低渗致密气藏压裂水平井产能预测新方法

应用位势理论、叠加原理和流体力学的相关原理,建立了考虑裂缝干扰、污染表皮、裂缝非均匀分布、裂缝与井筒有限导流,以及裂缝-井筒汇聚流、裂缝内高速非达西流动的压裂水平井稳态流动数学模型,给出了模型的数值求解方法,并运用模型预测了实际水平井产能,分析了产能的影响因素。结果表明,该模型适用性强,能用于各种复杂情况下的水平井产能预测,预测精度较高;由于裂缝间的干扰作用,各条裂缝产量存在差异,水平井筒两端裂缝产量高,中间裂缝产量低;水平井产能随水平段长度、裂缝半长、裂缝导流能力的增大而增大;裂缝污染表皮对产能影响显著,产能随表皮系数的增加而急剧下降,因此应尽量减少压裂作业对地层的伤害;在相对合理裂缝间距范围内,裂缝分布形式对产能影响不明显;井筒半径对井筒压降有影响,应根据水平井产能的高低,设计合理的井筒半径。     

非对称裂缝压裂气井稳态产能研究

为了准确预测非对称裂缝压裂气井的产能,指导和优化气井压裂,根据保角变换原理,通过引入气体压力函数,建立了裂缝内气体流动的微分方程组,最后通过求解微分方程组得到了非对称裂缝压裂气井的产量计算公式。利用某油田非对称裂缝压裂气井的数据,验证了推导出的非对称裂缝压裂气井产量计算公式的准确性。利用该计算公式分析了裂缝的非对称性对压裂气井产能的影响,结果表明:在其他参数相同的条件下,裂缝的非对称性越严重,压裂气井的产量越低;当井底流压较高时,裂缝的非对称性对压裂气井产量的影响较小;当井底流压较低时,裂缝的非对称性对压裂气井产量的影响较大。因此为获得较高的产能,应尽可能保证压裂裂缝沿井筒对称分布。      

基于不稳定渗流压裂水平气井产能研究

对于低渗、特低渗气藏，用水平井开采不一定能取得满意的效果，水平井水力压裂技术已成为开采低渗透气藏的重要手段，水平井压裂后的产能预测又是水平井压裂技术的一大难题。文章以生产过程中裂缝内流体的非稳态流动为基础，应用复位势理论、叠加原理和数值分析求解方法，并考虑压裂水平井地层渗流和水平井筒管流耦合，建立了压裂水平井多条裂缝相互干扰的产能预测新模型，使计算结果更加合理。计算结果表明：该模型计算产量与实际生产数据符合率高；水平井筒内的压力损失对压裂水平井的生产动态有一定的影响；水平井内每条压裂缝的产量并不相等，端部裂缝的产量高于中部裂缝的产量；水平井筒内的压力呈不均匀分布，从指端到根端压力逐渐降低；裂缝不对称会使压裂水平井产量降低。研究成果对低渗透气藏的压裂水平井的设计具有一定的指导意义。     

多段压裂水平气井紊流产能模拟模型——以塔里木盆地克拉苏气田大北区块为例

模拟预测压裂水平气井产量模型通常未考虑高速非达西流动的影响,特别是进行了多段压裂的水平气井的产能计算更未涉及。为此,将裂缝划分为若干单元,应用点源理论、气体不稳定渗流公式及势叠加原理,考虑N条裂缝同时产生相互干扰条件 t 时刻地层中任一点产生的总压降计算模型,以及高速非达西流动条件对压裂水平气井压后产能的影响,建立了更为完善的模拟预测压裂水平气井产能的新模型。实例模拟计算结果表明：压裂水平气井的产量随着生产时间的增加而逐渐降低且降低的幅度也不断减小;水平气井端部裂缝的产量最高,中部裂缝产量次之,中心裂缝产量最低;水平气井压后生产动态模拟预测新模型为优选高产水平气井横向裂缝数目和裂缝参数、确定合理生产压差提供了更准确的手段。     

压裂气井出砂临界产量确定方法研究

压裂气井在生产过程中,如果配产不合理将会导致出砂,引起产能下降,最终影响压裂效果。以往建立的压裂气井裂缝出砂临界产量公式没有考虑裂缝闭合压力的作用。综合考虑闭合压力、生产压差、支撑剂的类型以及裂缝的几何形态等对气井裂缝出砂的影响,通过对支撑剂受力分析,对以往的临界产量公式进行了改进,推导出了新的裂缝出砂临界产量公式,并对影响因素进行了分析,为防止压裂气井出砂提供了依据。图1参8     

