超低渗油藏有效开发技术研究

超低渗油藏存在启动压力梯度和应力敏感特征,常规注水开发难度大,采收率低。采用超前注水技术或通过储层改造技术改善平面和剖面的渗流条件,能够实现超低渗油藏的有效开发,提高单井产量。注气开采是保持超低渗油藏地层压力或减缓其地层压力降速的有效方法,其中注空气开采具有良好应用前景。     

特低渗储层压裂水平井产能因素分析

基于井筒与油藏耦合的压裂水平井产能计算模型,优化了裂缝的流入动态,并综合考虑特低渗储层启动压力梯度和应力敏感的影响,建立了特低渗油藏压裂水平井的产能方程。通过室内实验确定某特低渗油田储层的启动压力梯度和应力敏感系数,计算裂缝间距、裂缝半长和水平段长等参数对水平井产能的影响。计算结果表明,裂缝间距与裂缝半长对产能影响显著,并且该方法预测产量准确,对特低渗油藏压裂水平井开发具有指导意义。     

特低渗透油藏合理井距确定新方法

注采井距是影响特低渗透油藏开发效果的关键,目前主要根据渗透率和启动压力梯度大小来确定。阐述了这种方法的局限性,根据物理模拟实验分析了启动压力梯度和应力敏感系数的变化规律,得到其数学描述形式,建立了特低渗透油藏非线性渗流数学模型。针对目前求解特低渗透油藏合理井距的局限性,基于修正后非线性稳定渗流数学模型和叠加原理,提出求解特低渗透油藏合理注采井距的新方法。该方法除能考虑储层渗透率、注采压差外,还可以考虑流体粘度、预期产量、启动压力梯度以及介质变形程度的影响,同时形成了合理注采井距优化理论图版,方便现场应用。     

对低渗透储层的错误认识

低渗透储层研究出现的许多错误认识,是由于实验手段的不正确和缺少理性的科研方法所致.低渗透储层发育一些微裂缝,但裂缝开度小,连续性差,在地下被迫闭合(地下没有张开的缝),因此,渗透率极低.低渗透储层的微裂缝与粒间孔隙相当,因此,为单一介质,而不能称作双重介质.低渗透储层的岩石高压缩性和强应力敏感是由实验的系统误差所致,根本不是岩石自身的性质.滑脱效应和启动压力梯度属于实验假象,其实并不存在.     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透油藏产能的影响

低渗透油藏普遍具有低孔、低渗的特点,启动压力梯度和应力敏感对其影响不可忽视。基于此,推导出简化的产能方程,以研究应力敏感和启动压力梯度对低渗透油藏产能的影响。     

流体压缩性和压敏性对低渗油藏产量的影响

针对低渗油藏的特性,推导出考虑启动压力梯度和流体压缩性的应力敏感油藏的质量流量公式,利用质量与密度关系式得到相应的体积流量公式.计算表明:考虑应力敏感性时,油井产量不再随着生产压差的增加而呈正比例增加;当储层呈现强应力敏感特性时,油井产量随生产压差的加大而增加缓慢,此时需要优化出合理的生产压差.考虑流体压缩性时,油井产量随着流体压缩系数的增大而增大.相对误差随压差的增大呈直线递增,故不能忽略流体压缩性的影响.在工程上,只有当生产压差足以克服启动压力梯度的阻碍效应时,油井才能快速见到产量.     

低渗透油藏不稳定渗流的近似解法

低渗透油藏的开发应该同时考虑启动压力梯度和应力敏感.目前考虑两者的不稳定渗流数学模型解法十分繁琐,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界并非恒定不变.为了简化计算,利用油藏压力分布近似表达式,研究得到同时考虑这2个因素的低速非线性不稳定渗流压力分布特征;根据物质平衡原理,利用牛顿迭代方法计算得到了定产量、变产量和定流压生产情况下动边界运动规律以及井产量的变化规律.计算分析表明,启动压力梯度增加了地层的渗流阻力,介质变形削弱了近井地带地层的导流能力,使得地层能量不易被释放出来,两者均增大了油藏的开发难度.     

