爆燃压裂油井产能电模拟实验评价

为分析爆燃压裂增产机理及爆燃压裂对油藏渗流场和油井产能的影响,根据电流场和渗流场的相似原理,设计了爆燃压裂油井产能电模拟实验方案,通过实验研究了爆燃裂缝参数对油藏渗流场和油井产能的影响,并与油井产能数学模型的计算结果进行了对比分析。结果表明:越接近爆燃裂缝线性单向流越明显,说明爆燃裂缝改变了地层流体在地层中的渗流方式;爆燃裂缝前端等压线发生了明显弯曲和集中,证明裂缝前端有汇流存在;电流比随爆燃裂缝长度和裂缝数量的增加而增大,但增大幅度逐渐变小,最优爆燃裂缝数量为5条;保角变换产能数学模型计算结果与实验结果的平均相对误差为4.95%,节点系统分析产能数学模型计算结果与实验结果的平均相对误差为12.02%,证明保角变换产能数学模型和节点系统分析产能数学模型具有较好的精度和工程适用性。      

水力裂缝层内爆燃油井产能评价与分析

根据温度场、电压场和渗流压力场的相似性,利用ANSYS热稳态模型和建立的电模拟实验装置,研究水力裂缝和爆燃裂缝参数对油藏渗流场和油井产能的影响,并与水力裂缝层内爆燃油井产能数学模型的计算结果进行了对比。研究结果表明,水力裂缝和爆燃裂缝的存在,改善了流体在地层中的渗流状况,有利于油井产能的提高;实验测试结果与数学模型预测结果的平均相对误差为4．06％;ANSYS数值模拟计算结果与数学模型预测结果的平均相对偏差为2．33％;为水力裂缝层内爆燃技术的水力裂缝和爆燃裂缝参数设计提供依据。     

爆燃压裂油井产能计算模型与增产效果分析

为了进一步提高爆燃压裂工艺设计与效果预测水平及工程应用效果,基于爆燃压裂原理和油藏渗流理论,利用保角变换方法,建立了爆燃压裂油井产能计算模型(包括流体从油藏边界渗流到爆燃裂缝的渗流外阻模型,和流体在裂缝中渗流入井的渗流内阻模型)并编制了计算软件。以低渗油藏油井F31-10井为例,计算、分析了油藏参数和爆燃裂缝参数对爆燃压裂油井增产效果的影响规律。研究结果表明:爆燃裂缝长度、裂缝数量和爆燃裂缝导流能力对油井增产效果有影响,影响程度由大到小依次是爆燃裂缝长度、裂缝数量和爆燃裂缝导流能力;在爆燃裂缝长度和裂缝数量一定的条件下,存在一个最佳的爆燃裂缝导流能力;爆燃压裂后油井增产倍数为1.365~2.115,且增加爆燃裂缝长度和爆燃裂缝数量比增加爆燃裂缝无因次导流能力对增产更有利。      

低渗透油藏长缝压裂直井稳态产能预测模型

低渗透油藏长缝压裂直井已在现场获得广泛应用,但目前仍缺乏适用于其工程应用的快速、准确的产能预测模型。为此,根据低渗透油藏长缝压裂直井周围地层渗流情况,运用保角变换原理与双线性渗流理论,建立了低渗透油藏压裂裂缝无限与有限2种导流能力下、考虑启动压力梯度长缝压裂直井稳态产能预测模型,通过与现场实例对比验证了模型的准确性,并利用该产能预测模型计算绘制了油井IPR曲线,分析了裂缝参数对长缝压裂油井产能的影响。结果表明:新建产能预测模型与现场实例基本相符,误差均小于9%,说明模型的准确性较高;长缝压裂直井压裂缝长对产能的影响程度大于裂缝导流能力对产能的影响;当压裂缝长一定时,长缝压裂直井裂缝存在最佳导流能力。     

裂缝性油藏射孔完井产能的有限元分析

负压射孔已成为一种工业标准,成熟的砂岩油藏射孔优化设计理论只适用于无裂缝油藏的情形。裂缝的存在使得射孔完井油井的产能评价变得十分复杂,本文通过裂缝孔隙性油藏特征的三维物理模型描述及流体渗流的连续性方程建立,推导出了描述该问题的有限元数学模型。通过网格剖分、有限元数值求解和二次回归正交设计分析,首次获得了不同的射孔参数和地层参数与裂缝孔隙性油藏油井产能的定量关系,并进行了单因素及多因素结果分析,获得了一些重要结论。它可用于指导裂缝性及裂缝孔隙性油藏的射孔参数优化,提高一次完井效率。     

多分枝水平井稳态产能研究

方法：应用保角变换原理和局部渗流阻力的概念,将多分枝水平井渗流问题转变为平面径向渗流问题,从而简化了求解过程。目的：改善低渗透油田或裂缝性油田的开发效果,结果：与文献上已发表的稳态产能公式相比,吻合程度相当好,结论：多分枝水平井可大大沟通井筒与低渗透油藏的接触面积,增加产能;如能沟通天然裂缝,亦会改变裂缝性油藏开发效果。     

