考虑启动压力梯度的煤层气羽状水平井开采数值模拟

建立了对非均质各向异性双重介质煤层气进行定向羽状水平井开采的数学模型.模型中考虑了与气体吸附、解吸和扩散相耦合的三维气、水两相渗流以及储层的压力敏感性和煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响,同时还考虑了井筒内的压降损失.利用有限差分法对数学模型进行了数值求解,完成了煤层气定向羽状水平井开采的数值模拟,并着重分析了启动压力梯度对模拟产量的影响.计算结果表明,利用定向羽状水平井能够大幅度提高低渗透煤层气的开采效率.启动压力梯度的存在会使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而减少煤层气的产量.     

定向羽状分支水平井开发煤层气现状及发展趋势

煤层气定向羽状分支水平井技术是目前煤层气工业中一种改造煤层气井开发效果的新技术．受到各国煤层气公司的重视与青睐。文中概述了羽状分支水平井的发展现状．通过其有利的应用地质条件的分析．得出其今后的发展趋势是进一步对羽状分支水平井的地质设计与数值模拟研究。     

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我国煤层气资源丰富，但是绝大部分渗透率低。目前，国外低渗煤层主体开发技术主要有两种，一是直井射孔压裂技术，二是定向羽状水平井技术。文章对樊庄区块开发3＃煤煤层气采用直井射孔压裂和定向羽状水平井技术设计的4套方案进行了经济评价，认为定向羽状水平井方案经济效益高，但国内没有应用羽状水平井开发煤层气的先例，风险较大。建议尽快开展定向羽状水平井先导性试验。直井压裂方案效益低于羽状水平井方案，但压裂工艺技术成熟，风险小。     

考虑变质量流影响的煤层气水平井数值模拟研究

针对煤层气羽状水平井井身结构的复杂性以及井筒内流体流动特征,建立了考虑井筒摩擦压降、加速度压降及分支流体汇入引起的混合压降影响的煤层气水平井开采数学模型与数值模型。以沁水盆地南部下二叠统山西组3号煤层作为目的层,开展了煤层气水平井开采数值模拟研究。研究结果表明,由于煤层气羽状分支水平井筒变质量流对气、水产量存在影响,导致不同时刻的主支井筒单位长度入流量分布曲线分别呈上凸型和下凹型,且水平井筒指端与跟端之间的压差呈先增加后减少的趋势,故羽状分支水平井筒变质量流在煤层气水平井产能动态评价中不可忽略不计。     

煤层气羽状水平井数值模拟新方法

羽状水平井技术是近几年兴起的一项新的煤层气增产技术。目前,在煤层气数值模拟中广泛采用的笛卡儿正交网格,在描述羽状水平井等复杂井型方面存在较大的局限性,并且在模拟过程中存在严重的网格取向效应。针对这一问题,提出使用笛卡儿网格和六边形PEBI网格分别对羽状水平井和煤层气藏区域进行模拟的混合PEBI网格模拟方法；给出了控制体有限元差分方程,提出了新的混合网格生成方法；结合某煤层气田实际地质资料,对直井、水平井和羽状水平井等开发方式分别进行了模拟。计算结果表明,该网格系统节点灵活,能够广泛适用于多种井型的煤层气数值模拟。     

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定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气，集钻井、完井与增产措施于一体。定向羽状水平井的主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道，促进微裂隙的扩展，又能连通微裂隙和裂缝系统，提高单位面积内的气液两相流的导流能力，大幅度提高了井眼波及面积，降低煤层气和游离水的渗流阻力，提高气液两相流的流动速度，进而提高煤层气产量和采出程度。沁水煤层气田是中国典型的低渗透煤层气藏，具有煤层厚度和深度适中、渗透率低、煤岩机械强度高、含气量和饱和度高的特点，适合于定向羽状水平井技术条件。在煤层气藏地质参数不变的情况下，可利用分支井产量模型研究分支数和分支段长对产能的影响关系，分支数和分支段长是影响产能的敏感性人为因素，也是可以通过工程设计优化加以改变的工程参数，从而尽可能发挥定向羽状水平井的产能潜力。通过经济评价，利用定向羽状水平井技术开发沁水煤层气田具有较高的经济效益。     