特低渗透油藏启动压力梯度研究

针对单相和油水两相流体启动压力梯度的产生机理和对渗流规律的影响问题,通过稳态"压差-流量"测定启动压力梯度法,分别用模拟油、地层水、注入水和蒸馏水对我国某油田119块典型特低渗岩芯进行驱替实验,得到了单相和油水两相渗流的启动压力梯度值,分析了启动压力梯度的变化规律.物理模拟和理论研究都表明,不同渗流介质测得的启动压力梯度与渗透率均成幂函数关系,并且幂指数近似为-1.同时,由于毛管力和贾敏效应作用,油水两相启动压力梯度远远大于单相渗流的启动压力梯度.结合油田实际,说明了启动压力梯度在特低渗透油气藏开发中的应用.     

油气储层渗透率应力敏感性与启动压力梯度的关系

人们在进行油气储层渗透率应力敏感性实验研究时,得到的结论不统一.利用毛管模型及启动压力梯度理论,通过实验研究发现之所以会有不同的结论,是因为所取岩心的初始渗透率存在较大差异.经分析得到如下结论:由于启动压力梯度的存在,使得低渗、特低渗储层比中高渗储层具有更强的应力敏感性,当初始渗透率小于某一临界值时,渗透率越低对应力越敏感,大于此值后,渗透率降低只与有效应力有关,而与初始渗透率无关.在油气生产过程中,储层变形对低渗、特低渗油气藏生产的影响很强,加大了这类油气藏的开发难度.     

低渗透毛管束单相渗流模型的建立

近些年来,人们通常用实验的方法研究低渗透油藏的渗流机理.相比而言,低渗透油藏的渗流机理缺乏理论性的研究.将毛细管的视渗透率代入低渗透油藏的渗流方程,分别把流速和启动压力梯度进行叠加,建立了低渗透毛管束单相渗流模型,对低渗透油藏的单相低速渗流进行了理论上的研究,合理解释了渗流曲线发生弯曲的原因.并指出如果某毛细管的启动压...     

具有分形特性的油藏渗流理论进展概述

近年来,由国外科学家在上世纪80年代创立的分形几何在诸多学科中已得到广泛应用.而今非线性分形理论逐渐被应用于油藏数值模拟中.国外科学家和油藏工程师最先在渗流力学中引入分形维数和分形指数来描述多孔介质及其孔缝的分形特征,打破了采用均质或拟均质假设处理方法近似反应裂缝型多孔介质性质的传统方法,进而产生了应用分形特性描述油藏的分形特征和非均质性的分形油藏理论.应用分形理论建立的油藏数值模型与经典模型相比,虽然分形油藏渗流模型较为复杂,但更能贴近自然、真实的油藏,能够更有效地反映实际油藏的复杂性.     

气中水含量对气藏流体相态与渗流的影响

考虑地层水的蒸发对烃类气藏生产的影响的研究较少,研究认为,从地层到地面过程中,气中水蒸汽含量的变化规律有3个阶段:近井区域的气-水两相平衡阶段;井底附近的未饱和阶段;井筒中某一点到地面的非平衡的"过饱和阶段",也就是凝析水的产生.同时考虑到由于井底附近压力的降低,地层水的再蒸发,还可能对井底附近的储层造成盐堵,从而降低其渗透率对生产造成影响.当烃类气的组分含量变大时,平衡时其饱和水蒸汽含量相对较大;考虑实际地层中水蒸汽存在时,无论从实验室还是相平衡计算的结果来看,都使凝析气的露点压力有所降低.     

