裂缝性低渗透油藏窜流规律实验研究

裂缝性低渗透油藏开发过程中,基质与裂缝之间存在窜流,窜流系数是描述这一过程的重要参数.通过建立全直径窜流模拟实验装置,开展了室内窜流实验研究,求得不同岩心的形状因子及窜流系数,并应用窜流系数预测了渤海目标油田低渗透储层压裂井产能.结果 表明:在全直径岩心网格尺寸相同、几何形态相同、定围压的情况下,各岩心的裂缝渗透率和形...     

非稳态窜流多段压裂水平井井底压力分析

多段压裂水平井技术是目前广泛应用于致密油开发的关键性技术。由于致密油储层基岩的孔喉为纳米级孔道且渗透率极低,所以不能忽略基岩中的非稳态窜流。为此建立了同时考虑启动压力梯度和应力敏感以及压裂改造区非稳态窜流的五线性流数学模型,通过Laplace变化、Pedrosa变化和摄动变化的方法求解数学模型,得到了拉式空间下的井底压力解,应用Stehfest数值反演的方法绘制双对数坐标下的压力动态曲线。研究结果表明,曲线可以分为6个流动阶段,且与现场实测数据拟合较好,从而验证了所建模型的合理性。同时对窜流系数、弹性储容比、主裂缝无因次渗透率模量、未改造区无因次启动压力梯度和渗透率进行敏感性参数分析,得出了各个敏感性参数对试井曲线形态的影响结果。     

裂缝性油藏窜流函数及形状因子研究(二)

在文献[1]的基础上,提出了一种推导双重介质模型中裂缝和低渗基质之间与时间有关的形状因子的新方法,用以预测可压缩流体的产能,并可在试井解释中得到应用.在没有假设拟稳态的情况下,分别对一套、二套和三套裂缝的与时间有关的形状因子进行了推导.它既可以为可压缩流体的产能预测提供更准确的理论方法,也可为试井解释提供合适的形状因子、计算合理的窜流系数,从而为试井参数解释提供更加准确的理论依据.     

裂缝性油藏窜流函数及形状因子研究(一)

提出了一种推导双重介质模型中裂缝和低渗基质之间窜流函数以及相应形状因子的新方法，即用单相窜流方程的微分形式和压力扩散方程的解析解来推导瞬时压力扩散方程中形状因子的解析解。该方法避免了很多在假设条件下推导窜流函数和形状因子所带来的局限性，并能很好地解释基质中非线性压力的梯度问题，获得了没有假设拟稳态情况下的一套、二套和三套裂缝的窜流函数及形状因子的表达式，并求得了其解析解，可以以此解释拟稳态情况下的压力特征。     

致密油藏分段多簇压裂水平井非稳态产能模型

针对段/簇间裂缝渗流场差异,基于线性流分区模型,考虑致密储层低速非达西流动和裂缝渗透率应力敏感特征,建立了致密油藏分段多簇压裂水平井非稳态产能模型。矿场实例验证了模型的正确性。模型计算分析显示：启动压力梯度主要影响油井的中后期产能,储层改造形成的复杂裂缝网络可有效降低非达西流动对油井前期产能的影响;裂缝渗透率应力敏感性对油井产油量影响较大,应力敏感系数越大,油井的产油量和累积产油量越低;裂缝总数较小时,裂缝的段簇比对累积产油量影响较大,相同裂缝条数下,段簇比越大,累积产油量越大;随储层改造体积增大,油井累积产油量增幅逐渐变缓。该研究结果可对致密油藏分段多簇压裂水平井产能评价提供理论依据。     