煤层气定向羽状水平井开采数学模型的建立

通过对煤层气定向羽状水平井开采方式进行分析,结合煤层气在煤层中的吸附解析及渗流特征,得到了在孔隙—裂缝双重介质下煤层气和水在煤层中的流动方程,建立了孔隙度和渗透率随压力变化的压力敏感性数学模型,为进一步研究煤层气羽状水平井的增产机理提供了数学基础。     

页岩气水平井多段压裂产能影响因素数值模拟研究

页岩气作为一种重要的非常规能源,具有资源潜力大,开采寿命长等优点。目前只在美国和加拿大取得了成功开发。由于页岩气储层物性差,自然压力低,开发难度大等特点,商业开发页岩气的关键在于水平钻井和压裂技术的突破。水平井多段压裂技术形成裂缝网络,增大了渗流面积,减少了渗流阻力,提高了水平井产能,能十分有效提高页岩气产能,取得工业开采成功。本文运用Eclipse数值模拟软件中煤层气、双重介质等模块建立了数学模型,对页岩气储层裂缝系统与产能关系进行研究。考察了裂缝系统的渗透率、裂缝传导率、裂缝间距、裂缝半长、裂缝条数对水平井压裂后产能的影响。能有效优化和指导页岩气水平井多段压裂施工,预测产能。     

密切值法在煤层气井井型优选中的应用研究

针对目前常用的多目标决策方法多存在缺点的现状,进行了密切值法在煤层气井井型优选中的应用研究。对国内外煤层气井常用的射孔压裂直井、U形水平井、V形水平井和羽状水平井4种井型,以数值模拟为手段,利用Eclipse软件进行了产能预测,并在此基础上进行了经济评价,然后综合考虑累计产气量、净现值、投资回收期、内部收益率和钻井风险系数等5项评价指标,应用密切值法优选了延川南区块煤层气井井型。产能预测和经济评价结果表明,该区块羽状水平井优势明显,15年累计产气量达5.058×108 m3,高于其他井型;净现值1.21亿元,是其他井型的5~11倍;投资回收期3.96年,约为其他井型的1/3;内部收益率0.28,约为其他井型的2倍。据此进行密切值法评价,结果显示该区块4种井型方案从优到劣的排序为羽状水平井、U形水平井、射孔压裂直井和V形水平井。      

水平井技术在宝浪低孔低渗油藏开发中的应用

从水平井筛选标准、水平井产能及其影响因素、水平井渗流特点及压力分布等几个方面介绍了水平井开发技术特征。同时对宝浪油田宝北区块Ⅲ1层低孔低渗油藏直井开发特点、实钻2口水平井采油井H2、H3的开采现状及初期开发规律等做了对比分析，并分别用数值模拟和经验公式及经济评价软件对水平井后期开发特征进行了预测和经济评价。此外，还针对H2、H3井在开发中存在的问题提出了详细的措施意见。     

煤层气羽状水平井的开采优化

羽状多分支井在煤层气开采中具有巨大的潜力,其井型的优化布置是多分支井成功开发煤层气的关键。目前在煤层气羽状多分支井产能预测和井型优化这方面的研究并不多,给现场生产造成了困难。为此,以多分支井产能数值计算方法为基础,研究了多分支井的分支角度、分支间距和分支长度对产能的影响。结果发现：为了获得较高的产能,多分支井的井筒应垂直于最大主渗透率方向;对于给定的煤层气藏,存在一个最优的分支间距,既能保证较大的控制面积,又能保证分支间的互相影响;随着分支长度的增高,产气量也显著增大,但是考虑到煤层边界和井筒压降的影响,分支长度也应该有一个比较合理的值。     

低渗非达西煤层气井渗流数学模型建立与应用

低渗透煤层气藏中的气体渗流存在非达西效应,使用常规方法对其进行产量预测与计算时易出现误差。为有效解决该问题,在考虑启动压力梯度影响的条件下,建立了低渗煤层气藏气、水两相渗流数学模型。利用有限差分法进行了数值求解,编制煤层气直井开采数值模拟计算程序进行了产能预测,并分析了煤层参数对产量变化的影响。研究表明:①煤层气井生产时,存在气产量迅速升高、水产量迅速降低的阶段;②吸附时间越短,气产量越早到达高峰期,一定时间内产量也越高;启动压力梯度越大,高峰期后产量下降越快,最终产量也越小;③吸附气超饱和煤层气产量>饱和煤层气产量>欠饱和煤层气产量。     

