考虑启动压力梯度和应力敏感的页岩油井产能分析

为研究启动压力梯度及应力敏感效应对页岩油井产能的影响规律,基于油气水三相渗流模型,建立了考虑启动压力梯度和应力敏感效应的页岩油渗流数学模型,给出了数值求解方法,并编制了页岩油藏数值模拟器。利用页岩油藏数值模拟器分析了启动压力梯度和应力敏感效应对多级压裂页岩油水平井产能的影响规律。页岩油藏数值模拟器退化计算结果与Eclipse软件的计算结果基本吻合,验证了模拟器的准确性。数值模拟结果表明:当启动压力梯度达到0.5 MPa/m时,生产10 000 d的累计产油量为无启动压力梯度时的24.7%;当应力敏感系数由0.1 MPa-1升至0.5 MPa-1时,生产10 000 d时储层近井地带的渗透率降低近一个数量级,累计产油量为无应力敏感效应时的36.2%;同时考虑启动压力梯度和应力敏感效应时,累计产油量更低。研究结果表明,启动压力梯度和应力敏感效应对页岩油井的产能均有较大的抑制作用,如不考虑启动压力梯度和应力敏感效应会过高估计页岩油井的产能,页岩油藏数值模拟器可为页岩油藏的开发提供指导。      

张裂缝和剪裂缝应力敏感差异对致密砂岩储层产能影响

为明确张裂缝和剪裂缝应力敏感差异对致密砂岩储层产能的影响,以红河油田延长组长₈段致密砂岩储层为例,模拟不同应力条件的拉张裂缝和剪切裂缝,借助三维激光扫描对其粗糙度进行了统计分析,并通过实验对比了2种裂缝的应力敏感差异,最后使用数值模拟方法研究了存在张裂缝或剪裂缝时油井的生产差异。研究表明：制备的裂缝能近似模拟自然状态下中等缝的真实情况,与剪切裂缝相比,拉张裂缝平均粗糙度小,渗透率损害率大、恢复程度低,应力敏感性强;裂缝的存在大大增加了油井的产能,且当地层中裂缝为剪切裂缝时的油井产能大于拉张裂缝。该研究有助于预测和评价致密砂岩储层中不同应力环境成缝区域的应力敏感性,对产量的计算和生产方案的制订具有指导意义。     

温度与有效应力对页岩储层应力敏感影响研究

在页岩气藏开发初期,水力压裂改造必会破坏储层温度场,致使储层温度发生变化,进而储层产生热应力,在衰竭式开采过程中,地层压力逐渐下降,以上过程造成作用岩石颗粒上的有效应力增加,页岩储层产生应力敏感,使得储层渗透率减小,从而影响气井产能。为此,为了明确温度与有效应力对储层应力敏感性的影响,采用恒内压变围压试验方法,以页岩岩心为试验对象,进行不同有效应力、温度下储层物性应力敏感试验。研究结果表明,初始渗透率越高,则应力敏感性越强,温度对应力敏感性影响越大,渗透率与温度具有较好的指数关系。当有效应力由小增大时,储层渗透率由大变小,其下降幅度由大到小,渗透率与有效应力同样呈现较好的指函数关系,这与低渗透、特低渗透油气藏应力敏感性呈现相同的规律。同时,通过应力敏感评价得出,页岩渗透率的应力敏感程度为中等,且随温度的升高,渗透率损害率由0.45降低到0.33。有效应力从13 MPa增加到17 MPa时,应力敏感程度为中等,而有效应力从17 MPa增加到21 MPa时,应力敏感程度却为弱。     

考虑渗透率应力敏感的低渗气藏产能预测公式

通过大量文献调研指出,由于气体产出、低渗气藏孔隙压力降低、地应力增大、基岩和孔隙受到压缩,导致渗透率大幅降低和气藏产能降低。基于岩石渗透率随有效应力变化呈指数关系的普遍认识,在达西渗流理论的基础上,推导出了一个考虑渗透率应力敏感的气井稳态产能公式,并对其进行了实例计算分析,认为低渗气藏在产能预测时有必要考虑渗透率应力敏感伤害,特别是针对那些应力敏感伤害严重的低渗气藏;所推导的公式可为确定合理的生产压差和开采速度提供必要的理论基础。     

应力敏感油藏压裂直井分区模型

建立了低渗透应力敏感油藏压裂直井产能计算的分区模型,该模型内区为压裂改善区,外区为未改善区,本模型可用来预测井底改造后油井的产能,实例计算表明:内区和外区的渗透率变形系数都对产能有很大的影响;随着内区和外区渗透率的增加,产能逐渐增加,当内区渗透率增加到一定数值后,产能变化不大;内区半径越大,产能越高;随着外区启动压力的增加,产能逐渐减小。     

