存在大尺度天然裂缝的气藏数值试井分析方法

裂缝性气藏因储层中存在不同尺度的天然裂缝,总体表现为较强的非均质性。传统描述裂缝性气藏的双重介质及其扩展模型对于气藏等效过于理想,不能很好地解释裂缝特征参数对其试井曲线的影响。为此,根据蒙特卡罗法随机裂缝产生方法和非结构Voronoi网格数值生成方法产生气藏含有大尺度裂缝的离散裂缝网格模型,进一步采用控制体有限差分法建立对应的数学模型并利用全隐式法求解。最后在实例证明离散裂缝网络模型试井曲线正确性基础上,讨论并分析了大尺度裂缝特征参数(数量、角度、长度)对试井曲线的影响。研究结果表明:裂缝特征参数主要影响压力导数后期的曲线;裂缝数量越多,后期压力导数曲线下降幅度越大;裂缝长度越长,则压力导数曲线下降出现的时间越早,且下降幅度越大;裂缝角度对试井曲线特征总体影响不大,但当裂缝角度与井径向网格方向基本一致时,压力导数曲线下降出现时间最早,且下降幅度最大。     

定井底流压下有限导流垂直裂缝井的理论模型

人工压裂后在油气藏中产生了水力裂缝，油气井的生产动态已经成为具有水力裂缝的油藏工程问题，为了经济合理地开发需要分析评价压裂效果，预测产量。分析研究了在无限大均质地层中定井底流压生产条件下有限导流垂直裂缝井的流量动态，建立其渗流模型，并利用牛曼积原理、格林函数等方法进行求解，根据推导得到的离散方程，可以得到一组合有未知量的方程组，通过程序编制绘制出了产量理论曲线。该无因次产量与无因次时间曲线对分析油藏参数十分有用，通过产量曲线拟合，可以确定渗透率、裂缝长度及裂缝导流能力等参数。同时还可利用该曲线对压裂井进行产能预测，进而从理论上对油田问题进行有效分析。     

复合油藏压裂水平井复杂裂缝分布压力动态特征

压裂改造是提高油田产量、改善井筒附近储层物性的重要方法,但在实际多段压裂体积改造过程中,由于地层条件复杂,导致井筒附近形成了复杂的缝网体积,因此,加强对水平井体积压裂改造试井模型的研究十分必要。基于体积压裂水平井复杂裂缝分布的渗流特征,建立径向复合多段压裂水平井试井解释数学模型,耦合储层与裂缝模型解求得Laplace空间井底压力半解析解,应用Duhamel原理得到考虑井储和表皮影响的Laplace空间井底压力解,利用Stehfest数值反演求得实空间井底压力,并绘制实空间压力动态特征曲线。根据压力导数曲线特征划分流动阶段,通过模型验证证明了该方法的正确性,进而分析了裂缝不对称、裂缝夹角、裂缝分布方式、内区半径和流度比对特征曲线的影响。结果表明,裂缝不对称交错分布有助于增大裂缝控制面积,从而减少流体流入井筒的压力消耗,早期阶段对应的压力曲线也越低;内区半径越大,压裂改造效果越明显,对应压力曲线越靠下。该模型可为多段压裂水平井所形成的复杂裂缝试井资料解释和压裂方案设计提供理论依据。     

复杂边界裂缝性低渗油藏有限元试井

建立了复杂外边界裂缝性低渗透油藏渗流数学模型,使用迦辽金法推导模型的有限元方程。考虑井筒存储和表皮效应的影响,将井壁视为内边界、外边界封闭或定压,或为同时含封闭和定压边界的混合边界;使用Delaunay三角形对求解区域剖分,时间采用隐式方式离散;编制程序求解有限元方程得到不同时间的油藏压力分布,绘制不同类型边界的地层中一口井及地层中不同位置一口井的试井理论曲线;分析了启动压力梯度、外边界及井位置对井底压力的影响。结果表明有限元法处理复杂外边界可以取得较好效果。     

低速非达西渗流垂直裂缝井试井分析

根据低渗透油藏的非达西渗流规律,利用椭圆流动模型和质量守恒的方法,建立并求解了考虑启动压力梯度影响的有限导流垂直裂缝井不稳定渗流的数学模型,获得了垂直裂缝井井底压力公式,绘制了试井典型曲线,分析了导流能力、井储效应、表皮效应和启动压力梯度等因素对试井曲线的影响.分析表明,当压裂井井储效应及表皮效应较大时,双线性流段甚至部分地层线性流段难以出现.垂直裂缝导流能力越小,则井底压力越低,表现为无因次压力越高;但当导流能力增大到一定程度时,压裂井试井曲线形态变化不大.启动压力梯度对垂直裂缝井试井典型曲线影响较大,主要表现为压力及压力导数曲线后期出现上翘趋势,并且随着启动压力梯度的增大,上翘趋势越明显.最后,给出了1口压裂井的试井解释实例.     