考虑井筒流动的垂直裂缝井稳态产能计算模型

由保角变换原理,将带垂直裂缝的油井渗流问题,转化为易于求解的单向渗流问题,然后由达西定律、质量守恒定律和压力耦合原理,通过微元体流动分析,导出了油藏-裂缝系统内压力所满足的二阶微分方程,进而导出无限导流和有限导流垂直裂缝井的产能计算公式。在此基础上,又建立了考虑垂向井街流动的计算模型。这是油藏-裂缝系统中的渗流和井筒中变质量管流的耦合模型,因而会更符合实际情况。最后,用矿场实例进行了验证,表明计算结果可靠,且方法简单、快捷,便于工程应用。     

压裂水平缝油井产能数值模拟研究

为了预测低渗透油藏中的压裂水平缝油井产能,建立了一套完善的二维单相油藏线性渗流数学模型,同时采用有限差分法对数学模型求解,把数学偏微分方程离散化,然后对该方程求解,实现对压裂油井生产动态模拟,并编制相应的模拟程序,分析了低渗透油藏水力裂缝参数对油井产能的影响。结果表明,当裂缝半长一定时,裂缝的渗透率对油井的累计产能影响较大,在产油天数一定的情况下,裂缝长度的大小对累计产液量的影响不是很大,此结果对压裂增产方案优化设计及选择具有一定的指导作用。     

保角变换法在水压裂缝缝内流场数值模拟中的应用研究

均匀介质中的水压裂缝是按椭圆形状向前延伸的,数值求解缝内二维流场的压力分布是水力压裂工艺的关键.水压裂缝二维流场的数值模拟分2部分进行首先是物理域的保角变换--物理平面的椭圆域变换成计算平面上的矩形域;其次是控制方程的转换--物理平面的控制方程通过保角变换方程转换到计算平面上后,在矩形域内模拟缝内流场随裂缝几何参数的变化规律从而求出缝内流体真实的压力分布规律.     

压裂水平缝油井产能数值模拟研究

为了预测低渗透油藏中的压裂水平缝油井产能，建立了一套完善的二维单相油藏线性渗流数学模型，同时采用有限差分法对数学模型求解，把数学偏微分方程离散化，然后对该方程求解，实现对压裂油井生产动态模拟，并编制相应的模拟程序，分析了低渗透油藏水力裂缝参数对油井产能的影响。结果表明，当裂缝半长一定时，裂缝的渗透率对油井的累计产能影响较大，在产油天数一定的情况下，裂缝长度的大小对累计产液量的影响不是很大，此结果对压裂增产方案优化设计及选择具有一定的指导作用。     

多次加砂压裂裂缝延伸模型研究与应用

在考虑多次加砂压裂时,加砂过程中砂堤高度变化对缝中流体流动及后续支撑剂沉降产生影响的基础上,建立了适用于多次加砂压裂的拟三维裂缝延伸模型,用数值模拟的方法对裂缝扩展进行预测。模型包括压裂液在缝中流动的连续性方程、压降方程、裂缝宽度方程及高度方程。其中压降方程是在平板流理论、力学平衡原理的基础上建立起来的,与常规压降方程不同的是方程考虑了砂堤高度变化对流体流动的影响。计算结果表明,多次压裂和常规压裂相比增产效果理想。现场试验表明多次压裂对储层改造效果好,对提高油气产量具有重要的意义。     

Doubling Model for Lower Permeability Formation with Hydraulic Fracture

Abstract

A fluid flow doubling model has been built for low-permeability formation and hydraulic fracture based on non-Darcy pressure propagation and fluid flow velocity difference in both matrix and fracture. A cross-flow rate model between facture and formation is derived from submerged fluid flooded in a rock grid matrix. It will be more convenient to describe the time-varying fracture conductivity than banded heterogeneous grids with higher permeability. A numerical model was derived based on a finite difference scheme for calculation, and a fractured well has been applied for productivity comparison with different models. It has been shown that pressure distribution in the fracture is weakly nonlinear because of cross flow, and a doubling model is more consistent with field production data. There exists a greater productivity difference in the previous production period for constant fracture conductivity and in the later part for banded heterogeneous model result from weakening performance difference between fracture and matrix. This article presents a practical model to evaluate the productivity of a fractured well.     

