变形介质低渗透油藏的产能分析

在低渗透油藏中，由于多孔介质孔隙和喉道较小，固液作用显著，因此达西定律已不适应，实验表明，低渗透油藏渗流时存在启动压力梯度，另外，有些低渗透油藏还具有介质变形的性质。尤其是异常高压的低渗透油藏，变形介质的渗透率一般随压力变化呈指数关系，考虑启动压力梯度和介质变形的影响，研究低渗透油藏中直井产量的变化规律，计算表明，低渗透油藏中，油井的产量随启动压力梯度和介质变形系数的增大而减小，随生产压差的增大而增大，对于采油指数，则存在一个最佳压差，此时采油指数最大，在油田的生产中，可通过增大生产压差或者 减小注采井距来提高油井的产量。     

变形三重介质低渗透油藏产能分析

综合考虑启动压力梯度、压敏效应和表皮效应的影响,根据变形三重介质低渗透油藏的渗流模型,开发设计了三重介质油藏产能预测的数值模拟程序;并结合油田开发中油藏参数的实际数据,绘制了产能随时间的变化曲线,分析了各参数对油井产能的影响。分析结果表明:启动压力梯度对油井产能产生较大的负面影响,而压敏效应影响较小;表皮效应会在井筒附近产生一个压力缓冲区,提高产能,但不影响油井定压生产持续的时间;油井产能变化具有鲜明的"三重介质"特点。     

变形介质低渗透油藏水平井产能特征

针对低渗透油藏水平井生产过程中井底附近渗流场的复杂性问题,对低渗透油藏水平井远井区域和近井区域渗流场的多种基本渗流形态进行了分析,基于稳定渗流理论,给出了考虑启动压力梯度的变形介质在低渗透油藏中3种流态并存的水平井产能计算公式.通过实例计算分析了水平井产能特征和不同水平井井段长度条件下各种流态的主次关系与转换特征.研究结果表明,低渗透油藏水平井的产能随启动压力梯度和介质变形系数的增大而降低;随水平井段长度的增加,远井区域先以径向流为主,逐步转化为平行流;近井区域以径向流为主.     

低渗透油藏压裂井产能分析

根据低渗透油藏的非达西渗流规律,建立并求解了常流压条件下垂直裂缝井双线性流数学模型,绘制并分析了产能理论曲线.研究表明:表皮系数对压裂井的初期产量影响较大.表皮系数越大,裂缝井初期产量就越低.随生产时间增长,表皮效应的影响逐渐消失.启动压力梯度主要影响压裂井的中后期产能,启动压力越大,产量下降就越快.因此,在进行低渗透油藏垂直裂缝井产能分析时,必须考虑启动压力梯度的影响.     

低渗透变形介质气藏压裂井产能分析

低渗透变形介质气藏压裂井生产过程中,气体渗流一般不遵循达西定律,而是存在启动压力梯度和介质变形影响的低速非达西渗流.变形介质的渗透率随有效应力的增大而降低,一般与压力变化呈指数关系.为此,基于压裂井三线性渗流模型,建立并求解了低渗透变形介质气藏考虑启动压力梯度和介质变形影响的有限导流垂直裂缝井不稳定渗流的数学模型,来研...     

基于电模拟实验的低渗透油藏压裂水平井产能研究

基于水电相似原理,通过电模拟实验,研究了低渗透油藏水平井长度、裂缝长度、裂缝条数与间距、主井筒与裂缝夹角等因素对产能的影响.结果表明:产能随着主井筒长度增大而增大,但增大趋势逐渐变缓;产能随着裂缝间距和裂缝条数的增大而增大,并且均存在一最佳间距和条数匹配值;缝条数较少时,主井筒流入对产能的贡献较大,但随着缝条数的增多,贡献值减小;裂缝长度对产能也有较大影响;裂缝与主井筒成较大夹角时能获得较高产能,最佳角度约为75～90°.分清各因素对产能的影响,可为压裂水平井的设计提供理论指导.     

流动单元分析法在低渗透油藏压裂中的应用

水力压裂是开发低渗透油藏的有效增产措施。桩74块低渗透,平面上相带和物性变化大,为了提高压裂效果和裂缝数值模拟的精确度,优选出合理的裂缝参数,压裂时需要充分考虑其非均质性。本文针对桩74块的特点,应用流动单元分析法,将储层分为四类流动单元,结合数值模拟方法,优选裂缝参数,现场取得了较好的开发效果,对于改善低渗透油田的开发效果,有着十分重要的意义。     

低渗透油藏五点井网压裂产能计算及其影响因素

低渗透油藏压裂开发产能影响因素研究对经济有效地动用低渗透储量具有重要的理论和实际的指导意义.以低渗透油藏压裂开发的非线性流动特征和物理概念为基础,建立了反映低渗透油藏五点井网压裂过程的物理模型,推导出考虑启动压力梯度的产能公式.通过实例计算,研究了裂缝长度、裂缝角度、导流能力和启动压力梯度等因素对压裂产能的影响.结果表明,裂缝半长越长产能越高,当裂缝半长大于60m时,对产能的影响较小;裂缝的导流能力越大产能越高,但是当裂缝导流能力超过60μm2·cm时,产能增加不明显;压裂裂缝角度小于30°时效果较好,裂缝角度继续增加,则产能下降明显;启动压力梯度越大,产能越小.因此压裂井在投产时,应合理优选压裂缝半长、裂缝角度和导流能力.     