裂缝性地层射孔井破裂压力计算模型

水力压裂是提高低渗透油气藏采收率的重要技术手段,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键步骤。目前的破裂压力计算模型基本都是针对均质地层,对于裂缝性地层破裂压力的预测计算一直是个非常复杂的问题。受地层天然裂缝的作用和影响,在裂缝性地层射孔井中水力裂缝可能会发生3种破裂模式,分别为沿孔眼壁面岩石本体破裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性破裂。基于弹性力学和岩石力学理论,结合天然裂缝与孔眼相交的空间位置关系,考虑水力裂缝可能发生的3种破裂模式,建立了裂缝性地层射孔井的破裂压力计算模型。实例计算表明,所建立的计算模型能用于准确计算裂缝性地层射孔井的破裂压力,同时也能用于解释裂缝性地层近井地带多裂缝形成机理。     

承压封堵裂缝止裂条件影响因素分析

对于裂缝性地层中发生的井漏问题,通常采用堵漏材料承压封堵阻止裂缝扩大,但到目前为止对裂缝止裂条件的影响因素缺乏深入分析,为此,通过分析承压封堵后缝内的压力变化,应用叠加原理推导了缝内压力引起的缝尖应力强度因子分量公式,并在此基础上分析了其随不同影响因素的变化规律。分析表明,随着封堵长度增长、钻井液黏度增大或封堵渗透率降低,应力强度因子分量减小,裂缝逐渐满足止裂条件;裂缝长度越长或井内压力越高,应力强度因子分量越大,裂缝越不容易止裂;封堵位置越靠近缝尖处,应力强度因子分量越大,越不利于裂缝止裂。缝内压力引起的缝尖应力强度因子分量与封堵长度、封堵位置均近似满足三次函数关系,与钻井液黏度、井内压力均满足线性函数关系,与封堵渗透率近似满足对数函数关系,与裂缝长度满足幂函数关系。研究认为,承压堵漏过程中,在裂缝长度和井内压力不变或无法控制时,通过优化调整堵漏液配方和钻井液性能可实现裂缝止裂。      

低渗透双重介质油藏垂直裂缝井压力动态分析

低渗透双重介质地层压裂后会形成有限导流垂直裂缝井。结合沃伦-鲁特模型,利用质量守恒定律和椭圆流法,建立了低渗透双重介质油藏椭圆流数学模型,求得了在拉普拉斯空间井底压力表达式,并对影响井底压力动态的主要因素进行了分析。结果表明:启动压力梯度对低渗透垂直裂缝井试井曲线影响显著,无因次压力及其导数曲线后期呈上升趋势。且随启动压力梯度的增大,压力及其导数曲线抬升越高,上升得也越早。并对一口低渗透油藏垂直裂缝井进行了实例解释。     

穿越多条裂缝水平井的井底压力变化特征

研究了水平井在穿越多条裂缝条件下的渗流规律。在假设各裂缝流量不相等的条件下,给出了地层及裂缝内的压力分布公式,在假设各裂缝流量相等的条件下,绘制了井底压力理论曲线。理论曲线表现出3个流动时期的流动特点,即,早期裂缝线性流,地层向裂缝和裂缝向井筒的不稳定流和系统趋向于平衡的稳定流,同时表明了裂缝长度和间距对压力的影响。研究还表明,穿越多条裂缝的水平井在早期的井底压力特征与垂直裂缝直井的情况相似。     

水平井多段压裂非常规裂缝压力动态特征

为了解决复杂地层压裂过程中裂缝关于井筒不对称的试井解释问题,通过点源函数基本理论,建立有限导流垂直裂缝试井解释数学模型,利用压降叠加原理获得水平井多段压裂非常规裂缝试井解释模型,采用积分变换获得该模型的半解析解。对压裂裂缝进行数值离散,结合半解析解与杜哈美原理,根据Stehfest数值反演方法绘制考虑井储和表皮效应的井底压力及压力导数曲线。研究表明:该模型总体上划分为井储、双线性流、早期线性流、第一径向流、第二线性流、过渡流和系统径向流阶段;不对称因子主要影响双线性流阶段持续时间的长短;裂缝导流系数主要影响双线性流阶段和早期线性流阶段井底压力及压力导数曲线特征,导流能力越大,双线性流阶段井底压力导数曲线特征越不明显。     

垂直裂缝方位的确定

在前人研究的基础上,本文给出了无限大双重介质油藏中的垂直裂缝井的数学模型及其求解方法,该模型考虑了裂缝井的井储效应和裂缝的表皮效应。此模型的解可用于干扰试井确定垂直裂缝的方位。     

The Significance of Fracture Face Matrix Damage to the Productivity of Fractured Wells in Shale Gas Reservoirs

The significance of fracture face matrix damage in fractured shale gas wells is not clear. A new mathematical model was developed to predict the effect of fracture face matrix damage on productivity of fractured gas wells in shale gas reservoirs. Results of the model analyses were sensitized to reservoir properties and facture face matrix skin properties determined by the fracturing fluid properties and treatment conditions. The authors conclude that fracture face matrix damage is strongly affected by the properties of fracturing fluids. Using the lowest possible leak-off coefficient and spurt-loss coefficient can significantly reduce fracture face matrix damage and retain gas well productivity.     