低渗油气藏压裂水平井产能电解模拟实验研究

根据水电相似原理设计了电解模拟实验,并利用实验对水平段封闭和水平段裸眼2种情况下压裂水平井产能、产量影响因素及井筒附近压力的分布进行了研究,结果表明:①压裂水平井控制油层范围广,能够明显提高低渗油气藏油井产量;②压裂水平井水平段的产量占总产量的比例较大,进行压裂水平井产能分析时不能忽略水平段的生产能力;③压裂水平井产量的影响因素主要为裂缝数量、裂缝半长、井筒长度和裂缝角度;④压裂水平井裂缝周围的等势线近似为共扼椭圆族,裂缝端部和水平井筒两端的等势线比较密集,远离水平井筒的等势线近似为椭圆族。应用实例表明,电解模拟实验结果可用于压裂水平井的参数优化和产量预测;压裂水平井的水平段具有一定的原油生产能力,采取酸化措施能够改善水平井筒附近流体的流动状况,增加油井产量。     

低渗致密气藏压裂水平井产能预测新方法

水平井分段压裂是低渗致密气藏增产改造的关键手段,压裂水平井的产能预测和影响因素分析对气藏的高效开发具有重要指导意义。基于气体流动中的压降分析,通过对地层段、裂缝段、射孔孔眼段和井筒段的压降进行耦合,综合考虑裂缝应力敏感性、孔眼周围气体汇聚效应和井斜角的影响,建立了压裂水平井产能预测新模型,并分析了速度系数、井斜角、应力敏感系数等因素对产能的影响。实例计算表明新模型预测精度较高,便于工程应用。垂直裂缝产量沿井筒呈中部低、端部高的"倒钟形"分布,且跟端方向裂缝产量略高于趾端方向。随速度系数减小,气井产量先增加后稳定不变,增加幅度随裂缝条数增加而加大;气井产量随井斜角增加而增加,且增加幅度随水平段长度增加而加大;生产后期,裂缝应力敏感会显著降低气井产量,应力敏感系数越大,产量越低。     

致密砂岩气藏垂直压裂井拟稳态流动产能分析

基于致密砂岩气藏中气体非达西渗流特征,考虑应力敏感效应的影响,推导了致密砂岩气藏在拟稳态流动阶段的垂直裂缝气井产能方程,并得到了气井无阻流量计算式。实例计算结果表明:受到应力敏感效应影响,气井产能向压力轴弯曲,在相同的生产压差下,气井产量比不考虑应力敏感效应的产量低;应力敏感系数越大,产能曲线弯曲越早、弯曲度越大,气井产量越低,产量下降率越大;应力敏感系数越大、基质有效渗透率越低、裂缝半长越小、裂缝导流能力越小,垂直裂缝气井的产量越小。为保证垂直压裂气井的开发效果,压裂作业应尽量布置在基质渗透率较高的区域。     

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文章对水平压裂气井的渗流过程进行了分析，将气体从地层流入水平井底的压降分为三部分：一是气体从地层基质流入到裂缝，通过复位势理论和势的叠加原理得出了有关产能的压降方程；二是从裂缝流入到水平井段，通过对裂缝微元体的分析，得出有关裂缝参数的产能压降方程；三是气体从水平井段指端流入水平井段跟端，通过动量定理得出考虑井筒摩擦等影响因素的产能压降方程。根据得出的这三部分压降方程，考虑各部分间的连接条件，得出了含多条垂直裂缝的水平压裂气井的产能预测模型，通过编程求解了该模型，并分析了裂缝半长、裂缝条数以及裂缝在水平井筒中的位置对水平压裂气井产能的影响，从而为压裂后的产能评价及压裂井的优化设计提供了可靠的理论基础。     

鱼骨型多分支水平气井产能规律研究

推导了水平气井在无界地层中三维拟压力分布模型,运用镜像反映和叠加原理建立了鱼骨型多分支水平气井在地层中的压力分布方程。建立了考虑井筒摩阻损失、加速度损失、混合损失及重力作用的井筒流动方程,从而得到了完整的产能模型。运用产能模型系统分析了储层物性、井筒压力损失、多分支井型结构等因素对鱼骨型多分支水平气井产能的影响,得到了鱼骨型多分支水平气井的产能规律。     

