水平井多级脉冲气体加载压裂及产能评价

基于三向地应力和气体压力作用下水平井筒周围围岩的受力特点,通过引入加权函数,并采用与时间相关的爆生气体压力分布方程,应用弹性力学、断裂力学理论给出了多级脉冲气体加载压裂水平井裂缝尖端应力强度因子计算式,建立了多裂缝起裂扩展准静态方程,该方程可以模拟爆生气体驱动下缝长、缝宽的变化过程。根据产能方程分析了不同裂缝参数对产能的影响。结果表明,多级脉冲气体加载压裂可沿着水平井筒轴线产生多条径向裂缝,裂缝沿着与射孔相位一致的方向延伸直到止裂,止裂后裂缝会发生一定程度的闭合形成残余缝宽;不同的裂缝条数会产生不同的最终缝长;多级脉冲气体加载压裂水平井能够显著增加油井产量,裂缝的长度对油井产量的增加起决定作用,在现场施工中应对此压裂工艺进行优化设计与控制,增加裂缝长度,减少裂缝条数。     

水平井分段压裂射孔间距对煤储层压裂缝延伸的影响

水平井分段压裂射孔间距对煤储层渗透性能影响显著,为了探讨不同射孔间距下煤储层压裂缝延伸规律,以鄂尔多斯大宁-吉县矿区为例,采用扩展有限元法模拟射孔间距对压裂缝起裂压力、几何特征和延伸形态的影响。结果表明：当射孔间距较小时,裂缝起裂压力较高,高度与宽度较小,且延伸形态较为复杂,裂缝偏向最小水平主应力方向延伸;随着射孔间距增大,裂缝起裂压力降低,高度与宽度增加,裂缝延伸逐渐回归到最大水平主应力方向;射孔间距达到105 m时,裂缝起裂压力与几何形态基本不再发生变化,所有裂缝不再偏转,压裂效果最佳。现场验证表明,模拟结果与实测数据吻合度较高,各项参数误差仅2%～5%,从而证明所建数值模型的正确性。研究结果可为水平井分段压裂施工设计提供理论依据。     

煤层气井高破裂压力因素分析及解决措施

以沁水盆地某区块68口压裂施工井中的8口失败井为研究对象,分析18次施工改造成功率仅78%的主要原因是煤储层破裂压力较高。造成破裂压力高的主要原因是射孔不够完善及地层滤失严重、施工过程中砂比使用不恰当以及煤储层自身的低杨氏模量和高泊松比。提出了3种解决措施:压裂施工过程采用大尺寸套管注入;研发适合煤储层压裂的高效压裂液体系,提高液体密度,增加井筒液柱压力;结合生产实际,采用高孔密、螺旋布孔方式使孔眼与裂缝起裂平面夹角最小从而降低破裂压力。此研究为煤层气井压裂提供了技术支持。     

射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响

利用大型真三轴压裂模拟试验系统,通过模拟地层条件,监测压裂过程及其压力情况,观察裂缝的起裂及其延伸形态,进行射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响研究.研究结果表明,在地应力的大小和分布确定的情况下,破裂压力随着射孔角度的增大而升高,随着射孔排数的增加而降低.为有效降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果,射孔方位应选择0°方向,射孔密度在套管强度容许的前提下越大越好;单排射孔形成的裂缝形态较为简单,多排射孔形成的裂缝形态较为复杂,裂缝条数增加且形态各异.     

酸处理降低地层破裂压力的计算分析

针对超深储层的破裂压力很高,对压裂施工设备的功率和承载能力要求更高,在施工安全上存在一定隐患的实际,研究了超深储层的破裂压力模型以及利用岩石力学性质的酸敏性,采取酸化预处理降低地层破裂压力,建立了射孔井筒破裂压力预测模型,分析了酸化预处理降低地层破裂压力机理.利用西部某深层气藏岩样室内酸处理前后岩石弹性模量、泊松比和岩石抗压强度变化结果,计算了该气藏酸处理前后的破裂压力,结果表明酸预处理后破裂压力大幅下降,对降低压裂施工压力有重要作用.为在现有工程条件和技术条件下,准确预测破裂压力和施工压力、合理选用施工设备、降低储层改造的工程风险提供了方法.     

