流固耦合作用下注水井井壁稳定性研究

注水开发油田在生产过程中，渗流场会对油藏地应力场产生影响，在井壁附近产生应力集中。研究了注水过程中流固耦合作用下套管损坏的力学机理，在传统的Biot 方程的基础上，考虑介质渗透性能随应力的变化，建立了注采过程中流体渗流与固体弹塑性变形的非线性耦合数学模型，采用全耦合的有限元法对所建立的模型进行求解。通过对大庆油田南二区某注水井注水开发过程的数值模拟，分析了注水对储层孔隙压力、井壁围岩应力场和变形场的影响，并对比了不同注采情况下储层孔隙压力和井壁应力随时间的变化关系。研究表明，油藏注水开采过程中，油藏流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为合理建立油藏注水开发的流固耦合计算模型，合理控制注采压差，预防和减少该地区地层变形、套管损坏等提供了依据。     

中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。     

超低渗透油藏水平井缝间异步周期注采补能技术

由于超低渗透砂岩油藏水平井缺乏补充能量的有效手段，为此提出水平井同井缝间轮换注采工艺。该工艺管柱由丢手接头、Y445封隔器、Y341封隔器、单向配注器、单向配产器、脱卡器组成，可实现部分压裂缝注水、部分压裂缝采油，在同一口水平井内实现分段异步注采补能。缝间异步注采增油是水驱、弹性驱、渗吸多种驱动机理综合作用的结果，相比传统的面积注水井网，更容易形成有效驱动。研究表明:水平井同井缝间异步周期注采补能方法采用水力压裂裂缝注水，油藏吸水面积大幅度增加；流场形状由径向渗流转变为线性渗流；缩短注入端与采出端的距离，提高了驱替压力梯度，有效渗透率也随之增大，这些机制综合作用起到了增油的效果。现场试验表明，水平井同井缝间异步周期注采补能方法能有效提升单井产量，可在超低渗砂岩油藏规模推广。     

低渗透变形介质砂岩油藏注水见效时间及影响因素

针对低渗透变形介质砂岩油藏存在启动压力梯度和介质变形的特点,为了更加准确地预测其不同影响因素下的注水见效时间,以考虑启动压力梯度和介质变形系数的渗流公式为基础,建立非稳态渗流模型,通过反复迭代求解激动区域内平均地层压力,结合物质平衡法建立了低渗透变形介质砂岩油藏注水见效时间计算模型。注水见效时间主要受注采井距、激动区平均地层压力、介质变形系数和启动压力梯度影响。注采井距和激动半径增大,注水见效时间增加;启动压力梯度和介质变形系数越大,注水见效时间越长。     

疏松砂岩油藏脱砂压裂产能流固耦合模拟

基于广义达西定律,建立了渗透率各向异性疏松砂岩油藏脱砂压裂人工裂缝-油藏系统流固耦合模型,模拟分析了降压生产流固耦合作用对储层应力应变特征、储层孔渗特性变化及储层压后生产动态的影响.研究表明:在流固耦合作用影响下,近井眼及人工裂缝周边储层有效应力显著增大,随着距井眼及人工裂缝距离的增加,储层有效应力及其梯度急剧减小;开井生产初期,储层有效应力场变化显著,随生产时间的增加,储层有效应力场逐渐趋于稳定,仅随空间位置而变化;近人工裂缝壁面处储层弹性模量显著增加,在一定程度上降低了储层应变,增强了储层抵抗外载变形的能力;流固耦合作用会导致储层孔渗参数显著降低,使得脱砂压裂井产量明显低于常规渗流模型计算结果.     

