各向异性底水油藏水平井产能预测新方法

目前底水油藏水平井产能模型较多但计算结果与现场实际差别较大,因此有必要对其进行更为深入的研究。根据Joshi的方法将水平井三维渗流场处理为水平面和垂直面的两个平面流动,应用保角变换、势的叠加原理、镜像反映理论得到底水油藏水平井产量计算公式并对公式进行了各向异性校正,得到了新的底水油藏水平井产能公式,分析了水平井长度、地层各向异性和避水高度对水平井产量的影响。现场实例计算结果表明所建立的计算模型预测精度较高,对底水油藏水平井开发评价、编制开发方案具有重要的指导意义。     

考虑流体压缩性的应力敏感油藏水平井稳定渗流模型

将水平井的渗流场划分为以水平井两端点为焦点的椭球体内部三维渗流和以椭圆柱状直井为中心的外部平面渗流,分别推导出内部渗流区域和外部渗流区域考虑流体压缩性和油层应力敏感性的渗流模型,再利用保角变换和等值渗流阻力法来整合内外部渗流,最终求得考虑流体压缩性和油层应力敏感性的水平井稳定渗流产能公式。与经典公式对比计算表明,该公式合理、可靠。考虑流体压缩性和油层应力敏感性,即α≠0时,水平井产量与生产压差不再呈线性关系;产量随CK的增大而减小,随Cρ的增大而增大;当储层的应力敏感性较强时,产量随生产压差增大而增加缓慢。     

水平井井网整体开发产能研究

随着水平井技术的成熟与发展,以单水平井开发为主的开发模式已转化为以水平井井组整体开发为主,因此对水平井井组产能的准确分析与预测至关重要。从无限大地层内单一水平井、直井联合井网的解析产能出发,经过理论分析,得到了多个水平井、直井联合井网整体开发油藏的产能预测方法,并通过电解模型试验进行了验证与修正。修正后,半经验、半解析解的预测结果与试验结果拟合得非常好。     

各向异性油藏水平井井网渗流场分析

为直观地反映各向异性油藏水平井井网地层压力分布及流体运动轨迹的特点,利用源汇理论、Newman乘积法及压降叠加原理,推导出各向异性油藏水平井井网不稳定渗流地层压力公式,提出流线生成方法,研究了水平井井网渗流场分布规律。结果表明:储层各向异性、生产时间和注采比对水平井井网渗流场影响较大。在布井时,水平井应垂直于最大主渗透率方向,以便形成线性水驱,提高驱替效果;生产时间越长,压力传播范围越广,采出程度越高;注采比越大,注入流体的波及范围越大,波及效率越高。利用该方法产生的流场图能够为各向异性油藏水平井开发井网设计及注入方案的优化提供科学依据。     

水平井网渗流分析方法及其在油藏工程中的应用

将油藏工程中水平井网渗流作为复杂源汇边界矩形区域的流动,通过椭圆函数等多重保角变换求得其解析解,并得到渗流场的压力分布、流线分布及井产量。研究了纵向井距、横向井距、水平井段长度及其匹配关系对水平井产能和注水波及系数的影响,给出了应用本文方法和数据进行井网设计的实例,为油藏工程设计提供了直接的理论基础和应用依据。     

各向异性油藏蛇曲井模型及产能敏感性分析

为了研究各向异性油藏中蛇曲井近井地带的渗流规律,建立了蛇曲井半解析产能预测模型,在考虑蛇曲井井型特点的基础上预测了任意井段的流入剖面和近井地带的压力分布,并针对地层不同垂向—水平渗透率、蛇曲井起伏度大小和起伏周期等产能影响因素进行了分析。结果表明:与水平井相比,蛇曲井增加了与油藏的有效接触面积;随着垂向渗透率的降低,蛇曲井可以充分弥补水平井的劣势;在一定范围内增加蛇曲井的起伏高度可使产能得到提高;蛇曲井起伏周期越多,控制面积越大,产能越高,但在综合工艺复杂性及经济成本方面存在最优起伏周期。     