裂缝性低渗透/致密油藏泡沫封窜机理与新进展

针对我国裂缝性砂砾岩油藏窜漏问题及致密油藏超低的孔隙度与基质渗透率,多采用注气以保持地层能量,但由于存在裂缝,致使气窜严重,因此需要进行防气窜措施以抑制气窜。通过梳理国内外的研究,从气液分异和黏性指进的角度分析了泡沫驱见气特征。泡沫主要通过降低气相相对渗透率、调剖作用、气体上浮驱油作用、对原油的选择性、流度控制作用和乳化作用进行封窜。在综合分析泡沫驱见气特征和泡沫封窜机理的基础上,详细论述了国内外深部封窜技术,包括泡沫防气窜技术和泡沫封窜体系。从渗透率范围、起泡剂浓度、注入方式、注入速度、含油饱和度、体系组成6个方面分析了防气窜措施的影响因素,介绍了低渗透致密储层中泡沫封堵的施工效果。最后,对该类油层封窜技术未来的发展方向提出了建议。泡沫体系在油藏深层封闭领域具有重要意义,尤其在低渗透/致密油藏中,其性能评价指标和封堵能力均有明显改善,并且对高渗透、裂缝和非均质油藏也有较好的适应性。     

致密油藏压裂水平井非稳态产能预测模型

考虑启动压力梯度和压敏效应影响下的基质—裂缝、裂缝—井筒的耦合流动,以椭圆渗流理论和叠加原理为基础,通过当量井径原理,建立了带有多条横向裂缝且裂缝间相互干扰的压裂水平井的非稳态产能预测模型,并分析了压裂水平井产量变化规律及各因素对产能的影响。实例计算结果表明,致密油藏压裂水平井初期产量高、递减快、高产期短,后期产量低、趋于平稳、稳产期长。启动压力梯度和应力敏感效应影响大,启动压力梯度、变形系数越大,压裂水平井单井产量越低。水平段长度越长、压裂缝条数越多、裂缝越长、导流能力越大,压裂水平井产量越高,但各自存在最优范围。     

裂缝性特低渗透油藏 CO2驱封窜技术研究

为了提高裂缝性特低渗透油藏CO_2驱开发效果,研发了一种将改性淀粉强凝胶和乙二胺联用的封窜技术。分别考察了改性淀粉凝胶体系(3%改性淀粉+3%丙烯酰胺+0.1%交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺+0.05%引发剂过硫酸铵)、乙二胺体系(质量分数13%的乙二胺水溶液)及二者联用时在CO_2驱的不同裂缝性特低岩心的封堵效果,报道了改性淀粉强凝胶和乙二胺体系联用的应用效果。初始状态下,改性淀粉体系具有牛顿流体特征,可在大裂缝中均匀稳定推进,成胶后为强凝胶,黏度大于20×10~4mPa·s。乙二胺初始黏度与水接近,与CO_2反应后生成白色固体颗粒或淡黄色黏稠物。改性淀粉强凝胶可以较好地封堵开启的大裂缝,乙二胺体系可有效封堵闭合裂缝或基质窜流带。对于40目的填砂大裂缝,改性淀粉凝胶封堵前气体流量为10000 mL/min,封堵后降为760 mL/min,可提高采收率21.8%;对于闭合的微小裂缝,乙二胺封堵前的气窜速率为1950 mL/min,封堵后降为330 mL/min,可提高采收率18%。对气驱没有开发效果的裂缝性岩心,先注入淀粉体系封堵大尺度后再注入乙二胺封堵小裂缝或高渗层可提高采收率44%以上。矿场试验说明裂缝性特低渗油藏气窜后,改性淀粉堵剂和乙二胺联用封堵窜流通道可大幅度提高采收率。     

窜流通道高速非达西渗流规律实验

我国大部分油田目前都处在高含水或特高含水开发阶段,各种动态监测分析表明,微观上油藏的特定部位形成了几十倍,甚至数百倍丁原始孔道的窜流通道.窜流通道引起的注水低效、无效循环问题已经成为制约油田高效开发、提高原油采收率的主要矛盾.目前,国内外对非线性渗流的研究仍存在很大局限性,而考虑高速非达西渗流的研究更少.以高渗透性填砂管模型为实验对象,设计了窜流通道渗流规律物理模拟实验.根据实验结果,建立了适用于不同级别窜流通道的非达两流系数关系式,揭示了高渗多孔介质的非达西流系数与渗透率、孔隙度之间的内在联系,并在此基础上,进一步研究了达两流向非达西流过渡的临界流速.     

