阶梯水平井生产段油藏渗流与井筒变质量管流的耦合模型

随着油气勘探和开发技术的迅猛发展，阶梯水平井作为水平井的一种特殊井型，日益在国内外油田得到广泛应用。基于势叠加原理和镜像反映原理，推导出了薄互层油藏中阶梯式水平井生产段的空间势分布；采用微元线汇理论和动量守恒定律建立了薄互层油藏阶梯水平井生产段沿程压降计算模型。推导出了裸眼完井方式下阶梯水平井生产段油藏渗流与井简变质量管流耦合的数学流动模型，并提出了相应的数学解法。     

井筒与油藏耦合条件下水平井变质量流动规律研究

本文在无限大均质地层弹性不稳定渗流模型解析解的基础上,建立了与地层耦合的水平井筒压降模型。结合具体实例通过对耦合模型的求解得到了水平井筒内的压降与产量分布,从而揭示了井筒与油藏耦合条件下射孔完井水平井的变质量流动特性。     

裂缝参数对压裂水平井产能影响规律分析及重要性排序

基于等效井径模型、裂缝内线性流动模型、井筒变质量流动模型,运用势叠加原理,建立了压裂水平井油藏渗流与井筒管流耦合模型.研究分析了裂缝参数对其压裂水平井产能影响规律,并运用灰色关联因素分析方法,给出了裂缝参数对其产能影响的重要性排序方法,解决了压裂水平井裂缝参数重要性排序问题.同时该耦合方法可以推广应用到多分支复杂结构井的油藏渗流与井筒管流的耦合.     

分段变密度射孔水平井底水入流规律研究

分段变密度射孔是目前水平井开发底水油藏非常重要的一类完井方式,而底水脊进模型的分析计算是进行完井优化的理论基础。该文以分段和变密度两类射孔方式下的水平井为研究对象,在稳态产能模型的基础上,结合活塞式驱油原理,建立了精细考虑每个孔眼中的流体流动、井筒压降及避射段影响的底水脊进模型,刻画水脊形态,研究底水突破模式。研究结果表明改变沿井筒方向上射孔密度的分布,可以调节入流剖面形状,跟段密的射孔类型能使入流剖面较均匀,可以用来延长底水突破时间;而水平井筒上布置避射段,单个生产段的底水突破模式与单个水平井类似,并可以进行出水层段的封堵。     

致密油藏体积压裂水平井变窜流系数模型研究

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发致密油藏的有效手段。该文针对水平井经过压裂后在主裂缝周围形成的微裂缝密度随着到主裂缝的距离递减变化的特点,基于双重介质模型建立了窜流系数随着到主裂缝距离变化的体积压裂水平井线性流动模型,通过引入Airy函数及Laplace变换求得了模型的解析解,运用Stehfest数值反演技术得到了在实空间中的解,最后对定产量生产时的井底压力动态及定井底流压生产时的产能动态进行了分析。研究结果表明:井底压力及产能动态曲线可分为4个流动阶段,基质形状假设为球形及柱状对结果影响不大;窜流系数最大值越大,总系统线性流就发生得越早,双线性流阶段无因次产能就越大;窜流系数最小值越大,双线性流发生的时间越早,而且持续的时间越长,总系统线性流阶段无因次产能越大。研究结果可为致密油藏压力及产能动态的合理分析提供科学依据。     

基于不同倾角的压裂水平井试井解释

基于源函数理论,采用镜像映射和叠加原理建立了压裂水平井中裂缝呈不同角度时地层中任一点的压力计算公式,并通过Laplace变换和Stehfest数值反演得到了考虑井筒存储和表皮系数影响的水平井井底压力解.对影响水平井井底压力的因素进行研究表明:裂缝倾角对各向同性地层中的压力影响主要表现在线性流到径向流的过渡阶段;而对各向异性地层中的压力影响主要表现在早期,裂缝的倾角越大,定产量生产所需压差越大,压差变化幅度也越大;裂缝对地层的穿透程度只影响水平井各流态出现的时间,穿透程度越大,相应流态出现的时间便越晚;同时,只有当裂缝的间距达到一定距离时才能出现第一径向流,且间距越大,第一径向流持续的时间越长.     

