压力梯度的低速非达西渗流的特点(流体流动边界不断向外扩展),建立了一个考虑启动压力梯度的低渗透气藏非线性渗流数学模型.采用格林函数法与数值逼近法相结合的方式对低渗透气藏的非线性渗流数学模型进行求解,建立了单井控制半径的求解方程,同时制作了计算控制半径的图版,利用该图版可以方便地计算出单井的控制半径.实例计算表明,采用考虑启动压力梯度的不稳定渗流模型能够正确地反映低渗透气藏的渗流机理和开采动态.     

基于流动实验和动态阻力特征的致密油藏非线性渗流表征

针对致密油藏,在流动实验和理论分析的基础上,建立了致密油藏非线性渗流表征新方法,该方法基于致密油藏渗流过程中的动态阻力梯度特征,结合储层岩心流动实验,获得启动压力梯度、拟启动压力梯度和液测渗透率等3个表征参数,从而建立新的致密油藏非线性渗流表征模型——动态阻力梯度模型,并通过单井尺度进行了验证。研究结果表明：随着驱替压力的增加,动态阻力梯度逐渐增加且与驱替压力梯度的对数呈线性关系;非线性渗流数学表征与启动压力梯度、拟启动压力梯度和液测渗透率3个参数相关,并以这3个参数为基础建立了基于流动实验的致密油藏非线性渗流表征。从油藏应用的角度表明该非线性渗流表征模型的精度要高于达西模型和拟启动压力梯度模型。     

缝洞型碳酸盐岩油藏水平井分形非线性渗流

基于欧氏空间的传统渗流理论描述缝洞型碳酸盐岩油藏的多尺度和非均质特征时存在局限性。考虑边界层和流体屈服应力的影响,描述致密基质块的非线性渗流特性,应用分形理论描述裂缝系统的分形特征,同时考虑储层的应力敏感性,建立缝洞型碳酸盐岩油藏水平井分形非线性渗流模型;应用有限元法求解渗流模型,绘制水平井压力动态曲线,并对比不同渗流模型的压力动态曲线特征,分析渗流规律,将渗流过程划分为9个特征流动阶段;对非线性参数和分形指数等相关参数进行敏感性分析,并结合测井数据将新模型应用于矿场渗流参数的解释。结果表明：非线性参数主要影响基质向裂缝系统的窜流强度,而分形指数使得压力动态曲线在渗流中后期逐渐上翘,且上翘幅度随分形指数的增大而加剧。分形非线性模型的矿场应用表明,该模型符合储层实际生产状况,对提高试井解释的准确性有指导意义。     

The model and algorithm of a new numerical simulation software for low permeability reservoirs

Low permeability reserves occupy a large proportion in the remaining reserves all over the world. So it is urgent to research intensively the law of the seepage in the low permeability reservoirs. Fluid flow in the low permeability reservoirs deviates from the classic Darcy's law and instead conforms to the one of nonlinear seepage. According to this characteristic, a nonlinear seepage numerical simulation software has been developed. Unlike most mature commercial numerical simulation softwares at the present stage, the influence caused by the nonlinear seepage is specially considered. In this paper, a nonlinear seepage mathematical model is proposed. In addition, on the basis of practical field and laboratory experiment data, an ideal model of diamond inverted nine spot well pattern is also established. Under the same reservoir condition, the nonlinear simulation, conventional Darcy simulation and the simulation of threshold pressure gradient are also conducted. The simulation result shows that: in the low permeability reservoirs, nonlinear seepage dominates in a large scale of formation and the nonlinear simulation result shows excellent agreement with the production data. Therefore taking the nonlinear seepage into account is more suitable to reflect the percolation mechanism and development performance of low permeability reservoirs.     

低渗透油藏压裂定向井非线性渗流模型产能计算

为了精确计算压裂定向井产能,针对压裂定向井采用拟启动压力梯度模型不能准确计算产能的问题,开展了根据启动压力梯度实验和边界层实验,得到非线性渗流模型,再通过保角变换建立压裂定向井达西模型、拟启动压力梯度模型、非线性渗流模型产能公式,计算压裂定向井达西、拟启动压力梯度、非线性渗流模型产能并与真实油井产能进行对比及产能敏感性...     

