煤层气无限导流垂直裂缝井数值试井模型

建立了考虑解吸作用的煤层气无限导流垂直裂缝井试井模型,推导出其有限元方程,并求得模型的数值解。绘制出无限导流垂直裂缝井的双对数试井理论曲线和煤层中的压力场。从计算所得的试井理论曲线可以看出,无限导流能力裂缝井的试井理论曲线上存在一段压力和压力导数曲线平行且斜率为0.5的直线,表明了线性流动的存在。从计算结果的压力场图可知,裂缝周围是椭圆流动,而远离裂缝区是径向流动。分析了煤层气解吸作用对试井理论曲线的影响,主要表现为在试井理论曲线的中后期,压力和压力导数曲线下降,原因是煤层气解吸缓解了压力下降,分析了裂缝关于井筒的不对称性。计算结果表明,裂缝关于井筒的不对称性对试井理论曲线的影响很小,原因在于裂缝是无限导流垂直裂缝。     

气水两相流试井复合模型及压力分析

文章基于多相流原理，建立了气水两相流试井积分模型。总结了气水两相流的试井曲线规律，分析了压力导数曲线变化的原因。理论分析表明气井即使未见水，气藏气水或油水多相流过渡区内流度的变化可能导致压力导数曲线上翘，然后变平的现象，同时，气水接触前缘是随时间变化的。试井过程中，随着开井时间的增大，气体的降压膨胀，压力波扩散到气水边界以后，水体起到阻止气体移动的作用，导致压力导数曲线上翘。对于出水气井，由于气水总流度随含水饱和度的增大而下降，试井压力导数曲线将发生上翘，导数曲线的上翘斜率与总流度随饱和度下降速度有关。因此不能用单相定压外边界试井模型解释产水气井试井资料。最后分析了１口气井两次试井资料，该井不同阶段试井过程中用多相流动方法确定了气水推进前缘，发现水线逐渐向井移动。     

双重介质压力恢复曲线研究及其应用(二)

双重介质压力恢复曲线形态的特征是由孔隙结构和流动条件的复杂性决定的。半对数坐标系中一条完整的双重介质压力恢复曲线大致可以分成五个部分:续流段、早期直线段、过渡段、晚期直线段、边界反映段(图1)。早期直线段和晚期直线段互相平行,根据其斜率可以求得裂缝流动系数。     

封闭地层有限导流垂直裂缝井压力分析

根据不稳定渗流理论,讨论了封闭地层有限导流垂直裂缝井完整的压力动态表现特征,给出了中期径向流动和晚期拟稳态流动新公式及压力导数曲线准则双对数图。通过实例说明了压力导数曲线准则的应用方法。     

“晚期段”压力恢复曲线特征研究

实测压力恢复资料显示，相当多的晚期压力导数有上翘或下弯现象，赫诺图上出现很多两直线段斜率比浊等于２的曲线形态。晚期段的这些特征，反映了地层中的很多信息。     

两井条件下圆形封闭煤层中压力场分布研究

煤层气开采方式的本质是排水降压采气,了解煤层的降压效果对排采制度的确定有着积极的意义。通过建立圆形封闭煤层中考虑煤层气解吸作用的两井不定常渗流模型,利用有限元方法求得了其数值解,分析解吸作用对理论特征曲线的影响。计算结果表明,煤层气解吸具有减缓压力传播的作用;分析不同性质邻井对理论曲线特征的影响,给出存在邻井影响时的压力场发展规律。提出压力场的4种描述方法,分析邻井性质、邻井流量变化,以及外边界性质对煤层压力场分布的影响,得到不同条件下煤层气压力场的变化规律。     

封闭边界非均匀流量垂直裂缝井压力曲线特征及应用

采用半对数和典型图版拟合方法进行试井解释,对于低渗油藏压裂井及早期数据缺失、径向流段未出现的情况,解释结果存在较大不确定性。利用压力和压力导数双对数曲线分析法,通过对曲线上特征流动段和典型点的分析,推导出封闭边界非均匀流量垂直裂缝试井地层参数的计算方法。     

低渗含水气藏非线性数值试井解释模型及压力特征分析

为研究流体非线性渗流对疏松低渗气藏试井压力动态特征的影响,建立启动压力梯度及应力敏感效应影响下的气水两相数值试井模型,采用有限差分及IMPES方法进行求解,绘制压力及其导数双对数图版,并进行影响参数的敏感性分析。研究表明,启动压力梯度、应力敏感效应均会增加流体的渗流阻力,导致不同边界类型试井解释中压力及压力导数曲线上翘,径向流水平段消失;气水比、表皮系数对压力导数径向流段影响较小,对压力曲线的开口大小影响较大;井筒储集系数较大时会掩盖掉部分径向流特征段,但不会影响后续的径向流及边界效应阶段。该方法对存在启动压力及应力敏感效应的低渗含水气藏压力恢复试井解释具有指导意义。     