考虑夹层绕流的底水油藏水平井产能预测模型

目前关于底水油藏水平井产能的研究较多,但大多均未考虑流体沿夹层绕流对水平井产能的影响且结果与现场实际差别较大,因此有必要进行更深入的研究。利用保角变换、势函数理论及圆周定理建立了考虑夹层平板绕流的底水驱油藏水平井流动模型,求解了水平井产能的解析解,并分析了夹层范围及夹层空间位置对水平井产能的影响。研究结果表明:无因次夹层范围越大,夹层的遮挡限流作用越强,水平井产能越小;当夹层空间位置距水平井越近,水平井产能越小,且水平井长度越长,产能下降的幅度就越大;当夹层尾部横向位置开始远离水平井时,水平井产能显著上升,当夹层完全远离水平井时,水平井产能基本保持不变。该模型较为实用且符合含夹层底水油藏中流体的实际流动情况,对含夹层底水油藏水平井的开发评价、编制科学的开发方案具有重要的理论指导意义。     

岩体裂缝扩展的渗流-应力耦合分析模型

应用无单元法,对渗流场和与应力场耦合作用下的岩体裂缝扩展进行追踪。裂缝扩展计算采用断裂力学最大周向正应力理论。应力场和渗流场的耦合作用通过以渗透压力和渗透系数为交互因子的迭代计算考虑,其中裂缝区还考虑了裂缝中水对缝壁的拖曳力。裂缝扩展计算每一步所产生的新结构都要进行渗流-应力耦合分析,直至裂缝稳定为止。算例结果表明,所建数值模型能较真实地反映水流对裂缝扩展的影响,并能较好地模拟渗流-应力耦合作用下的裂缝扩展过程。     

页岩水力压裂裂缝起裂和扩展断裂力学模型

结合大尺寸真三轴水平井水力压裂物理模拟试验,对龙马溪组页岩的起裂、扩展以及扩展过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用进行了详细的力学分析,并基于断裂力学和流体力学理论知识,建立了水力裂缝起裂和扩展力学模型,推导了相应的断裂力学判据。结果表明:①起裂方式可以分为3类,即页岩本体张性起裂、沿天然裂缝(层理面)的剪切起裂、沿天然裂缝(层理面)的张拉起裂;②水力裂缝扩展过程中,随着裂缝长度的增加,泵压逐渐减小,最终趋于一个略大于最小水平主应力的稳定值;③水力裂缝与天然裂缝的相互作用类型可根据天然裂缝是否开启分为以下5类,即剪切天然裂缝后穿过、直接穿过天然裂缝、从天然裂缝一端穿过、同时从天然裂缝两端穿过、从某一弱面穿过。研究结果可为页岩气藏水平井压裂开采提供有力技术支持。     

水平井分段注采产能模型研究

该文针对面积较小或井场开采条件受限的油气藏提出了采用水平井的分段注采的开发方式,它利用水平井的长井段优势,在一定注采管柱条件下实现水平井分段注采,以达到维持地层能量的目的.利用势能叠加原理推导出了定压边界时不同水平井的井段长度、注采封隔间距下的产能模型,并给出了定注入段的注入压力与生产段的生产流压下的产能关系及沿程流量分布,若要保持注采平衡,只需要给定注入压力和生产井流压中的一个即可由注采平衡为约束条件通过迭代进行求解另外一个压力;研究结果表明,注水井对生产井的跟端和趾端干扰不同,生产井流量分布不对称,且井段越长干扰程度越大;注采井段封隔间距对流量分布具有一定影响,封隔间距越大注入段对生产段的干扰越小;当总井长度一定时,产量与注采压差呈正比关系,且随着生产井段长度增加产量逐渐增加,因此对大位水平井进行配产配注时,需要充分考虑注采压差的限制.     