致密油藏多级压裂水平井同井缝间注采可行性

以大庆油田L致密油藏为例,评价了L致密油藏的压裂改造效果;通过现代产量递减分析和试井分析,总结了生产动态规律;论证了水平井准天然能量、注水吞吐、注CO_2吞吐开发效果。针对致密油藏水平井产量递减快的问题,提出多级压裂水平井同井缝间注采方法,即通过注采分隔装置和注采阀进行同井缝间注采,将井间驱替问题转化为缝间驱替问题。采用数值模拟方法,分别计算了准天然能量衰竭开发、注水吞吐、CO_2吞吐、同井缝间注采4种方式的开发指标。分析结果表明,注水吞吐只能短期内提高累积采油量,不能显著提高采收率;同井缝间注采的产量比CO_2吞吐的产量高、稳产期更长、递减率更小、开发效果更好。进一步提出了致密油藏有效开发方式,即先以准天然能量衰竭式开采,控制地层压力均衡下降,在井底压力降到饱和压力附近时,转入同井缝间异步注采。现场实施时,采用水平井缝间强凝胶封堵完井工艺,即在注采缝之间的水平段射孔、注入强凝胶、封堵套管外侧与岩石连通空间。安装注采分隔装置和配注阀,采用温和注水方式,发挥裂缝的渗吸作用,能控制注入水的快速推进,提高致密油藏产量和采收率。     

南翼山浅层油藏Ⅲ＋Ⅳ油组井网适应性研究

南翼山浅层油藏属于孔隙＋裂缝双重介质油藏,受孔隙非均质性和裂缝非均质性影响,强化注水导致油井暴性水淹,温和注水地层能量不足。目前采取间歇注水方式,油井产能低,油藏采油速度低,采出程度低,综合含水高。通过油藏开采特征研究,探索改善油藏开发效果途径,提出将目前反九点注采井网形式转变为排状注采井网方式,对提高油藏注水开发效果具有重要意义。     

缝洞型碳酸盐岩油藏注水开发效果评价方法

缝洞型碳酸盐岩油藏与砂岩油藏不同,井与井之间注水效果差异大,注水后有的井效果显著,有的井因注水而暴性水淹,如何科学评价缝洞型油藏注水效果至今没有适合的方法.针对新疆塔河油田缝洞单元开展了注水效果评价研究,首次提出了注水效果评价方法,针对不同类型单井缝洞体,揭示了注水受效规律,提出了同层注采、缝注洞采、低注高采的开发模式...     

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏多井缝洞单元注水开发方式

利用油藏数值模拟手段,通过对前期试注阶段注水效果的系统评价,探讨了塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏多井缝洞单元的注水开发方式,包括注水时机、注采井网、注采井的储集体类型、注采井高低部位等。研究结果表明,碳酸盐岩缝洞型油藏不同类型储集体应在不同地层压力保持水平下注水,溶洞型储集体压力水平为80%～90%,孔洞型储集体压力水平在90%以前,裂缝型储集体要更早开始注水效果较好;注采井网应采用不规则面积井网;注采井储集体类型和高低部位以缝注洞采、缝注孔洞采、低注高采较好。     

不同类型油藏注水水平井ICD完井优化设计北大核心CSCD

流入控制阀(ICD)完井已被应用于改善注水水平井的注入动态,配置ICD最初入井时的合理完井参数是取得均衡注水效果的关键。本文利用油藏数值模拟软件Eclipse,结合半解析耦合模型建立了稳态模拟和瞬态模拟相结合的注水水平井ICD完井动态模拟方法。针对高渗均质油藏、非均质砂岩油藏和裂缝性碳酸盐岩油藏,利用建立的模拟方法开展了注采模式下注水水平井ICD完井动态模拟预测和完井参数优化设计,并对注采模式下2口水平井单独或同时ICD完井的生产动态进行了对比分析。结果表明,对于上述3种油藏,ICD完井能有效改善注水水平井的吸水剖面均匀程度,提高整个油藏的水驱波及效率;进行ICD限流强度设计时需综合考虑其对吸水剖面均匀程度和吸水指数的影响;对于高渗均质油藏,ICD完井不需要下入封隔器,并推荐采用统一布置方式;对于非均质砂岩油藏,ICD完井存在一个最优封隔器个数,统一布置方式和变化布置方式均可;对于裂缝性碳酸盐岩油藏,ICD完井推荐最大化封隔器个数,并首推采用变化布置方式;注采模式下为达到整个井网单元内水驱前缘均匀推进的目的注水水平井单独采用ICD完井即可。本文研究结果可为不同类型油藏进行注水水平井ICD完井参数优化设计提供参考。     