低渗透油藏压裂定向井非线性渗流模型产能计算

为了精确计算压裂定向井产能,针对压裂定向井采用拟启动压力梯度模型不能准确计算产能的问题,开展了根据启动压力梯度实验和边界层实验,得到非线性渗流模型,再通过保角变换建立压裂定向井达西模型、拟启动压力梯度模型、非线性渗流模型产能公式,计算压裂定向井达西、拟启动压力梯度、非线性渗流模型产能并与真实油井产能进行对比及产能敏感性...     

压裂水平缝油井产能数值模拟研究

为了预测低渗透油藏中的压裂水平缝油井产能，建立了一套完善的二维单相油藏线性渗流数学模型，同时采用有限差分法对数学模型求解，把数学偏微分方程离散化，然后对该方程求解，实现对压裂油井生产动态模拟，并编制相应的模拟程序，分析了低渗透油藏水力裂缝参数对油井产能的影响。结果表明，当裂缝半长一定时，裂缝的渗透率对油井的累计产能影响较大，在产油天数一定的情况下，裂缝长度的大小对累计产液量的影响不是很大，此结果对压裂增产方案优化设计及选择具有一定的指导作用。     

低渗透油藏水力压裂井应力场转向定量评价

基于多孔介质流-固耦合理论和有效应力定律,建立了孔隙压力与地应力相互作用的低渗透油藏水力压裂井应力场转向评价模型,采用有限元数值模拟技术并开发相应程序对耦合模型进行求解,定量分析了低渗透油藏开发过程中水力裂缝附近区域地应力场的变化特征.计算结果表明:水力裂缝导致近裂缝区域地应力场分布特征大幅度改变,沿裂缝与垂直裂缝方向应力场大小变化各向异性,应力场转向范围随初始水力裂缝长度增加而动态变化.     

低渗透储层水力压裂三维裂缝动态扩展数值模拟

随着低渗透油气藏的大量开发,迫切需要具有一套适用于现场实际使用的三维水力裂缝几何形态的预测软件。通过力学分析,依据流固耦合效应、岩石材料的非线性效应以及裂缝扩展的动态效应,建立了低渗透油层水力压裂三维裂缝动态扩展力学模型,运用有限元方法进行求解,实现了低渗透油层三维裂缝形成过程的动态描述。对肇38-271井进行了模拟计算。计算的裂缝形态与现场测试的裂缝形态对比表明,模拟计算平均误差率为10.7%,能满足工程精度要求。建立的低渗透储层三维水力裂缝的模拟方法和技术,可对低渗透储层条件下的水力压裂设计提供准确的预测手段,提高了低渗透储层水力压裂措施的成功率。     

低渗透储层压裂开发的油藏数值模拟研究

根据非达西渗流规律,通过引入任意分布的压裂改造后的人工裂缝综合考虑了各种影响因素,建立了一种新型的非线性复合渗流模型,并对其进行了求解,编制了程序,验证了其可行性和可靠性。该模型可用于双重介质或单重介质地层压裂前后生产动态的模拟,既能描述线性的达西渗流现象,又能描述低渗透和高渗透两种情况下的非线性渗流问题。模型中考虑了渗透率随孔隙压力指数变化的时变效应、实际中可能的任意压裂裂缝方位(方向、倾角)和压裂裂缝导流能力随时间呈指数或半对数规律下降的情况。可用于模拟多缝及非对称压裂缝条件下的生产动态和单井压裂、单井重复压裂、整体压裂、开发压裂及整体重复压裂的油藏生产动态。     

低渗压裂气井合理产量确定方法研究

我国存在大量的低渗透气田，由于自然产能低，需要进行压裂后才能生产。如果压裂后配产不合理，将导致出砂、裂缝闭合、气井出水等不利情况。为此，根据低渗透气藏需要进行压裂生产的特点，运用质点动力学的方法，建立裂缝中存在压裂砂情况下的临界气流速度公式。研究了保持压裂裂缝导流能力的最大生产产量的确定方法，为矿场的合理生产奠定基础。     