致密油藏裂缝动态渗吸排驱规律

为明确裂缝性致密油藏注水动态渗吸特征,解决水驱采收率低下等问题,以姬塬油田延长组长6油层组为研究对象,采用高压压汞、核磁共振T₂谱、扫描电镜和铸体薄片分析等方法研究了目标储层微观孔隙结构特征,建立了3类储层分类评价标准,并对代表性岩心开展了基于核磁共振在线扫描的动态渗吸实验,模拟了水驱过程中裂缝-基质间的动态渗吸过程,从微观孔隙尺度定量表征了不同孔径孔隙原油的动用程度,评价了8个储层物性参数对动态渗吸效率的影响程度。实验结果表明,目标储层孔隙结构可划分为3类,随着储层孔隙结构变差,孔隙类型逐渐单一化、储集性能和渗流能力不断降低,导致动态渗吸效率不断下降。Ⅰ类和Ⅱ类储层动态渗吸过程可以划分为3个阶段：大孔隙在驱替作用下采出程度快速上升阶段、微小孔隙在渗吸作用下采出程度缓慢上升阶段和动态渗吸平衡阶段;而Ⅲ类储层在实验中仅存在前2个阶段。随着储层孔隙结构变差,微小孔隙动用比例增大,渗吸作用明显,虽然对岩心总采收率贡献程度增加,但总采收率低下。渗透率、可动原油饱和度、孔隙半径、可动原油孔隙度、黏土矿物含量和润湿性是影响动态渗吸效率的主要因素,对渗吸效率的影响程度依次逐渐减弱。分选系数和孔隙度是影响动态渗吸效率的次要因素,对渗吸效率的影响程度相对较小。     

页岩油藏流体渗流特征物理模拟新方法

在页岩油储层岩心CT扫描、聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM）及压汞资料分析储层微观孔隙结构特征基础之上,运用自主研发的页岩油封闭式高精度渗流评价系统开展了不同物性页岩油岩心渗流物理模拟实验,并借助核磁共振方法（NMR）分析了渗流过程中微观孔隙结构变化特征,明确了页岩油储层中流体渗流规律。研究结果表明：与致密砂岩储层相比,页岩油储层渗流特征复杂,主要表现为3种渗流特征,即凸型（岩样气测渗透率K_g>2.0 mD）、线型（0.1 mD<K_g<2.0 mD）及凹型（K_g<0.1mD）,其中只有典型凹型及部分线型渗流特征可以确定（拟）启动压力梯度;页岩油储层渗流特征主要由边界层和应力敏感的耦合作用所决定,两者的相对强弱决定了页岩油储层渗流会产生不同渗流形态;页岩油储层强应力敏感性会导致渗流特征随着生产压差放大而发生改变,因此页岩油藏数值模拟必须考虑孔隙结构变化对渗流特征的影响。     

致密油藏体积压裂水平井压力特征

为研究致密油藏水平井体积压裂改造后的储层和渗流特征,文中建立了考虑基质应力敏感性的体积压裂水平井复合试井模型。内区为压裂改造区,由多级压裂水力裂缝与双孔介质模型共同表征;外区为非改造区,由单孔介质模型表征。应用叠加原理、Laplace变换、Stehfest数值反演和摄动变换技术进行求解,得到了体积压裂水平井试井模型的井底压力特征曲线。研究结果表明,体积压裂水平井的渗流可以划分为裂缝双线性流、垂直于裂缝的线性流、裂缝拟径向流等7个特征阶段。敏感性参数分析表明,致密储层的应力敏感特征在试井解释中不可忽视,渗透率模数、储容比、窜流系数、水力裂缝条数和水力裂缝导流能力对压力和压力导数特征曲线会产生较大的影响。     

低渗致密气藏低速非线性渗流产能研究

依据地层水的赋存状态将低渗致密气藏划分为3类储层,根据不同类型储层渗流的主控因素,建立考虑滑脱效应、应力敏感性和启动压力梯度同时存在和各自组合存在时的渗流数学模型,推导出低渗致密气藏低速非线性渗流3类储层产能公式.计算表明,低渗致密气藏低速非线性渗流不同流态下,气井计算产量都明显区别于传统达西流动情况,且生产压差较大时...     