超低渗透砂岩油藏水平井同井同步注采补能方法——以鄂尔多斯盆地长庆油田为例

针对超低渗透砂岩油藏水平井中段难以建立有效水驱驱替压力系统问题,提出在同一口水平井上采用封隔器、密封插管等工具,实现部分压裂缝注水、部分压裂缝采油,在同一水平井内形成分段同步注采的补能新方法,即水平井同井同步注采。该方法可缩小注入端与采出端的距离,快速建立有效水驱驱替系统;该方法将井间驱替转变为水平井段间驱替,将点状水驱转变为线状均匀水驱,可大幅提高水驱波及体积,缩短见效周期。研究表明:①超低渗透砂岩油藏水平井同井同步注采,注水段应选择天然裂缝方向与人工裂缝方向一致或天然裂缝不发育的层段,段间距60～80 m;②水平井同井同步注采除控制注入压力外,采用周期注水可降低随注水时间延长注水压力逐渐上升导致的地层天然裂缝开启、生长或地层破裂风险;③现场试验验证,水平井同井同步注采补能方法可有效提升单井产量且经济效益良好,可大规模应用于超低渗透砂岩油藏的开发。图14表5参21     

裂缝油藏基质裂缝耦合渗流三维宏观物理实验

裂缝性油藏水驱过程中,基质裂缝间存在渗吸耦合现象,物理实验方法是研究基质裂缝耦合渗流规律的重要手段。通过采用精细粘接造缝技术和有限真空饱和技术,分别实现了裂缝性渗流介质中裂缝物性分布和基质裂缝渗吸耦合参数的定量控制。运用该方法制作了三维物理模型,研究了基质裂缝渗吸耦合作用下的宏观渗流规律。该实验结果是基质裂缝渗吸耦合作用的宏观体现,为裂缝性油藏基质裂缝耦合渗流规律研究提供了参考。     

裂缝油藏基质裂缝耦合渗流三维宏观物理实验

裂缝性油藏水驱过程中,基质裂缝间存在渗吸耦合现象,物理实验方法是研究基质裂缝耦合渗流规律的重要手段。通过采用精细粘接造缝技术和有限真空饱和技术,分别实现了裂缝性渗流介质中裂缝物性分布和基质裂缝渗吸耦合参数的定量控制。运用该方法制作了三维物理模型,研究了基质裂缝渗吸耦合作用下的宏观渗流规律。该实验结果是基质裂缝渗吸耦合作用的宏观体现,为裂缝性油藏基质裂缝耦合渗流规律研究提供了参考。     

特低渗透油藏水平井井网极限注采井距的确定

为了确定特低渗透油藏水平井注采井网的极限注采井距,考虑低速非线性渗流段,运用二参数运动方程建立非线性渗流模型,将其引入到Comsol仿真软件建立的物理模型中。采用试算法,不断调整注采井距,直至水驱前缘在到达采油井时的压力梯度等于启动压力梯度,最终得到极限注采井距。以新疆油田某特低渗透油藏为例进行分析,结果表明:随着水平井长度的增加和裂缝间距的减小,极限注采井距增加,但增加不是无限的,存在一定的临界值;水平井注水-水平井采油、水平井注水-压裂水平井采油、压裂水平井注水-压裂水平井采油这3种井网形式的极限注采井距依次增大;在油田开发初期,可以优先采用压裂水平井注水-压裂水平井采油的井网形式。     

双重介质油藏井网部署方法研究

双重介质油藏不同部位裂缝发育程度差异很大,非均质性强,储层物性平面差异很大。采用常规直井注水开发,油井见水后含水率上升快等问题,开采速度和采收率会比较低。裂缝发育的双重介质油藏对注水开发井网的部署极为敏感,采油井和注水井应如何组合才能获得更为有利的渗流场,从而取得更好的注水开发效果十分关键。     

致密油水平井注采储集层四维地应力演化规律——以鄂尔多斯盆地元284区块为例

综合考虑储集层物性和力学参数的非均质性、初次压裂裂缝以及实际注采制度影响,提出了一套致密砂岩油注采开发过程中储集层多物理场四维地应力演化数值模拟方法,建立了致密砂岩油储集层渗流-地质力学耦合的四维地应力演化模型,以鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块为例,开展了水平井注采开发过程中四维地应力演化规律研究.研究表明:①受注采...     