基于夹角断层边界的煤层气井压力动态响应

考虑到断层对油气井压力及压力导数的动态响应有较大的影响,首先构建在无穷大外边界条件下且考虑井筒储集效应和表皮效应的煤层气渗流模型,并引入求解该类模型的相似构造法进行求解,再利用镜像反映原理得到煤层气井在夹角断层边界下的镜像解,根据叠加原理可得到基于夹角断层边界条件下的煤层气井的解析解,最后绘制无因次井底压力的双对数曲线、半对数曲线、一阶压力导数 (PPD)曲线和二阶对数压力导数(SLPD)曲线,并分析夹角断层边界对煤层气井井底压力的影响规律。所得结论可为试井解释人员提供便利,同时也为断层的识别方法提供了进一步的补充和完善。     

基于应力敏感性的视均质火山岩气藏试井模型

中国含油气盆地中火山岩气藏资源丰富,勘探潜力大。火山岩储层分布范围广、基质物性差、渗透率低,后期改造作用强。由于气体流动过程中存在应力敏感性,因此常规试井模型误差较大。针对这一问题,考虑到模型存在很强的非线性,建立了基于应力敏感性视均质火山岩气藏不稳定试井模型,并重新定义部分参数,通过摄动变换技术、拉普拉斯变换、Stehfest数值反演等方法对模型求解。推导了无穷大边界、封闭边界下模型的半解析解,获得试井图版,在此基础上进一步研究了变形介质渗透率模量等参数对压力动态曲线的影响。研究表明,基于应力敏感性的试井曲线中压力和压力导数曲线均上翘,压力导数曲线在0.5线之上;封闭边界和应力敏感性都会引起曲线抬升;气藏储层应力敏感的存在使气藏压力降落不稳,产量递减趋快,单井控制程度有限,因此在气藏开采过程中采用水平井压裂改造十分必要,同时应保持气藏内部原始压力以利于气井稳产和延长开采时间。     

具有层间越流的两层三孔渗流模型与试井曲线

针对三重介质缝洞型油藏存在两层的情形,建立了考虑井筒储集和表皮效应在无穷大、圆形封闭和圆形定压三种外边界条件下的两层三重介质油藏不稳定渗流物理数学模型.通过Laplace变换对模型进行求解,利用Stehfest数值反演得到实空间解,绘制压力和压力导数双对数样版曲线.从物理渗流机理上对曲线形态特征进行了分析,划分了流动阶...     

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文章从低渗透油气藏中流体低渗流速度特征入手，通过引入启动压差概念，建立了能描述低渗透油气藏中流体低速非达西渗流的渗流微分方程和考虑井筒储集、表皮效应的低速非达西渗流DST段塞流试井模型，并结合适当的地质模型、内（外）边界条件，构成了低速非达西渗流定解问题。通过对其求解，从试井解释的角度上得出新型样板曲线，这进一步丰富了对低渗透油气藏的认识。在进行DST测试时，启动压差的影响将会导致续流时间延长，增加解释的难度；其试井导数曲线后期上翘，不能简单认为是边界反映，要结合地质及生产实际情况做细致分析才能得出结论，这有效地解决了过去遇到的压力导数曲线上翘而解释边界距离太近的疑难问题。此外，采用低速非达西渗流模型可解释为何在低渗层中刚开井投产时无产量，而经过一段时间后才有产量的现象。     

双孔介质有界地层试井分析模型及样版曲线

前人对无穷地层双孔介质试井分析模型已有详细论述,但实际油气藏多为有限油气藏;为了更真实地反映实际油气藏的情况,在前人工作的基础上,从油气藏实际边界条件出发,首次推导出了双孔介质有界地层有效井径模型,包括外边界封闭和外边界定压,共获得12个数学模型.由于有效井径模型实现了参数集团化,因而极其便于制作现代试井分析样版曲线,主模型的统一性,更简化了试井分析软件研制.这些数学模型及研究成果,进一步补充、完善了试井分析理论并在现场推广应用,取得了非常满意的效果.     

煤层气开采的二维非平衡吸附模型

由于煤层气工业发展比石油工业晚，故很多方面的研究都借鉴了石油开采的理论，鉴于煤层气开采机理与石油开采有本质的区别，因此煤层气的数学模型相对较油气藏模型要复杂。文章在平衡吸附模型的基础上，进一步研究了煤层气开采的非平衡吸附模型。充分考虑了煤层气的流动特性，并结合煤层气的开采特点，首先根据物质平衡原理以及朗格缪儿等温吸附曲线，建立了煤层气开采的扩散模型；然后结合达西定律，建立了煤层气开采的渗流模型；同时考虑到煤储层特征建立了煤层裂缝的孔隙度和渗透率模型，结合边界条件，形成了完整的煤层气开采的二维非平衡吸附数学模型。     