固定床反应器内化学反应渗流场的基本方程组

通过对固定床反应器内气体的化学反应过程、渗流流动过程、传热传质过程的分析与耦合，得到化学反应渗流场的基本方程组，详细推导了带有化学反应的渗流流动的能量方程，并对能量方程中各项进行说明，以氨的合成反应为例，写出了化学动力学各方程的具体形式。     

低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程

已有的煤层气渗流研究基于达西定律,而实验表明低渗透介质气体渗流为非线性流。采用实验、理论与计算相结合的方法建立低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程。实验结果表明,低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流曲线是从较低压力梯度下的凹形曲线至较高压力梯度下的直线,是连续变化的曲线,直线延长线不通过坐标原点,存在拟启动压力梯度。根据该普遍特征,建立了非线性渗流运动方程。其参数量纲与物理意义清楚,运动方程计算的理论曲线与实验结果吻合很好,达西定律是运动方程的特例,运动方程可运用于低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流理论及开发计算研究。     

多孔介质中低速气体的非线性渗流

在多孔介质中 ,通过对低速渗流气体的摩阻系数 f与雷诺数Re的实验关系分析得出 ,随着雷诺数减小 ,气体的渗流规律表现出由遵从达西线性关系连续转变为非线性关系 ,其转变所对应的雷诺数 Rec =(1.0 ～ 4.4)× 10 -4 。由动力学分析可知 ,低速渗流气体出现的非线性现象是由气体分子与孔隙壁的作用引起 ,并给出了相应条件下渗流速度V与压力梯度Δp/ΔL的关系     

现代油藏渗流力学的新发展

从石油渗流的非达西状况的基本规律和分形科学两个方面 ,研究了渗流力学中的非有序问题 ,对现代油藏渗流力学的新发展进行了论述 ,提出油藏渗流力学理论在其它横断学科中将有更广泛的应用     

轴向流固定床反应器内渗流问题的数值计算

根据轴向流固定床反应器内混合气体的流动特性，建立可压缩流体的渗流基本方程组，并采用半人工瞬变法，对轴向流固定床反应器内通过多孔介质的流动问题进行数值计算．     

低渗透压裂井网两相渗流分析

依据低渗透油田压裂开发过程中流体在不同流动区域内的不同流动特征建立了基质渗流区、裂缝控制区及裂缝的三区物理模型.建立了三区耦合理论模型:基质渗流区内依据平面径向非定常渗流规律建立了考虑启动压力梯度的非达西渗流模型;裂缝控制区内依据扰动椭圆建立了基质-裂缝耦合的椭圆渗流模型;裂缝内依据二项式渗流模型建立了高速非线性流动模型,推导出了低渗透油藏不同压裂井网两相渗流数学模型.试验区不同压裂井网开发效果分析表明:菱形反九点井网的开发效果最佳,其次是矩形井网、正反九点井网,正五点井网开发效果最差.     

低渗储层非线性相渗规律研究

矿场试验和实验表明低渗油藏流体渗流不再符合Darcy公式而是存在明显的非线性,这种非线性效应对单相、多相流体的流动均产生影响.从非线性渗流的形成机理出发,利用恒速压汞技术确立低渗储层喉道分布密度函数,在此基础上,根据毛管模型与边界层理论,建立了低渗储层非线性相渗模型,并结合大庆油田某区块进行了分析研究.结果表明,在非线性渗流压力梯度范围内,地层中压力梯度的增加,储层绝对渗透率逐渐增加、水相渗透率逐渐降低,油相渗透率逐渐升高,油井含水率上升速度降低.     

等效连续介质模型在低渗透油藏的适应性分析

形成裂缝网络的裂缝性油气藏可用Kazemi模型、Warren-Root模型和De Swaan模型进行描述,而没有形成裂缝网络的局部裂缝发育油藏就不适合应用这3种模型.针对低渗透油藏存在的局部裂缝特征,利用平行板理论、张量原理和等值渗流阻力原理,建立了裂缝区的等效连续介质模型,在等效连续介质模型的基础上,建立了低渗透油藏三维数值模型,并用黑油模拟程序进行实例计算.研究结果表明:等效连续介质模型可以应用到具有局部裂缝的低渗透油藏数值模拟和动态预测中.