非常规气藏压裂水平井缝网—井网自动优化方法

非常规气藏已经成为中国油气增储上产的主要阵地,压裂水平井缝网—井网自动优化技术是实现非常规气藏高效开发的关键技术。基于油气藏数值模拟方法,采用同步扰动随机逼近算法建立了压裂水平井单井自动优化模型,对水平井位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝与水平井夹角、裂缝条数和裂缝导流能力等关键参数进行自动连续性同步优化,并在典型非均质气藏中对压裂水平井单井参数进行了优化应用。采用该优化方法可以自动优化初始开发方案,得到经济净现值最佳的开发方案。在此基础上,对压裂水平井和裂缝的位置进行约束,建立了压裂水平井缝网—井网自动优化模型。并将该方法应用于典型非均质气藏,优化后的最佳开发方案经济净现值比初始开发方案增加了2 699.688万元。研究表明该压裂水平井缝网—井网自动优化方法能够自动同步优化井网形式、布井数目、水平井倾角和长度、射孔位置及裂缝属性等参数,并得到与地质情况相匹配的最优压裂水平井井网分布。     

苏里格气田裸眼水平井分段压裂工艺技术及其应用

水平井分段改造是扭转低渗透油气田多井低产、转变发展方式、实现少井高产的重要手段,2010年苏里格气田开始实施大规模的水平井开发,制订了100口水平井的开发部署。但是,裸眼水平井压裂裂缝起裂和延伸的复杂性,以及裂缝条数的不确定性给裸眼水平井的有效压裂带来了巨大挑战。在介绍分段压裂工具及工序的基础上,重点研究裸眼水平井压裂裂缝的起裂机理,对比直井地层破裂和裂缝延伸的特点,分析了裸眼水平井压裂裂缝的延伸特征,结合实例水平井分段压裂得到裸眼水平井压裂会产生次生裂缝的结论,以增加主裂缝缝长和控制次生裂缝数量为目标,通过净压力拟合和预测的方法建立了裸眼水平井分段压裂参数的力学设计方法。该结论和方法在苏里格气田苏5、桃7区块水平井的分段压裂中取得了成功,压后效果证明了其结论的正确性和方法的有效性。     

基于返排数据计算页岩气井压裂有效体积的方法及应用

页岩气多段压裂水平井的缝网参数通常利用产气数据解释获得。虽然对产气数据进行解释能得到裂缝参数,但很难获得压裂有效体积。为快捷地获取页岩气井压裂有效体积,该研究建立了页岩气多段压裂水平井压裂液返排数学模型,并结合水相物质平衡方程和渗流方程,推导获得了页岩气井多段压裂水平井压裂有效体积表达式。通过分析模型解发现,在边界控制流阶段产量规整化压力与物质平衡时间双对数曲线为单位斜率直线,利用该阶段产量规整化压力及物质平衡时间数据,可以计算页岩气井压裂有效体积,从而形成了一套基于压裂液返排数据计算页岩气井压裂有效体积的方法。实例应用表明：(1)构建的页岩气多段压裂水平井压裂液返排模型能快速地计算页岩气井压裂有效体积,且计算结果可靠;(2)计算页岩气井压裂有效体积不能忽略试气期间的压裂液返排数据,否则计算结果偏小;(3)形成的页岩气井压裂有效体积计算方法还能识别邻井压裂干扰,并定量化表征邻井压裂干扰对页岩气井压裂有效体积的影响。该研究成果为油田现场估算页岩气井压裂有效体积提供了一种新的方法,同时也为油田现场识别邻井压裂干扰提供了新的思路和方法。     

裂缝性气藏水平井稳态解公式研究

首先推导了了均质各向异性气藏水平井产能公式，在推导过程中考虑油藏各向异性，井底附近非达西流动对水平井产能的影响，并推导出了垂直井，水平井由于非达西流动引起的附加压降比值公式；其次，推导出裂缝性气藏水平井产能公式，并进一步推导出了低渗透压裂性气藏水平井产能公式，该公式考虑了气藏各向异性，裂缝高度，气体从裂缝流向井筒非达西流动等因素对水平井产能的影响。     

