考虑变启动压降的低渗气藏压裂井产能分析

低渗气藏进行压裂改造才具有工业产能.气体在低渗透储层中渗流时一般受到启动压力梯度的影响,基于保角变换原理,将低渗气藏压裂并的复杂渗流问题转化为简单的单向流问题,从考虑启动压力梯度影响的低渗气藏非达西稳定渗流微分方程出发,推导了启动压降的表达式,分析得出启动压降并非常数,而与地层压力的分布有关,最终利用定积分的近似解法解出启动压降,从而得到考虑变启动压降的低渗气藏压裂井的产能方程,利用该方程分析认为启动压力梯度对产能的影响不可忽略.经现场实例应用表明,提出的新产能方程具有使用价值.图5表1参10     

考虑启动压力梯度的低渗透气藏压裂井产能分析

低渗透气藏中的多数井自然产能都很低,需要进行压裂改造后才具有生产能力。同时,气体在该类气藏中的渗流一般为存在启动压力梯度影响的非达西渗流。为此,根据保角变换原理,将带垂直裂缝的气井渗流问题,转化为易于求解的单向渗流问题;然后基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑低渗透气藏中启动压力梯度存在的影响,推导得到了低渗透气藏中垂直裂缝井的产能计算公式;在此基础上,绘制分析了理论产能曲线,并用现场实例进行了验证。结果表明:启动压力梯度会影响低渗透气藏压裂井产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度的增加而降低。该方法简单实用,便于现场应用。     

低渗透气藏压裂井不稳定产能分析

低渗透气藏中大多数气井自然产能较低,需要实施压裂改造措施后才可获得经济开发.同时,这类储层中往往具有较高的束缚水饱和度,气体渗流时一般不遵循达两定律,而是存在启动压力梯度影响的低速非达西渗流.为此,建立并求解了低渗透气藏考虑启动压力梯度影响的有限导流垂直裂缝井不稳定渗流的数学模型,绘制并分析了不稳定产能典型曲线.分析结果表明:随着生产时间增长,启动压力梯度对气井产量影响显著,启动压力梯度越大,气井的产量下降就越快.裂缝导流能力和表皮效应均对压裂气井初期产能影响显著.导流能力越大,压裂气井的产量就越高.随着裂缝导流能力的增加,气井的增产幅度不断降低.表皮效应越严重,裂缝气井的产量就越低.这对深入认识低渗透气藏有限导流垂直裂缝井的生产动态具有重要意义.     

低渗透气藏非达西渗流三项式产能方程的建立

低渗透气藏由于存在启动压力梯度,气体的渗流不再符合达西定律。考虑启动压力梯度影响,从气体多孔介质渗流力学理论出发,基于低渗透气藏非达西低速稳定渗流微分方程,建立了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏三项式产能方程,并提出了求解方法。通过某气藏的实际资料计算结果表明提出的方法切实可行,计算结果可靠。     

非线性渗流地层水平气井二项式产能方程

水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,而低渗透气藏存在着启动压力梯度效应以及高速非达西渗流时的紊流效应。通过建立和求解包含水平气井井身结构参数、近井区高速非达西渗流条件下气体紊流因素以及启动压力梯度效应的水平气井渗流模型,推导出描述水平气井产能的二项式产能方程。在此基础上,依据理论推导和计算,对水平气井和直井的产能进行对比,研究启动压力梯度以及非达西渗流对水平气井产能的影响。结果表明启动压力梯度对水平气井产量影响呈一线性下降关系,非达西流动引起水平气井产能的降低,并且非达西流动对水平井的影响小于对直井的影响。     

渗透异常高压气藏典型井的数值模拟

低渗透异常高压气藏是一类特殊的气蘸,气体渗流除滑脱效应外,还要受到启动压力梯度、介质变形等因素的影响,从而导致气体在储层中的渗流为偏离达西规律的非线性流动.到目前为止还没有一套可靠的描述该类气藏动态预测的模型和方法,运用常规的气藏工程手段和气藏模拟技术往往难以正确认识其开发规律,导致开发效果不理想.在分析了启动压力梯度、介质变形对低渗透异常高压气藏渗流影响的基础上,建立了针对低渗透异常高压气藏的三维气、水两相非线性渗流数学模型.该模型还考虑了多种非线性渗流对气藏开发动态的影响.利用该模型对四川某低渗透异常高压气藏的典型井进行了生产历史拟合及模拟预测方案设计,为该气藏设计了一套开发首选方案.该研究实现了对低渗透异常高压气藏开发的定量动态预测,对气藏的高效开发具有指导意义.     

低渗透气藏压裂井产能公式推导与分析

低渗透气藏一般具有极低的孔隙度和基质渗透率,受滑脱效应和启动压力梯度的影响更为突出。为了更精确地预测低渗透气藏的产能,指导低渗透气藏的合理有效开发,有必要弄清滑脱效应和启动压力梯度对低渗透气井产能的影响大小。针对低渗透气藏特征,基于非达西渗流理论,根据保角交换原理,推导了考虑启动压力梯度、滑脱效应和人工压裂影响的低渗透气井产能方程。分析了不同启动压力梯度和滑脱效应下各流入动态曲线,以及不同的基质渗透率下滑脱效应对气井产能的影响大小。结果表明：随着启动压力梯度的增加,压裂气井产量下降,但下降不明显;随着滑脱系数的增加,压裂气井产量增大;井底流压越低,气井产量随滑脱系数的增加变化越明显;气藏的基质渗透率越低,滑脱效应的变化对气井产能的影响越大。因此,对于特低渗气藏,在低压情况下,滑脱效应的影响不可忽略。     