特低渗透油藏水驱规律及最佳驱替模式

为了进一步改善特低渗透油藏开发效果，提高水驱采收率，通过大量特低渗透油藏水驱开采特征研究，揭示了特低渗透油藏的水驱规律：在注水开发过程中，特低渗透油藏会首先沿现今最大水平主应力方向注、采井间开启注水动态裂缝，随着注水压力的升高，或将开启与之成最小角度的注采井连线方向裂缝，导致注入水沿裂缝方向注采井无效循环，造成油藏水驱开发效果很差。等值渗流阻力法计算结果也证明了面积驱替径向渗流转为裂缝线性侧向驱替平行流后可大大降低渗流阻力。由此提出了“沿现今最大水平主应力方向注水动态裂缝线性注水、侧向基质驱替”的井网转换模式。井网模式的转换避免了注水动态裂缝导致的注入水无效循环，消除了动态裂缝对储层非均质性的影响，减小了渗流阻力，扩大了水驱波及程度。现场应用效果显著，单井产能增加了一倍，平面波及系数提高了43.2%，水驱采收率提高了19.3%。     

水平压裂缝导流作用下的油藏数值模拟方法

埋深浅、油层破裂压力高或ＥＯＲ过程中垂向地应力减小的油层水力压裂后容易形成水平裂缝,为此
基于模拟垂直裂缝的嵌入裂缝模型,提出了一种能够高效处理水平裂缝的油藏数值模拟方法,准确模拟了水平裂
缝对油层开采状况的影响。采用规则网格单独剖分油藏基质,根据水平裂缝与油藏网格的多边形相交面划分非规
则裂缝网格,通过定义非相邻网格连接记录裂缝网格与基质网格、井之间的连接关系。基质与裂缝耦合的流体流
动方程离散后,建立了带有加边七对角稀疏系数矩阵的三维油藏基质与裂缝系统数值模拟模型。应用该模型模拟
了含有水平裂缝的一注一采低渗油藏,并与局部网格加密模型、多段井模型以及等效渗透率模型的模拟结果进行
对比,该模型的模拟结果与局部网格加密模型比较接近。最后以大注采压差两注一采水驱开发的低渗油藏为例,
研究了不同裂缝穿透比和无量纲导流能力对油井生产动态的影响。     

水平缝发育低-超低渗透油藏注水开发特征

针对延长东部油田浅层水平缝发育油藏注水开发中存在的问题,根据矿场实践及测试统计结果,研究了该类储层裂缝分布规律,总结了不同于高角度裂缝和垂直裂缝发育油藏的注水开发特征。研究结果表明：该类储层中天然裂缝在物性较好的区域更易连续、成片集中分布。天然裂缝发育集中和连续区域的油井压裂破裂压力也相对较低,更易形成水淹区域;水平缝发育油藏注水开发中,裂缝发育区域周围的油井注水易形成多方向连片水淹,治理难度大,水驱效果较差。实践表明,水平缝发育油藏单靠平面井网优化难以有效避免注入水沿油井水窜,需寻求注采位置与沉积韵律和裂缝系统的纵向优化配置。研究成果对浅层水平缝发育低-超低渗透油藏有效注水开发具有积极指导作用。     

依据见水速度优化注采压差研究——以鄂尔多斯盆地某砂岩油藏为例

为了实现面积注采井网在平面上的均衡水驱,提高扫油面积系数,依据反九点井网油井见水时间公式,在假设各采油井见水时间相同的条件下,建立了注采压差优化模型。研究表明,合理的注边压差(注水井与边采油井之间的压差Δps)与注角压差(注水井与角采油井之间的压差Δpc)之比,与几何因子和储层渗流因子的乘积成反比。对鄂尔多斯盆地某砂岩油藏正方形反九点井网实际资料分析和计算表明:接近合理的注边压差与注角压差之比的注采关系更有利于均衡水驱。