大位移水平井两层不稳定岩屑传输模型研究

本文在Martins提出的两层模型基础上．考虑了悬浮层岩屑颗粒的扩散，建立了与时间相关的两层不稳定岩屑传输数学模型。用有限容积法求解了此偏微分方程组。研究结果表明：在一定条件下，环空岩屑传输流动达到稳定状态需要很长的时间，这表明用稳定流动模型来模拟环空中岩屑传输问题有其局限性；粘度的增加、环空返速的提高和机械钻速的降低有助于水平环空中岩屑的传输。     

裂隙岩体渗流耦合数值分析方法及其工程应用

针对岩体中主干裂隙和网络状裂隙提出了耦合渗流数值模型模拟分析岩体地下水三维渗流的方法。使用离散介质渗流模型描述岩体主干裂隙中的水运动，使用连续介质渗流模型描述网络状裂隙中水运动。连续介质充满整个研究域，离散介质按主干裂隙的实际空间分布嵌入连续介质中，并依据裂隙壁水力条件耦合两者。该方法逐个计算主干裂隙的渗流，充分体现主干裂隙的特殊水力作用；同时又避免了逐个计算网络状裂隙中的渗流所带来的困难，可以在较大尺度上分析渗流，便于工程应用。理论例子显示它能比较客观地反映裂隙岩体的渗流特性。该方法被应用到乌江构皮滩水利枢纽岩体渗流的分析中。     

A novel 3-D model for the water cresting in horizontal wells

In the presence of bottom water, a drop in the reservoir pressure due to fluid production causes the aquifer water to expand and to flow into the reservoir. Therefore, hydrocarbon production from a well is limited by the critical flow rate. The main purpose of this study is to investigate the breakthrough time and the critical rate by using a novel 3-D horizontal well model. Based on the hypothesis that the horizontal well is located in any position of a circular reservoir with no-flow boundary on the top of the reservoir and constant pressure boundary at the bottom, the horizontal well has been regarded as an infinite conductivity line sink and then a 3-D steady-state flow model of the horizontal well is set up. A point sink pressure solution can be obtained with the Fourier transform. The result of the pressure distribution of the uniform flux horizontal well can be presented by means of the principle of superposition. According to the stable water cresting theory, this study confirms the stable height of water cresting and the critical rate. Meanwhile, it can re-confirm the breakthrough time at a specific rate. The output of a comparison between this 3-D model and the reservoir numerical simulator （Eclipse） shows the method presented here can be applied to investigate the behavior of a water cresting and to predict the breakthrough time at the bottom water driver reservoir.     

低渗透介质中3种井的非线性渗流流量

给出考虑起始水力梯度的低渗透介质中分别存在垂直井、垂直裂缝井及分支水平井时的非线性渗流量公式,讨论了非线性渗流参数(起始水力梯度)、供给边界、垂直裂缝井的裂缝半长、分支水平井井筒数等因素对流量的影响。结果表明:在其他条件相同时,非线性渗流使得垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量降低;供给边界距离越大,垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量越小;垂直裂缝井的裂缝越长,流量越大;井筒数越多,分支水平井流量越大。     

水平井筒变质量分散泡状流压降的理论与实验研究

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别，可以预知常规水平管流的压降计算方法对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。本文对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程，考虑管壁存在人流或出流对于分层流流型压降的影响，得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。同时，设计并建立了水平井筒流体流动模拟实验装置，在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的压降实验研究，获得了大量的实验数据。实验数据和理论计算结果吻合很好，这表明该计算方法具有实际应用价值。     

缝洞型油藏三重介质油水两相流数值试井解释方法

基于多重介质渗流的概念模型和数学模型,建立了缝洞型油藏油水两相流三重介质数值试井模型;对模型进行数值求解,得到三重介质油藏两相流试井响应曲线并分析其特征。指出三重介质油水两相条件下的压恢曲线与单相时的不重合,并随着初始油水饱和度的变化而变化,不能直接用单相试井模型来解释两相流试井曲线;提出了先拟合油水产量曲线,再拟合压力恢复曲线的试井解释方法。