页岩气水平井动态评价方法

页岩气在储层特征、渗流机理、完井工艺和动态特征等方面有别于常规气藏。我国页岩气开发处于探索阶段，总结国外页岩气井动态规律和评价方法，对国内页岩气井动态评价和工艺措施的制定具有借鉴和参考作用。根据国外页岩气水平井生产实践和研究成果，总结了页岩气水平井流动机理和生产特征，并重点剖析了目前页岩气水平井动态评价方法，包括流动特征的识别、有效裂缝参数的计算和改造范围内动态储量确定。从气井流动特征来看，不稳定线性流是页岩气水平井常表现出的流动特征，利用这一阶段的动态数据就能评价水平井压裂后形成的有效裂缝参数；有些井在线性流之后会出现边界流，表示整个改造范围内总体处于衰竭状态，利用这一特征可以评价改造范围内的动态储量。     

低渗透气藏压裂水平井产出剖面与裂缝参数反演解释

为解决低渗透气藏水平井投产后产气剖面不清、裂缝贡献未知、裂缝参数难以确定等问题,以耦合的压裂水平井温度剖面预测模型作为正演模型,基于Simulated Annealing(SA)算法建立了分布式温度测试(DTS)数据反演模型,并对反演流程进行了优化,最终形成了 一套基于DTS的压裂水平井产出剖面与裂缝参数定量解释方法....     

气藏压裂水平井非稳态产能计算模型

结合气藏水平井压后裂缝形态特征和流体在裂缝中的渗流机理, 应用压降叠加原理和节点分析方法, 建立气藏压裂水平井非稳态产能计算模型, 用数值求解方法计算得到不稳定状态下的产能。通过实例计算, 揭示了压裂水平气井产能随时间的变化规律, 并对裂缝干扰和各裂缝流量进行了分析。结果表明： 压裂水平气井在进行不稳定产能分析时需要考虑裂缝干扰对产能的影响; 两侧裂缝的产量比中间裂缝的产量高。     

磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层多尺度离散裂缝建模技术及其应用

在以大斜度井和水平井为主要开发井型的缝洞型碳酸盐岩气藏中,要想获取裂缝在井点不同空间位置的产状较困难,裂缝精细描述存在不准确性,这些均影响了对气藏渗流通道的刻画,制约了边水气藏的科学、均衡开发。以磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层为例,利用岩心照片、FMI成像测井、叠前地震各向异性裂缝预测和不连续性检测以及动态监测等资料,在大斜度井、水平井裂缝定性识别的基础上,定量表征了裂缝产状、开度、密度、孔隙度等参数,再结合所获取裂缝参数建立多尺度非结构化网格离散裂缝模型,明确了气藏高、低渗区域分布,优势水侵通道和水侵方式。结果表明：在磨溪龙王庙组气藏离散裂缝模型中,大尺度和中小尺度裂缝均较发育,高渗区呈连片状广泛分布;发育于气藏外围4个方向的9条边水水侵的高渗通道,表现为沿裂缝水窜型和沿溶蚀孔洞均匀推进型2种水侵方式。该方法及研究结果对同类特大型超压有水深层碳酸盐岩气藏裂缝精细描述、水侵优势通道刻画和水侵模式建立等理论和技术研究均具有借鉴意义。     

致密气藏压裂水平井温度剖面影响因素分析

由于缺少水平井温度剖面预测模型,且影响温度剖面的主导因素不明确,导致根据分布式光纤温度测试数据反演解释致密气藏压裂水平井产出剖面十分困难。为此,建立了考虑多种微量热效应和裂缝系统传热的致密气藏压裂水平井温度剖面耦合预测模型,模拟分析致密气藏压裂水平井储层温度分布和井筒温度剖面特征,并采用正交实验分析和定量实验分析方法评价不同影响因素对温度剖面的影响程度。研究表明:各因素对致密气藏压裂水平井温度剖面的影响程度由大至小依次为裂缝半长、单井日产气量、储层渗透率、井筒直径、裂缝导流能力、水平段井筒倾角、储层总导热系数;主导因素为裂缝半长、单井日产气量和储层渗透率。温度模型的建立和温度剖面主导因素的确定为致密气藏压裂水平井产出剖面、裂缝参数等定量解释奠定了理论基础。     

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.