底水油藏中水平井分段射孔和打开程度的优化设计

射孔完井水平井产能与打开段数和程度密切相关,将油藏动态和水平井多相流联立起来得到水平井的总动态.把油藏中流体的流动作为水平井的流入条件,用多相流模型计算井筒压力分布.同时考虑气液比、粘度变化以及其他相关参数对流动动态的影响,借助计算机编程来模拟计算,以某油田-底水油藏水平井为例,借助数值模拟来优化设计该井射孔完井时的打开程度和射孔位置,以获得较高的产能.     

井温资料在南阳油田压裂中的应用

井温资料在南阳油田生产中主要用于判断水力压裂裂缝高度、分析水力裂缝形态和压裂施工效果等.在储层含气时,用于判断套管外是否窜槽、射孔井段是否已正确射孔.运用实例分析了其应用方法.     

高水平应力差储层水平井多段分簇射孔方法

选用二维垂向裂缝诱导应力模型,对水平井多段分簇压裂中的水平段最小主应力构成要素进行分析,模拟初始1~3条裂缝时沿井筒方向产生的最小水平诱导应力,并计算先压裂缝与后续射孔簇间的应力差。研究表明,沿井筒方向最小水平诱导应力随先压裂缝的条数增加而增大,先压裂缝附近诱导应力最大,随远离先压裂缝逐步减小;水平最小主应力差随段间距、簇间距增加而逐步增大。通过水平井分簇压裂产生横向缝及各簇裂缝全部开启条件分析,给出分簇射孔总数确定及各簇射孔数优化方法。     

水平井筒内与渗流耦合的流动压降计算模型

水平井筒内压降对水平井生产动态有较大影响。分析了水平井生产时与渗流耦合的水平井筒内单相变质量流的特性后 ,从水平井筒内流动出发 ,根据质量守恒原理和动量定律导出了裸眼完井和射孔完井的水平井筒内压降计算基本公式 ,并根据势迭加原理导出了油藏内渗流的压力方程。在此基础上 ,建立了石油工程上实用的水平井筒内压降计算新模型 ,给出了实例计算结果     

正压射孔完井中附加压力形成现象及数值求解

正压射孔完井中,在高能气体能量衰减过程中射孔液柱压力和地层流体在原有的正压差平衡下,会产生一个瞬间附加压力.模型计算表明,正压射孔完井中射孔液对孔道壁压力与地层压力重新达到平衡时存在时间滞后现象,通过设定参数计算表明瞬间地层流体压力传递滞后15.476ms,说明射孔液对孔道壁会产生较大附加压力也会造成压实效应.     

计算气井井筒温度分布的新方法

气井井筒的温度分布计算对于气井设计及其动态分析具有重要意义,通过对井筒温度分布的预测,可以提高井筒压力预测的精度。     

蛇曲井生产井段压降预测方法

蛇曲井是一种新型复杂结构井,生产井段存在较大的纵向起伏,井筒流动特征既不同于普通水平管,也不同于水平井.研究了蛇曲井井筒流动特征,对蛇曲井微元段和孔眼段的流动进行了分析,根据质量守恒原理和动量定理,建立了裸眼完井和射孔完井方式下蛇曲井生产井段的井筒压降预测模型.在定产量和定井底流压两种工作制度下,给出了蛇曲井生产井段的压降预测方法.应用所建预测模型和水平井的水平段压降计算模型分别计算了某裸眼完井蛇曲井生产井段的井筒压降,结果表明:蛇曲井生产井段井筒压降不能用常规水平井水平段的压降模型计算,蛇曲井生产井段井筒压降不能忽略.     

川西致密气藏水平井增产与稳产技术应用研究

川西致密储层垂向渗透率远小于水平渗透率,水平井自然产能与直井相比无明显优势,水平井需要采取增产改造措施.为此川西气田开展了包括笼统酸化、笼统压裂、分段压裂等水平井储层增产改造措施.同时为解决井简积液难题,开展了水平井泡沫排水、车载压缩机气举排水增产工艺探索     

气井油套合采时井底流压的计算方法

气井井底流是分析气井生态动态的重要参数之一,目前国内外很少报道油套合采时井底流压的计算方法。运用流体力学原理,将气井油套合采简化假设成并联管路流动,基于油管生产和油套环空生产时井底流压的计算公式,推导了油套合采时油管和油套环空的产量分配公式,通过分析公式中各项的权重,得出油管和油套管环空产量分配的简化式,从而将油套合采时井底流压计算转化成油管生产或油套环控生产时井底流压的计算,计算表明,采用简化产量分配公式与精确产量分配公式所计算的井底流压,相对误差很小,说明建立的油套合采时井底流压的计算方法可靠,具有较强的实用性。     