综合配套技术在扶杨油层的应用

对低孔低渗油层考虑到地层地应力的方向和河道砂体的走向，提出了采用定方位射孔；考虑到普通压裂液对地层造成一定伤害，提出了采用低伤害压裂液压裂；考虑到压裂液滞留时间长，造成地层二次污染，影响改造效果，提出了采用JS-2型不动管柱压裂排液监测一体化技术。本文通过采用综合配套技术（定方位射孔、低伤害压裂液压裂、JS-2型不动管柱压裂排液监测一体化技术）在低孔低渗透扶杨油层两口井（古74、双51井）试油压裂改造的现场应用，达到了增产增效的作用。     

水平缝压裂参数优化计算

油田进入高含水开发后期,油水分布复杂,压裂井选井选层难度加大。为进一步提高压裂效果,必须提高压裂方案设计的针对性。建立了水平缝压裂后油藏和裂缝的渗流数学模型及裂缝参数的优化模型,用数值模拟方法,对压裂层的生产动态进行了计算,并分别以压裂后的最大初期增油量和最大累积增油量为优化目标,对裂缝参数(缝长比)进行了优化。计算结果表明,对于不同的地层,选择不同的优化目标,得到的裂缝参数优化结果是不一样的,即使是对同样的地层,所选择的优化目标不同,得到的最佳裂缝参数也不一样。     

压裂水平井不稳定渗流分析

对三维油藏中压裂水平井流动进行了合理的假设和简化,建立了压裂水平井物理模型,在此基础上建立了三维油藏有限导流压裂水平井非稳态渗流系统模型,用半解析的方法耦合求解出有限导流压裂水平井井底压力及流量分布,并对井底压力特征曲线进行了流动阶段分析.流体在压裂水平井系统中的流动呈现4个流动段特征:裂缝内的径向流、裂缝-油藏双线性流、油藏内的线性流和油藏球形流.裂缝内流量分布受流动时间和裂缝导流能力的影响,流动时间越长,裂缝导流能力越大,裂缝内的流量分布越均匀.压力特征曲线受油藏上下边界条件的影响,对于上下封闭边界的无限大油藏,拟稳态压力导数为一常数,对于上下定压边界的无限大油藏,拟稳态压力导数曲线较无限大油藏提前下掉.图5参16     

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。     

低渗透油藏压裂水平井地质优化设计技术

压裂水平井技术是开发低渗透油藏的优势技术,地质设计是压裂水平井成功的基础。通过数值模拟和油藏工程方法,对水平井与地层应力方向的配置、裂缝间距、裂缝长度和裂缝导流能力进行了优化。结果表明．压裂水平井应垂直于地层最大主应力,合理的裂缝间距为极限控油半径的2倍,无因次裂缝长度为0．5～0．6,不同的储层渗透率具有与之匹配的最佳裂缝导流能力。现场应用压裂水平井6口,日产油均在在10t以上,为相邻直井的2倍以上。     

低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化研究与应用

压裂井的裂缝参数是决定压裂效果好坏的关键因素.文中针对低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化问题,建立了气藏模型和裂缝模型,并依据该模型编制了裂缝参数优化设计软件,通过对现场实例进行了模拟优化计算,研究了裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝导流能力,以及裂缝与水平井筒的夹角对压裂水平井产能的影响.利用正交试验优选的主要裂缝参数为：裂缝间距100m,裂缝条数5,缝长比0.8,裂缝导流能力10 μm2· cm.按照优化的裂缝参数压裂施工后,平均单井产气量由裂缝参数优化前的7.48×104 m3/d上升到15.32×104 m3/d,增产效果显著.     

水力压裂影响因素的分析与优化

我国很多油田中存在低渗油藏,对低渗油藏进行压裂是目前提高油藏开发效果及其采收率的有效手段。为了提高压裂措施的增产效果,以尽可能小的投资获得最大的回报,就需要对影响压裂井的因素进行分析。以理论油藏模型和某油田实际油藏模型为基础,引进了敏感系数,通过比较敏感系数绝对值的大小,对压裂井增产效果的影响因素进行了敏感性分析。压裂井油层特性的敏感性从大到小的排列顺序为：含油饱和度、孔隙度、有效厚度、地层压力、渗透率．．对压裂井的参数进行了优化设计,对于低渗复杂断块油藏,人工裂缝长度为0．8倍井距时最优;针对一注一采井组．当裂缝方向与注采井连线成45°角左右时增油效果最好;油水井同时压裂时增油效果最好;相对于矩形井网,三角形井网更加适合人工压裂。