体积压裂水平井三线性流模型与布缝策略

低渗透致密储层进行大规模压裂改造在地层中形成多条裂缝及复杂裂缝网络是获得经济产能的主要手段,通过有效的方法对压裂水平井裂缝分布评价、压裂改造体积及压裂后产能预测对压裂施工效果分析具有重要意义。为此,在充分结合致密油储层特点和压裂改造设计思路的基础上,针对压裂措施后形成的分级多簇的裂缝排布及裂缝有限导流渗流特征,建立了水平井体积压裂三线性流数学模型,应用Laplace变换,求得定产条件下封闭边界单条裂缝的拉氏空间解;通过Stehfest数值反演及多裂缝叠加原理,得到了体积压裂水平井井底压力和产量的表达式;同时,结合美国巴肯致密油储层生产特征参数对模型的正确性进行了验证。对产能影响因素研究结果表明,裂缝排布方式对储层改造体积影响较大,级簇比越大累积产油量越高;增加裂缝条数可以有效提高储层动用效率,在进行水平井体积压裂措施设计时应充分考虑裂缝级数或簇数增加导致产量下降问题。研究结果对致密油储层水平井体积压裂设计及产能评价具有重要意义。     

页岩气储层蠕变特性及其对页岩气开发的影响

页岩气储层渗透率极低,必须经过压裂改造才能形成有效产能,大量狭小自支撑裂缝在天然气解吸及流动中具有重要作用。页岩气储层生产周期长,人工裂缝导流能力对裂缝变形极其敏感。研究结果表明,页岩气储层具有一定的蠕变特性,并随着粘土含量的增加而增强。压裂改造后,储层会产生大量裂缝,裂缝闭合蠕变是蠕变形变的主要形式。裂缝的存在会使储层蠕变速率大幅度提高,并对裂缝导流能力产生不可忽视的影响。裂缝闭合蠕变速率与裂缝界面之间、裂缝界面与支撑剂间的相互作用有关,并与基质蠕变速率成正比。压裂改造形成的裂缝网络越发育、单裂缝宽度越小,蠕变对裂缝导流能力的影响越大。在页岩气数值模拟中,考虑裂缝闭合蠕变的累积产量与未考虑裂缝闭合蠕变的累积产量相差较大。同时,在地应力计算、储层可改造性、支撑剂和施工参数优选以及生产方式的选择等方面也应考虑蠕变的影响,保持流体压力有利于减小蠕变形变,维持裂缝导流能力,提高气井产能和采收率。     

泡沫压裂液在三维缝中流动数值模拟

在分析泡沫压裂液流动特性以及流体重力、地应力梯度、地应力差等因素对裂缝延伸综合影响的基础上,建立了泡沫压裂液在缝中流动的裂缝三维延伸数学模型和泡沫压裂液的温度、压力、流量及泡沫质量分布数学模型,并给出了计算方法．计算表明,所提出的求解方法能较好地模拟泡沫液在缝中的流动,可用于现场泡沫压裂施工设计。     

气井压裂后稳态产能的计算

应用保角变换原理,将求解带垂直裂缝的气井产量问题转化为简单的单向渗流问题.保角变换方法能将Z平面上特别复杂的渗流问题转化为W平面上相对简单和易于求解的渗流问题.变换后,可用于描述井筒附近较为复杂的流动型态(裂缝内流动和非裂缝区域拟径向流动)对压裂后产能的贡献.变换后假设的缝端封闭边界条件更符合实际.然后再根据微元体流动分析,综合应用物质守衡原理、非达西运动方程和压力耦合原理,导出了裂缝内变质量流动时压力满足的二阶微分方程,进而推导出不同缝长和导流能力(包括无限导流能力和有限导流能力)裂缝井的产能公式.将计算结果与现场某气井压裂后产量相比,两者吻合程度较好.该计算方法简单易行,便于现场应用.     

基于缝网扩展模拟的致密储层体积压裂水平井产能贡献分析

针对致密储层体积压裂缝网扩展预测和多重孔隙介质耦合流动模拟难度大的问题,开展了基于体积压裂裂缝扩展机理的致密储层流体流动规律研究,建立了多重介质不稳定渗流数学模型和多裂缝互相干扰条件下的压裂裂缝网络扩展模型,并采用有限单元法求解.以鄂尔多斯盆地致密油为例进行生产模拟,分析致密油藏体积压裂水平井不同孔隙介质产量贡献程度....     

水力压裂裂缝三维扩展ABAQUS数值模拟研究

油井岩石的水压致裂过程是多孔介质下的流固耦合过程。建立了水力压裂流体渗流连续性方程与岩石变形应力平衡方程,引入了二次正应力裂纹起裂及临界能量释放率裂缝延伸准则,考虑流体在裂缝面横向、纵向流动,采用有限元计算软件ABAQUS中的Soil模块模拟岩石水力压裂的三维复合裂缝起裂与扩展。通过其黏结单元设定裂缝延伸方向,编写用户子程序并嵌入ABAQUS主程序中,以确定初始地应力场、渗流场、随深度变化的孔隙度及随时间变化的滤失系数。从数值模拟结果可以得到水力压裂泵注不同时刻裂缝几何形态、缝内压力分布、岩石变形及其应力分布、孔隙压力分布、压裂液滤失量以及压裂液流体特性、排量、上下隔层应力差、滤失系数等参数对裂缝几何尺寸的影响。