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。      

致密油藏复杂交叉Y型裂缝网络水平井产能及压力分析

针对水平井体积压裂产生的复杂交叉Y型裂缝网络,考虑裂缝交会处流量的重新分配,研究了致密油藏复杂交叉Y型裂缝网络压裂水平井的压力响应及产能变化规律,分析了裂缝形态(平行和交叉)、裂缝间距、裂缝闭合失效和井筒储集系数等因素的影响。结果表明:压开的裂缝网络越复杂,裂缝间距越小,无量纲井筒储集系数越小,则裂缝线性流出现得越晚,双线性流越明显且持续时间越长;压后闭合失效的裂缝位置和数量对水平井的动态产量和压力也有影响。通过比较、分析压后水平井的动态产量及压力响应曲线,对压后裂缝的有效性作出评价,为后期的压裂设计和施工提供指导。     

底水油藏水平井产能影响因素敏感性分析与评价

针对庄海8断块馆陶油组底水油藏水平井开发过程中存在的问题,利用油藏工程方法与数值模拟技术研究了底水油藏水平井产能影响因素及影响规律,计算了不同影响因素对水平井产能的影响程度,确定了水平井产能最敏感因素,为水平井优化设计提供指导依据。     

致密油藏分段多簇压裂水平井复杂缝网表征及产能分析

致密油藏多采用水平井分段多簇压裂方式生产,产能预测需兼顾天然裂缝和水力裂缝的分布,同时考虑裂缝与基质之间的耦合。以S油田天然裂缝的走向和密度为基础,利用COMSOL和MATLAB软件联合仿真技术,对致密油藏中水平井井筒、水力裂缝和天然裂缝的分布进行建模。利用基质-裂缝-井筒耦合流动模型,模拟了水力压裂条件下,不同裂缝间距和裂缝长度油藏的压力分布、日产油量和累积产油量。结果表明:水力压裂改造后,压力首先波及到导流能力较强的主裂缝和次级裂缝,随后向沟通的天然裂缝和基质扩展,且扩展速度逐渐变缓;对于无法连通的未改造区域,压力很难波及到。生产时间为1 000 d时,压力波及区域面积仅为油藏面积的34.1%。增加裂缝长度及减小裂缝间距均可提高日产油量和累积产油量,其中减小水力裂缝间距对提高产能和累积产量的贡献更为显著。     

致密气藏压裂水平井产能计算方法

致密气藏开发普遍采用多段压裂水平井的开发模式。为了准确评价致密气藏压裂水平井产能并确定气井的合理配产,实现气井高效开发,基于保角变换理论和气水两相渗流理论,同时将基质有效渗透率作为变量来考虑压裂施工和气井产水对储层有效渗透率的影响,建立了压裂水平井气液两相产能方程。通过实际生产数据验证,结果表明：无因次泄气边界大于0.55时,气井生产压差随配产增加呈下凹型快速增长;相同气井产能条件下,水气比越大气井所需生产压差越大;水平段方向与K_y方向平行时,渗透率各向异性程度K_y/K_x越大,相同产气量时的生产压差越小;水平段与渗透率主值方向的夹角θ < 30°时,相同产气量条件下的气井生产压差几乎不变。因此,从降低压裂水平井储层压力损失的角度来考虑,布井时必须充分考虑渗透率各向异性程度和水平井水平段方向的影响,同时注意控制气井配产和采取必要的控水排水措施,以便达到更好的开发效果。     

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。     

边水推进对水平井产量的影响

边水油藏开发过程中,即使水平井井底未见水,但边水推进仍会影响水平井产量。 基于水平井三维 渗流场模型,将三维渗流场分为内部和外部 2 个径向渗流场,考虑外部渗流场边水推进的影响,分别运用 坐标变换与保角变换方法求得内部与外部渗流场的产能公式,根据等效渗流阻力原理最终获得了考虑边 水推进的水平井产能计算新公式。 实例计算发现,新公式计算结果与实际产量绝对误差及相对误差均较 小,表明新公式准确性较高,实用性较好。 敏感性分析结果表明,考虑边水推进条件的水平井产量小于未 考虑边水推进条件的水平井产量,且随着边水推进距离增大,水平段长度越小,产量减小的幅度越大;水 平段长度越大,产量减小的幅度越小。 该研究成果为边水推进过程中水平井产能预测提供了新思路。     

非均质性对水平井产能的影响

基于Joshi等的假设，将水平井的三维流动问题变换为2个相互联系的二维流动问题，通过保角变换求解。将非均质储集层的水平渗透率和垂直渗透率按几何平均、算术平均和调和平均方法分别处理，根据电模拟原理，建立了9种非均质储集层水平井产能计算模型．评价非均质性对水平井产能的影响。评价结果，非均质性越强、储集层厚度越大产能越低，但厚度超过一定界限时产能降低不再明显；用算术平均方法处理渗透率建立的模型会低估非均质性对产能的影响；用几何平均和调和平均方法处理渗透率建立的模型评价，薄油层非均质性越强，产能越高。图1参9     