低渗透储层应力敏感系数统一模型

低渗透储层应力敏感性的研究虽已引起中外学者的关注,但目前仍未形成统一认识。为了更准确地描述低渗透储层的应力敏感性,通过保持围压不变、改变流体压力的实验方法,研究了低渗透储层渗透率随有效应力的变化规律及其影响因素。在此基础上,按照岩石压缩系数的定义方法,提出了渗透率应力敏感系数的概念,在综合考虑孔隙结构、有效压力及滞后效应等参数的基础上,结合分形理论,建立了应力敏感系数的统一模型。结果表明,渗透率随有效压力的增加呈阶梯状减小,且与孔隙结构及有效应力加压方式有关;渗透率应力敏感系数可以定量表征储层渗透率随有效应力变化的敏感程度,其值越大说明储层敏感性越强;所建模型考虑了岩石内部孔隙结构、外部有效应力变化及滞后效应等多种因素的综合影响,可以全面表征储层的应力敏感性,并预测不同孔隙结构岩石的渗透率随有效应力变化的规律。     

基于四参数随机生长模型的页岩储层应力敏感分析

页岩储层的应力敏感性是影响其后期开发效果的关键因素,从微观的角度深入认识其应力敏感机理及其影响因素对页岩气的开发具有重要意义。借助四参数随机生长模型构建了不同孔隙度和不同孔隙大小分布的岩心样本,利用弹性力学理论模拟了不同有效应力作用下各个岩心孔隙半径的分布变化及其对岩心固有渗透率的影响,深入分析了孔隙大小及其形状因子与上述两者之间的关系。结果表明,导致页岩应力敏感的直接原因是有效应力作用下孔隙面积的减小及孔隙位置的迁移。有效应力的增大使得各孔隙半径均有减小,孔隙半径的减小比例分别与孔隙初始面积和孔隙的形状因子呈正相关关系和负相关关系。在相同的孔隙度条件下,孔隙半径越均匀,平均孔隙半径越小,应力敏感性越强。有效应力的增加使得岩心固有渗透率呈指数型下降且孔隙度越小、固有渗透率越低的岩心,其应力敏感性越强,孔隙度对固有渗透率的影响大于孔隙半径均匀性的影响。     

由流量损失估算产能损失

这里介绍了如何用基本的储层、井筒流动方程计算完井不完善作业和表皮效应所引起的产能损失,并提出了解决办法。提出的基本概念可用于分析油气井的生产特性,并作出切合实际的增产预测。主要介绍了影响流体流量的基本因素,以１口油井和２口气井为实例,讨论了流体径向流动方程,介绍了表皮效应概念,并对其进行校正。     

异常高压气藏应力敏感性及其对产能的影响

针对异常高压气藏开发实践,利用气体稳定渗流理论,推导得到考虑异常高压气藏应力敏感性的产能方程,并对某异常高压气藏实例井的产能进行了预测,预测效果较好.本次研究提出的产能方程符合异常高压气藏的开发实际,具有重要的指导意义.     

含微裂缝低渗储层应力敏感性及其对产能影响

为研究裂缝岩心应力敏感性,通过改变围压的大小来实现岩石受到的有效应力变化,并分别计算不同有效应力下渗透率的变化来评价储层应力敏感性,同时分析了其对产能的影响。研究表明：含微裂缝岩心的应力敏感程度很弱,渗透率变化率低于３０％,敏感曲线分为２ 个阶段：第Ⅰ阶段渗透率下降幅度超过２０％,主要是以发生微裂缝受压闭合的拟塑性变形为主;第Ⅱ阶段渗透率下降幅度低于１０％,该阶段主要以岩石骨架颗粒本体被压缩的弹性形变为主,实际储层的净应力多处于该阶段。因此,应用第Ⅱ阶段来评价含裂缝储层的应力敏感性更符合实际,含微裂缝岩心的应力敏感性均高于基质岩心。经计算可知含微裂缝岩心应力敏感对产能影响较小,由提高生产压差造成的应力敏感不会导致产能的大幅变化。     

边水稠油油藏水平井产能影响因素敏感性分析

结合锦612边水稠油油藏地质特征及开发特点,利用油藏工程方法和油藏数值模拟技术,分析了影响边水稠油油藏水平井产能的因素及影响规律和水平井产能对各影响因素的敏感程度。结果表明:水平井到边水的距离对水平井产能的影响程度最大;水平井到边水的距离过小,边水极易突破到井底,水平井产能受到严重影响;水平井到边水的距离过大,无法充分利用边水能量,地层压力下降较快,水平井产能也受到一定影响;保证水平井到边水的距离合理,水平井产能将达到最大。水平井产能对其他影响因素的敏感程度依次为:地层倾角、油层厚度、原油黏度、水平段长度、水平渗透率、水体能量。针对某一特定边水稠油油藏,应以合理选择水平井到边水的距离为重点,确定水平井到边水的距离与其他参数的最优配置关系,方可获得最优的开发效果。      