Nonlinear Seepage Numerical Simulation for Super-low Permeability Reservoirs With Artificial Fractures

The fluid seepage in the super-low permeability reserves conforms to the nonlinear seepage law, and according to this characteristic, nonlinear seepage numerical simulation software has been developed. In addition, a nonlinear seepage model considering the nonlinear bending section is established. Moreover, with the combination of field and laboratory experiment data, an ideal model of diamond inverted nine-spot well pattern, is also built. Besides the simulation result of different well spacing and well array, different fracture penetration ratio and different fracture conductivity is comparatively analyzed. The result shows that the smaller the well spacing and well array is, the higher the oil recovery and water cut is; the target block has an optimal fracture penetration ratio, which is about 0.28; and artificial fracture conductivity has little effect on the oilfield development.     

压裂井组非线性渗流模型求解

精细描述低渗透油藏中流体流速与与压力梯度的非线性关系,是准确计算低渗透油藏压裂井组产量的基础。为此,在描述低渗透油藏非线性渗流特征的基础上,建立了低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型,该模型根据渗流特征将渗流过程分为非线性渗流阶段和拟线性渗流阶段进行计算。利用Taylor展开对非线性数学模型进行线性化处理,建立了有限差分方程组,并编制了计算机求解程序。算例分析表明:采用非线性数学模型计算出的地层中压力和饱和度的分布符合地层实际情况;五点法井网压裂井组注水井的裂缝导流能力会随着裂缝闭合而降低,注水效果变差,导致油井产量降低。研究结果表明,低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型可以较准确地描述低渗透油藏中流体流速与压力梯度的非线性关系,为准确计算低渗透油藏压裂井组产量奠定基础,为低渗透油藏注水开发提供指导。      

裂缝-孔隙型碳酸盐岩气藏流固耦合新模型对比

针对以前流固耦合模型中存在的不足，考虑以往在双重介质流固耦合研究中采用Terzaghi有效应力所带来的不适应性，通过引入双重有效应力理论来研究裂缝性气藏中的流固耦合问题，得到了考虑介质变形的双重孔隙介质流固耦合新模型。该模型考虑了渗流参数随有效应力变化的非线性双重孔隙介质流固耦合渗流。在此基础上,推导了双重孔隙介质非线性流固耦合渗流有限元计算公式，编制了计算程序，并就新模型与原有耦合模型和非耦合模型计算结果进行了对比，结果证明流固耦合研究中适宜采用双重有效应力。     

气体非线性渗流效应诊断分析技术

大量渗流实验证实，在一定条件下，气体在岩石中分别表现出二项式渗流效应、滑脱效应、阈压效应等非线性渗流规律。然而，沿用传统的基于达西渗流定律推导得出的实验数据分析方法，诊断特殊渗流效应的敏感性不足，难于准确计算相关特征参数，甚至影响常规的渗透率测定结果的准确性。根据目前对气体非线性渗流规律的实验总结认识，以实验岩心中的气体一维渗流为研究对象，通过数学推导得到了气体非线性渗流特征诊断方法和相关参数确定方法。应用此方法处理气体渗流实验数据，便于验证气体非线性渗流规律，在不同渗流效应特征识别、确定渗流参数等方面，其敏感性和稳定性均较传统方法有显著地提高。     

低渗透介质有启动压力梯度的不稳态压力分析

在低渗透油藏中,考虑启动压力梯度的流体不定常渗流存在动边界,其传播规律直接反映了储层的动用范围,并对压力动态影响明显。运用数理方法求解了包含启动压力梯度、有动边界存在的非线性不定常渗流数学模型,得到了新的压力分布和动边界传播规律解析解。计算分析表明,启动压力梯度越大,动边界传播越慢,压力损失越大。井壁压力在中后期不会表现出平面径向渗流特征,并运用Duhamel褶积建立了相应的现代试井分析典型曲线图版。     

特低渗透油藏非线性渗流数值模拟

中国石油探明储量和未动用储量中特低渗透储量占很大的比例,迫切需要对特低渗透多孔介质中非线性渗流规律进行深入研究。根据特低渗透油田储集层岩心特征和流体渗流特征,建立了特低渗透油藏流体渗流的非线性渗流模型,依此建立了特低渗透油藏非线性渗流数值模拟的数学模型,并研制了相应的特低渗透油藏数值模拟软件。利用所研制的特低渗透油藏数值模拟软件,对榆树林特低渗透油田树322区块进行数值模拟计算,研究表明:拟线性渗流只发生在井口附近的局部小区域内,而在地层内部相当大的区域内是非线性渗流,非线性渗流占据了地层渗流的主导地位。因此,考虑非线性渗流比以往只考虑线性渗流以及考虑拟启动压力梯度的方法更适合特低渗透油田。图6参10