低渗透气藏水平井产能计算新公式

低渗透气藏由于储层的特殊性,常出现应力敏感、启动压力梯度、高速非达西效应等现象。因此,在低渗透气藏水平井产能分析时,应该考虑这些因素的影响。通过保角变换方法,推导得到同时考虑高速非达西效应、应力敏感和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能新公式。研究结果表明:高速非达西效应、应力敏感、启动压力梯度将使低渗透气藏水平井产量减小;在同一井底压力下,随着应力敏感系数、启动压力梯度的增加,水平井产量降低。该公式对应力敏感性较强的低渗透气藏的开发具有重要的指导意义。     

Performance analysis and optimal design for well patterns in anisotropic formations

The mechanism of the effects of anisotropic permeability on well patterns and reservoir development are investigated by coordinate transformation, fluid flow analysis, and reservoir development concepts. Anisotropy of permeability has reconstructive effects on well patterns. The originally designed flooding units are broken up, and new pattern units are made up of the wells that belong to different original units. The behavior possesses strong randomness, and leads to a complicated relationship among the injection and production wells, and unpredictable productivity of the formations. To prevent the break-up of well patterns, well lines should be either parallel or perpendicular to the maximum principal direction of the anisotropic permeability （i.e. the fracture direction）. To optimize the development effects ofanisotropic formations, the latitudinal and longitudinal well spacing of the well network are calculated from the principal values of the anisotropic permeability.     

页岩储层压裂水平井气-水两相产能分析

传统的页岩气产能模型忽略了压裂液返排期间气-水同流对产能的影响,针对该问题,建立综合考虑页岩气吸附解吸、扩散、滑脱效应、应力敏感、毛管渗吸效应的气-水两相渗流数学模型,并基于有限差分,采用SS方法求解得到页岩储层产气规律及地层流体饱和度分布。对比分析不同裂缝网络渗透率、人工主裂缝渗透率、人工主裂缝长度、页岩气吸附解吸、毛管力作用对页岩气产量的影响,结果表明:生产初期,受压裂液返排的影响,日产气量呈先升高后降低的趋势,出现产气峰值,初期产气量明显低于不考虑压裂液返排所预测的产气量,但后期产气量基本一致。裂缝网络渗透率越高、人工主裂缝渗透率越高,产气量峰值出现的时间越早且初期产气量越高。人工主裂缝越长,产气量峰值出现的时间越晚,初期产气量越高。页岩气吸附解吸对初期产气量的影响不明显。考虑毛管力作用,压裂液返排率越低,产气量越高。     

各向异性油藏的矢量井网

由于储集层的各向异性,在注水保持地层能量的开发过程中,注入流体沿高渗透率方向优先推进,导致不同方向上的生产井见水时间差别较大,致使驱替过程很不均衡,从而影响油藏开发效果.针对上述问题,提出了矢量开发思想,并基于渗流力学理论,以五点井网为例,建立了矢量井网设计方法,其中包括矢量井网中的井网方向计算模型和方向井距的确定途径.各向异性油藏中,井网方向应随各向异性程度进行调整.胜利油田桩106块油田开发实例证实了矢量井网设计模型的可靠性.图3表1参13     

各向异性油藏水平井开发井网设计方法

为解决水平井井网开发各向异性油藏的布井问题,对各向异性油藏水平井开发井网特征进行分析研究。各向异性渗透率对水平井网具有非常显著的破坏性作用。理论分析认为：各向异性油藏布井时,应该使主渗透率方向、井排方向和水平井段方向三者呈两两平行或垂直关系,其中水平井段垂直于最大主渗透率方向,井网几何参数由各向异性强度计算确定。油藏数值模拟实例计算结果与理论分析一致。各向异性油藏和等价各向同性油藏具有相同的开发指标,优化井网的油藏开发指标明显好于非优化井网。通过等价各向同性油藏水平井网分析对各向异性油藏水平井网进行优化;选取井网单元的面积、横向井距和水平井段长度作为独立参数,形成了84种模板方案,为实际油藏工程设计提供依据。图6表2参10