低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流特征的物理模拟及数值模拟

为了研究低渗/致密油藏分段压裂水平井的开采机理和渗流规律,通过建造高压仓、密封和改进多通道电阻率测量方法,研发了大型露头岩样高压物理模拟实验系统。通过分段压裂水平井物理模型的岩样筛选、模型的制作和封装、模型抽真空饱和以及有效驱动的物理模拟评价等方法的研究,建立了分段压裂水平井物理模拟实验方法。进一步结合低渗/致密油藏非线性渗流油藏数值模拟软件研究了低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流规律。研究结果表明：在相同驱替压差下,分段压裂水平井的压力梯度值要比普通水平井的压力梯度值高,且随着压裂裂缝半缝长的增加,压力梯度值也增加;当水平井水平段长度一定时,储层渗透率越低,分段压裂水平井的最佳分段数越多;当储层渗透率一定时,水平井水平段长度越长,水平井压裂的最佳段数也越多,最佳裂缝半缝长反而呈现减小的趋势;对于低渗/致密油藏分段压裂水平井开采来说,对产量最为敏感的是压裂段数,其次是裂缝半缝长,而裂缝导流能力最为不敏感。     

致密油藏体积压裂建模理论与方法

致密油藏储层渗透率低,地层流体向裂缝渗流受到限制,常规压裂增产幅度不高.而采用体积压裂,“打碎”储集层,形成复杂缝网,可实现裂缝与油藏的接触面积和体积最大.为有效描述致密油藏体积压裂,采用双渗模型模拟SRV区域,然后用对数网格步长加密,分别描述天然裂缝、人工缝网、基质系统.采用Latin Hypercube方法,对模型进行敏感性分析,找出了影响产油量和产水量的敏感性因子并进行排序.采用DECE方法,通过多次自动历史拟合反推人工缝网和天然裂缝参数.最后通过Petrel软件建立基质模型,作为双渗模型的基质系统,历史拟合反推得到的裂缝参数作为裂缝系统,建立完整的双渗模型,并进行生产预测,证明了致密油藏体积压裂采用此建模方法的可行性.     

致密气藏压裂水平井反卷积试井模型

致密气储层的渗透率非常低,通常在0.1 mD以下,使得此类气井压裂后长时间无法达到地层径向流动状态,因此通过单个试井测试段数据无法解释出储层有效渗透率,进而无法确定水力裂缝有效半长;此外,井筒储集效应往往掩盖早期裂缝中的流态,导致裂缝导流能力这一关键完井参数求取困难。在缺失早期裂缝中流态和中期径向流态的情况下,如果强制拟合试井曲线,往往获得不唯一且偏差过大的参数解。针对这一问题,进行了反卷积试井分析方法研究。通过改进Schroeter反卷积数学模型并编制求解算法,实现了用短期试井数据和长期产量数据反演气藏瞬态压力响应历史的过程。数值试井算例验证了提出的反卷积模型及算法的正确性,反卷积后的瞬态压力响应去除了井筒储集效应,使裂缝线性流和地层径向流获得有效恢复。现场实例应用验证了提出的反卷积压力恢复试井分析方法的可行性,并证明短期的压力恢复试井数据亦能用于裂缝和储层动态参数计算,从而定量评价致密气藏水平井水力压裂施工效果。     

线性复合油藏多级压裂水平井渗流模型

针对线性复合油藏,综合考虑压裂裂缝呈非等间距、非等半长、非等缝高、非等任意倾角等实际情况,建立了线性复合油藏多级压裂水平井不稳定渗流模型。利用点源函数理论、拉普拉斯变换、正交变换等多种现代数学方法进行求解,获得了考虑井筒储集和表皮系数影响的Laplace空间下井底压力动态响应解。编程绘制了新型的试井理论样版曲线,并开展了压力动态特征分析以及相关参数的敏感性分析。新的渗流模型不但可应用于水平井多级压裂后的渗流规律分析,还可用于实测井的试井分析,为油气田高效开发提供指导。     

裂缝性低渗透油藏三维两相黑油数值模拟研究

大量实验和现场数据表明,低渗透油藏中普遍存在启动压力梯度,并且裂缝对应力的敏感比基质更强,文中在双孔、双渗达西渗流的数学模型基础上引入启动压力梯度和应力敏感,建立了裂缝性低渗透油藏双孔、双渗渗流模型,并对其进行了全隐式联立求解以及实例计算。