射孔油井产能计算模型研究

针对油井射孔后产能计算困难的问题,在认真分析近井地带渗流情况的基础上,将油井射孔渗流区域等效为带有污染带的折算裸眼油井,使油井井筒在油层部位的体积等于所有射孔孔眼的渗流体积和原井眼在油层部位体积之和,污染带圆筒体积等于原射孔弹爆炸后形成的挤压性压实带体积之和。建立了该等效模式的渗流和压力分布数学计算模型,编制了应用软件。利用该模型研究了射孔的挤压性压实带厚度、射孔深度、射孔密度和射孔孔眼半径对油井IPR曲线的影响,并利用灰色关联理论定量分析了各个参数对油井产能的影响程度。     

考虑热损失的稠油热采两区复合试井模型

对于注蒸汽热采试井必须采用复合油藏模型来代表实际油藏 ,同时还要考虑蒸汽在地层中的热损失。建立了考虑热损失的两区复合油藏有效井径的数学模型 ,导出了拉氏空间解 ;通过数值反演得到了试井分析样板曲线。通过现场实例应用 ,取得了稠油开发的主要参数 ,理论方法符合油田生产实际情况 ,对稠油开发提供了可靠的依据。     

考虑应力敏感性的煤层气稳定流动气井产能方程

国内外大量实验研究表明,煤储层应力敏感性是存在的,而且对煤层气井生产有重大影响。在前人实验研究的基础上,建立了煤层渗透率与有效压力或地层压力之间的数学关系式,二者之间满足相关性非常高的指数变化关系;建立了考虑煤储层应力敏感性的达西流动和非达西流动气井产能方程。研究表明,煤储层的应力敏感性对煤层气井的产能有很大影响,随着生产压差的增加,气井的产量增加幅度较小,并逐渐趋向稳定,因此需要制定合理的生产压差进行生产。     

考虑应力敏感性的页岩气产能预测模型

根据页岩气储层中气体的成藏机制及流动机理,综合考虑了解吸—吸附作用和应力敏感性对页岩气藏产能的影响,建立了考虑解吸、扩散及渗流综合作用的页岩气稳态流动模型,在不同边界条件下对控制方程进行求解,得到页岩气储层的压力分布及产能方程,分析了不同解吸量对地层压力和产量的影响,解吸量越大,地层压力下降越慢,产量和压力平方差呈线性关系.在此基础上建立了考虑应力敏感性的产能方程,分析结果表明随着渗透率变异系数的增大,储层的应力敏感性越强,产量逐渐减小,要合理控制压差,以防对储层造成损害.此模型对页岩气生产和后续研究具有重要指导意义.     

气藏水平井产能及水平段压力损失综合研究

为了高效合理的利用水平井开发火山岩气藏,在前人研究的基础上,分析了水平井水平段压力损失对水平井稳态产能的影响。由于水平井水平段井筒内部压力分布不均,根据质量守恒原理以及单元体受力分析,推导出了考虑摩擦压力损失的火山岩气藏水平井产能计算方法并进行了数值求解。定义了相对压力损失系数(PE)来表述摩擦压力损失的程度,利用以上数值求解方法分别对火山岩气藏水平井稳定产能和水平段压力损失的影响因素进行了分析。     

边水油藏双台阶井产能评价模型

与水平井相比,双台阶井因其泄油面积大和单井产量高等优势在开发塔里木边水薄砂层油藏过程中发挥了很大作用,如何准确、有效地预测双台阶井产能是进行油藏工程分析和采油工艺设计的重要基础。基于镜像反映原理与微元线汇理论建立的边水油藏双台阶井井筒与油藏耦合条件下稳态产能评价半解析模型,其计算结果与Eclipse数值模拟软件计算结果具有很好的一致性,与实际产能相对误差<±15%。     

油井套管应力分析的快速计算方法

在石油工程现场,套管的破坏是灾难性的．可能导致整个油井报废。生产套管插入过程中,会和中间套管发生相互作用,这个作用也可能导致生产套管的破坏。由于套管很长．一般都在1000m以上,计算有一定难度。文章采用了中间套管间管化为分析刚体、生产套管插入过程逆向处理、将生产套管处理为壳单元、将生产套管插入过程进行分步处理、采用ABAQUS软件的显示计算方法、提高加载速度、人为进行质量放大、对套管刚体施加点质量8种方法。以提高计算模拟速度。对1000m长的生产套管插入模拟计算发现：套管的端部应力变化很大．沿厚度方向应力变化也很大．套管有发生疲劳破坏的可能。     

油井采油指数及地层压力计算新方法

根据拟稳态下流体能量平衡原理，建立了一个新的油井采油指数及地层压力计算的数学模型。新模型将现场地面生产动态数据与地下未知地层参数相关联，建立目标函数，大大提高了模型的实用性。引入非线性最小二乘法原理及最速下降方法，运用VB计算机语言编制相应程序进行求解。通过实例分析表明，模型计算结果与实际测试结果相关性好，取得了良好的效果，可用于生产实践。