考虑水平井筒压力损失的数值模拟方法

水平井在油气田开发中的应用越来越广泛,但现有的水平井数值模拟方法存在以下问题:对水平井的处理较为简单,多没有考虑流体在水平井筒内的压力损失,由此所得的模拟计算结果与实际水平井结果存在着较大的差距.本文针对这一问题,在直井黑油模型的基础上建立了考虑水平井井筒压力损失的数值模拟模型,编制了水平井数值模拟软件;模型中考虑了流体在水平井筒内流动时四种压力损失(包括摩擦损失、加速损失、混合损失和重力损失)的影响,软件还可模拟计算地层的各向异性;考虑水平井筒压力损失后所求解的为“加边七对角稀疏矩阵”,本文还寻求了一种新的解法——分块矩阵乘法结合预处理共扼梯度法,试算表明该方法具有较快的收敛速度.最后应用所研制软件,对影响水平井产能、井筒压力损失、井底流压的参数进行了对比计算和分析,其结果对实际水平井优化设计具有一定的指导意义.     

注气驱替煤层气数值模拟研究

注气增产法是一种新兴的提高甲烷抽放率和单井产量的增产技术，其原理是注入的气体与甲烷竞争吸附和降低甲烷有效分压，使甲烷解吸。其优点是保证煤层的能量，有利于甲烷产出，可大幅度提高煤层气的产量和采收率，延长煤层气田的开采期，提高经济效益，加速成本回收。通过研究注气增产法的机理。考虑了气组分和流体组分出现和消失的可能性，建立了注气驱替煤层气的完整的三维拟稳态非平衡吸附数学模型和数值模型．井根据所建立的模型开发了注气驱替煤层气的计算机程序。实例证明，该模型是可靠的，可为注气增产技术在我国煤层气开采中的推广应用起到指导作用。     

水平井产能分析理论研究进展

水平井产能分析是水平井技术取得经济效益的基础,也是水平井优化设计、制定合理开发方案、开发动态分析和调整的重要依据。目前,水平井产能计算的方法主要有解析法和模拟法。文中分别对常规水平井、分支水平井、压裂水平井以及水平井井网的产能预测方法进行了综述,回顾了水平井产能分析理论的诞生及其发展过程,介绍了水平井产能分析理论与方法的国内外最新进展,阐述了现有理论中存在的问题,指出了今后需要重点研究的方向,为进一步完善水平井在油田开发中的应用提供了理论依据。     

煤层气藏中一种模拟压裂直井的等效方法

直井压裂是1种开发煤层气的重要方式,如何准确模拟直井压裂后的排采规律是数值模拟研究的难点。根据压裂直井和两分支水平井流线的相似性,提出了1种等效模拟方法,推导出了直井压裂缝传导系数和虚拟多分支水平井传导率之间的数量关系,根据该关系式等效模拟直井压裂后的排采规律。以沁水盆地南部一口压裂气井FZ-005井为例,进行实验结果对比,证明该等效方法符合实际应用需要。     

煤层气井气水两相流动阶段流入动态研究

煤层气井在开采过程中必定经历气水两相流动阶段,气水两相流动的结果,必然导致煤层气藏压力动态发生变化.因此,研究煤层气井气水两相渗流理论,对于预测煤层气井气水两相流动阶段井底流压的变化及产量动态具有非常重要的作用.基于质量守恒原理,建立了煤层气井气水两相流动阶段地层瞬态渗流的数学模型.通过定义气水两相拟压力函数,同时考虑...     

水驱砂岩油藏水平井多段流描述及数值模拟研究

合理设计水平井及正确计算其产能,已经成为水平井开发油田能否达到预期效果的重要问题。在水平井渗流规律、产能预测、多段流描述技术、多相流理论以及变质量流理论的基础上,综合采用渗流力学、油藏工程、现代数学和现代计算技术等多学科交叉的方法进行研究,建立水平井井筒-油藏耦合数值模拟的数学模型。采用数值模拟的方法对水平井渗流机理进行了研究,同时,进行水平井油藏数值模拟软件的编制。研究成果的检验与应用表明,提出的基于水平井多段流描述方法的油藏数值模拟模型,可以准确预测水平井的产能,优化水平井参数,指导水平井开发方案制定。