页岩气储层水力压裂扩展有限元模拟方法及应用

页岩气储层低孔低渗,需用水力压裂等方法进行储层改造方可获得经济产能。储层改造中裂缝的形态和分布对体积改造效果至关重要。为了研究压裂裂缝的模拟方法,系统调研和对比了储层水力压裂模拟常用方法,开展了扩展有限元模拟,研究表明:①水力压裂物理模拟实验能够直观观测裂缝的形态及展布特征,但因试样尺寸等问题难以代表实际储层压裂情形;②常用的数值模拟方法有边界元法、非常规裂缝模型、离散化缝网模型和扩展有限元法等,这些方法各有优缺点,需做有针对性的改进才能更好地模拟真实页岩储层压裂情况;③应用扩展有限元法模拟水力压裂和分段顺序压裂过程中裂缝的延伸情况,得到射孔方向与最大水平主应力之间夹角和诱导应力对压裂裂缝的影响,夹角越大,裂缝偏转角度越小,偏转距离越大,初始破裂压力越高,裂缝稳定延伸的压力也越大,而诱导应力的存在会抑制压裂裂缝的延伸。对实际压裂工程中射孔方向的选择和分段压裂射孔间距的设计具有指导意义。     

天然微裂缝发育的低渗透油藏数值模拟

由于天然微裂缝难以识别和定量描述,在建立定量化的微裂缝地质模型时,采用双重介质模型进行油藏数值模拟研究存在较大困难,注水开发中微裂缝的动态开启和闭合也难以进行模拟研究.根据等值渗流阻力法原理,利用微裂缝的统计特征参数,如裂缝线密度、裂缝长度等建立天然微裂缝发育低渗透油藏的等效连续介质地质模型,根据地应力和现场注水指示曲线,建立了裂缝传导率与地层压力的方程,可以等效模拟注水开发中的微裂缝开启和闭合现象.以长庆西峰油田西137井区为例,模拟研究了井网及注水开发动态,与现场动态分析结果一致.     

油井水力压裂流-固耦合非线性有限元数值模拟

基于多孔介质流固耦合的控制方程,推导了相应的非线性增量有限元列式,并采用以节点位移和孔隙压力为自由度的黏结单元来模拟水力损伤造成的预设裂缝的起裂和扩展,在此基础上建立了油井水力压裂的有限元模型。在该模型中考虑了压裂液的黏性系数和支撑剂的体积浓度随时间变化,所有参数均采用现场压裂的数据。通过数值模拟,得到了缝口压力、射孔孔眼摩阻、沿程摩阻、井筒内液柱静水压力和地面井口压力随压裂时间的变化规律,并给出了“压裂作业三条线”,模拟得到的“压裂作业三条线”与现场压裂实测结果吻合良好。     

二氧化碳泡沫压裂技术在低渗透低压气藏中的应用

针对低渗透、低压气藏压裂改造中压裂液返排困难的问题,研究了CO₂泡沫压裂技术,分析了CO₂泡沫压裂过程中井筒和储层温度场变化对CO₂液气转化的影响,对提高CO₂泡沫压裂液的流变性、内相恒定与工艺措施等进行了室内研究.现场试验表明,CO₂泡沫压裂技术能减少进入地层的水基压裂液量,提供地层液体返排的能量,达到了压裂液自喷、快速、多排的目的,从而降低了压裂液对储层的二次伤害,提高了低渗透、低压气藏的压裂效果.     

水力压裂裂缝三维扩展ABAQUS数值模拟研究

油井岩石的水压致裂过程是多孔介质下的流固耦合过程。建立了水力压裂流体渗流连续性方程与岩石变形应力平衡方程,引入了二次正应力裂纹起裂及临界能量释放率裂缝延伸准则,考虑流体在裂缝面横向、纵向流动,采用有限元计算软件ABAQUS中的Soil模块模拟岩石水力压裂的三维复合裂缝起裂与扩展。通过其黏结单元设定裂缝延伸方向,编写用户子程序并嵌入ABAQUS主程序中,以确定初始地应力场、渗流场、随深度变化的孔隙度及随时间变化的滤失系数。从数值模拟结果可以得到水力压裂泵注不同时刻裂缝几何形态、缝内压力分布、岩石变形及其应力分布、孔隙压力分布、压裂液滤失量以及压裂液流体特性、排量、上下隔层应力差、滤失系数等参数对裂缝几何尺寸的影响。     

低渗透储层井网与压裂整体设计中的产量计算

基于低速非达西渗流基本公式,运用单元分析法及流线积分方法推导出了矩形井网与压裂一体化模式的产量和启动系数计算公式,简称为ND-Ⅱ法。分析了裂缝长度、井排距对产量及储层动用状况的影响,从理论上阐明了对于低渗透储层采用矩形井网与压裂一体化开发模式比传统的面积井网更加有效,明确了压裂不单是一种增产措施更是一种改变渗流场的开发手段。文中所建立的计算方法可应用于低渗透储层矩形井网与压裂一体化开采模式的井网几何参数设计、产量计算以及储层动用程度评价。