压裂气井非达西流动模拟研究

在压裂气井中,低粘气体在高导流支撑裂缝中的渗流阻力降低,渗流速度加快,气体渗流入井的流动由达西流变为非达西流,目前基于达西流动假设所制作的预测压裂井生产动态的典型图版,对压裂气井生产动态的计算结果与实际相较大。为此在引入非达西因子基础上,首次推导建立了压裂气井中真实气体在地层－－裂缝中非达西渗流的数学模型,采用有限差分法得到该模型的数值方程和求解方法,推导了非达西因子的数值计算法,模拟计算了压裂气     

基于增广拉格朗日乘子法的水平井射孔密度分布研究

合理的孔眼密度分布能改善水平井入流剖面,有利于延缓水、气锥进。考虑水平井井筒内摩擦损失和加速损失的影响,基于Landman油藏渗流模型,建立了以孔眼位置为优化设计变量、均匀入流剖面为约束条件、水平井产量或生产压差为目标函数的射孔优化模型。采用增广拉格朗日乘子法对有限导流水平井的射孔密度分布进行优化研究。优化结果表明,为获得尽可能均匀的入流剖面,沿水平井跟端向指端方向射孔密度逐渐增加,约在井筒长度的3/5位置附近取得最大值,在趾端处降低;均匀入流剖面下的产量较均匀射孔水平井的产量低。     

水平井地层破裂压力的解析公式

分析了正断层地层任意偏离角水平井在裸眼完井和射孔完井两种完井方式下,井筒和孔眼的应力状态,以垂直井地层破裂压力公式为基础,利用替代方法,给出了水平井地层破裂压力的解析公式,并进行了算例研究.结果表明,地层破裂压力与完井方式及偏离角密切相关.由于射孔完井孔眼和裸眼完井井筒的应力状态完全不同,所以,两者破裂压力通常并不相等.不论是裸眼完井还是射孔完井,其破裂压力都是偏离角的单调递增函数.当偏离角为0°时,破裂压力最低;而当偏离角为90°时,破裂压力最高.     

井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测(Ⅱ)--计算模型

在段永刚、陈伟等提出的井筒与油藏耦合作用下的水平井产能预测数学模型的基础上,借鉴Cinco H等人求解有限导流垂直裂缝压裂井压力动态的计算方法,建立产能预测计算模型,同时,考虑到工程应用计算的方便性与实用性,进一步建立Laplace空间中的计算模型,从而能够在油藏模型中利用大量现存的水平井渗流数学模型及其压力解,通过迭代求解可以获得定产量条件下的井筒流入流率分布、井筒压降分布等重要信息.     

井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测(Ⅰ)--数学模型

如何准确有效地预测水平井产能是进行油藏工程分析和采油工艺设计的重要基础,常规的稳态产能预测方法由于内在理论缺陷导致严重的误差.以不稳态渗流理论为基础,将水平井的油藏渗流与水平井井筒流动视为一个相互作用的整体,建立油藏与井筒耦合条件下的不稳态流动数学模型,在井筒流动模型中考虑流体磨阻、动量变化、井筒壁面流入的混合干扰等复杂因素,应用边界积分法建立井筒油藏耦合模型,可以与不同的油藏模型组合,从而为水平井的油藏工程研究、完井及采油工程设计提供更先进的手段.     

地层压敏对低渗透气井产能影响研究

对低渗透地层的压力敏感性进行了室内实验,获得了大量数据,在对实验数据分析、归纳和总结的过程中,发现渗透率和地层压力在半对数图上并非象经典理论所描述的表现为直线,而为分段变化特征,从而提出了压敏分段变化的观点.对渗透率与压力变化进行了分段回归,建立了渗透率分段变化压敏数学模型和渗透率指数变异拟稳态产能预测模型.并在此研究的基础上,对塔里木盆地某气藏的压敏特性进行了分析并给出了其单井产能预测方法,该研究对低渗透压敏气田的高效开发具有重要的指导意义.