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凝析气藏是最复杂、最特殊的一类油藏，生产过程中随着地层压力的下降会引起重烃相间传质、相态变化，使得研究与认识凝析气藏压裂井产能更加复杂化。文章假设储层内烃的流动为等温的达西渗流,且组成油气烃类的各个组分在渗流过程中相间传质及相态变化是在瞬间完成的；应用物质平衡原理和运动方程建立了总烃和第i组分烃的渗流方程，结合相平衡计算理论、初始条件和定压边界条件，提出了预测压裂后凝析气井生产动态的数学模型；分析了凝析气藏可能存在的不同渗流区域与相应的渗流特征，应用隐式压力显式饱和度（IMPES）方法分别进行有限差分数值计算，给出了压裂后凝析气井凝析液、天然气产量动态，不同时刻地层中的凝析液饱和度分布曲线。由于凝析气藏与常规油气藏的性质差异，其生产动态也明显不同，这为准确进行优化压裂设计提供了计算分析方法。     

均质储层内渗滤问题的精确解

本文将油井有效半径引入油藏渗流问题的内边界条件之中,从而建立了均质油藏渗流问题的新模型;并在考虑到井筒储集和表皮效应的情况下求得了外边界为无限大、有界封闭和有界定压三种典型情况下均质油藏压力分布的精确解析表达式。本文对于无限大油藏,封闭油藏两种情况,绘出了定常产量井的无量纲井底压降及其导数的曲线,这些典型曲线就是现代试井解释中的典型曲线。本文所绘出的这些典型曲线较Gringarten等人的更精确。     

考虑井筒储存和表皮效应的均质各向异性油（气）藏水平井的压力动态

文章首先建立了不考虑井筒储存和表皮效应影响的均质各向异性无限油（气）藏水平井三维不定常渗流的数学模型，同时利用杜哈美原理建立了考虑井筒储存和表皮效应影响时该类水平井不定常渗流的数学模型。在获得数学模型解的基础上，利用数值积分和拉氏变换的数值反演方法分别作出了水平井的无因次压力及压力导数典型曲线。同时，较详细地推导出水平井早期和晚期流动的无因次压力表达式。分析表明，当不考虑井筒储存和表皮效应影响时，早期为垂直于井轴平面内的径向流，晚期为水平面内的拟径向流。当考虑井筒储存影响时，早期表现为纯井筒储存效应影响，在无因次压力及压力导数与时间的双对数图上，为斜率是１的直线，晚期与不考虑井筒储存的压力动态一致。从而为水平井试井分析打下了理论基础。     

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煤层气主要以吸附状态赋存在煤岩基质中，只有当储层压力降低后才可以从基质中解吸出来，煤岩裂隙或割理中多被水充满，而裂隙与割理是煤层中的主要运移通道，煤层气需要通过排水（裂隙或割理）降压（煤岩储层）方式才得以采出，故煤层气的产量受煤岩性质、压力水平和两相渗流特征等多种因素的影响。文章分析认为，影响煤层气井单井产量的主要因素包括煤岩渗透率、孔隙度、吸附能力、含气量、临界解吸压力、相对渗透率等；为提高煤层气井单井产量，必须通过洞穴完井、压裂改造或水平井等方式，改善井底渗流条件，有效地降低井底流压，扩大压力波及范围，增加有效解吸区，扩展两相渗流区范围。为实现煤层气的规模开发，必须深化认识储层特征，结合地质实际，选择合适的开发技术。     

油水两相流不稳定试井压力分析

基于油水两相渗流原理,建立了油水两相流试井模型,采用数值方法获得了井底压力的数值解,研制了均质地层和压裂油井在不同含水率条件下的试井典型曲线图版,分析了压力导数曲线变化的原因:对于水驱过程,即使油井未见水,后期压力导数曲线表现出向下掉然后上翘的特征,这是因为压力波传到油水边界时,最初起恒压作用,然后水体向油井推进,出现两相流动。用导数曲线先下降后上升这种变化模式,对于未见水油井,可以早期监视水体的移动。而对于压裂油井,高含水时,即使压力导数曲线出现水平段,压裂裂缝仍然存在。压裂井试井两相流模型和常规单相流模型试井曲线有较大差别。     

高含硫气藏气体渗流规律研究

在高含硫气藏开发过程中，随着高含硫气体从地层中采出，地层压力不断下降，使元素硫从含硫饱和态气相中析出，并沉积到地层孔隙或喉道中，造成地层渗流通道的严重堵塞，增大气体渗流阻力。文章从物质平衡原理出发，推导了由于受元素硫沉积影响的地层物性参数随生产时间等的变化关系，并建立了高含硫气藏气体渗流模型。通过实例模拟分析了该类气藏气体渗流过程中孔隙度和渗透率的变化规律以及地层压力等的变化特征。研究结果表明，元素硫在地层中的沉积对储层的伤害沿径向呈不均匀变化；气体的渗流阻力增加，地层能量更多地消耗在近井地带，且气体渗流表现为强烈的流固耦合特征。该认识为高含硫气田的合理高效开发提供了参考依据。