低渗透气藏压裂井三项式方程推导及应用

低渗透气藏压裂前自然产能很低或基本无产能，压裂是低渗透气藏增产和保持经济开采的重要措施。传统的二项式产能方程只能描述高速非达西渗流，对于这种低渗压裂井，地层的低渗透性和裂缝的高导流能力使得其渗流规律已经和压裂前大不一样，二项式产能方程已无法描述气井的生产状况，必须建立新的产能方程。文章从渗流力学基本理论出发，建立了低渗透气藏压裂井三项式产能方程。该模型全面考虑低渗透气藏压裂井的低速非达西渗流和高速非达西渗流的影响，得出了低渗透气藏压裂井渗流阻力由三部分组成，即启动压力阻力、粘滞阻力、惯性阻力，三者同时存在使得渗流阻力加大，并提出了低渗压裂井产能预测方法，能够更精确地确定渗流阻力系数和合理产量等重要参数，为科学合理开发低渗透气藏提供了理论依据。     

低渗透异常高压气藏典型井的数值模拟

低渗透异常高压气藏是一类特殊的气藏,气体渗流除滑脱效应外,还要受到启动压力梯度、介质变形等因素的影响,从而导致气体在储层中的渗流为偏离达西规律的非线性流动。到目前为止还没有一套可靠的描述该类气藏动态预测的模型和方法,运用常规的气藏工程手段和气藏模拟技术往往难以正确认识其开发规律,导致开发效果不理想。在分析了启动压力梯度、介质变形对低渗透异常高压气藏渗流影响的基础上,建立了针对低渗透异常高压气藏的三维气、水两相非线性渗流数学模型。该模型还考虑了多种非线性渗流对气藏开发动态〖JP2〗的影响。利用该模型对四川某低渗透异常高压气藏的典型井进行了生产历史拟合及模拟预测方案设计,为该气藏设计了一套开发首选方案。该研究实现了对低渗透异常高压气藏开发的定量动态预测,对气藏的高效开发具有指导意义。     

低渗透应力敏感气藏压裂井产能分析

应用保角变换原理,将平面垂直裂缝气井的渗流问题转化为易于求解的一维带状渗流问题。基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑启动压力梯度和渗透率应力敏感性的影响,推导得到低渗透应力敏感气藏中垂直裂缝井的产能公式,并简化得到低压、高压条件下的产量公式。用现场数据对公式进行验证,并绘制分析了理论产能曲线。结果表明:启动压力梯度和应力敏感性会影响压裂井的产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度或者应力敏感性的增加而降低;当气井高产时,必须考虑非达西渗流效应。     

非线性渗流复合气藏气井产能新方程分析

针对低渗透气藏的特征,推导建立了低渗透气藏气井产能预测模型,包括远井区考虑启动压力梯度和滑脱效应的气井产能方程,以及近井区考虑高速非达西效应的气井产能方程。研究结果表明:启动压力梯度和高速非达西效应使气井产能下降,启动压力梯度对气井产量的影响呈近似下降的趋势;增产措施和滑脱效应都使气井产能增加,滑脱效应对气井产量的影响呈近似上升的趋势,而增产措施中,某种意义上说明,相比增加缝宽,增加缝长更重要;在高流压阶段,启动压力梯度对气井产能的影响显著,而在低流压阶段,高速非达西效应和滑脱效应对气井产能的影响明显增强。     

考虑非达西效应的低渗气藏压裂井产能分析

相应研究表明,气体渗流特征受到启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感等因素影响,针对这些特征,基于非达西渗流理论,应用保角变换方法并引入新的拟压力形式,推导了考虑气体上述因素共同作用下的低渗气藏无限导流垂直裂缝井产能方程。结果表明:启动压力梯度效应对低渗气藏中无限导流垂直裂缝井的产量影响较小;在高流压阶段,产量受滑脱效应和应力敏感效应影响并不明显;而在低流压阶段,随着滑脱因子增大,裂缝井产量越来越高,而随着应力敏感系数的增大,裂缝井产量越来越低。     

致密气藏不对称裂缝偏心直井半解析模型及其渗流特征

针对致密气藏不对称裂缝偏心直井渗流问题,根据质量守恒方程建立了不对称裂缝偏心直井数学模型。采用拉普拉斯变换和数值离散方法,得到拉普拉斯空间偏心直井的井底拟压力;利用Stehfest数值反演方法,获得压力和产量分布,并讨论了裂缝角度、裂缝无因次导流能力和偏心距对井底拟压力和产量的影响。借助Saphir试井分析软件,建立了气井的数值模型并进行数值离散计算,将计算结果与半解析解进行对比,验证了数学模型的正确性。同时,根据无因次井底拟压力变化特征,将偏心直井流体流动划分为储集层与裂缝双线性流阶段、储集层线性流阶段、裂缝椭圆流阶段、平面径向流阶段、距离裂缝较近边界控制流阶段和圆形封闭边界控制流阶段。     

非线性渗流下低渗气藏压裂井产能评价

气体渗流受启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等多个因素影响,以前的研究没有综合考虑以上因素。针对低渗气藏渗流特征,根据气井压裂后气体渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,建立了综合考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等因素的低渗气藏有限导流垂直裂缝井产能预测模型,并利用该模型分析了启动压力梯度、滑脱效应、渗透率变形系数、地层污染等对低渗气藏压裂井产能的影响。研究表明:随着启动压力梯度和应力敏感的增大,气井产能呈近线性下降趋势,其中应力敏感的影响程度更大;随滑脱效应的增大,气井产能呈近线性上升趋势;在低渗气藏压裂参数设计中,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力更重要,一定裂缝长度下存在一个最佳的裂缝导流能力;污染带半径增大和污染带渗透率降低都可使气井产能下降,下降幅度随着污染带半径增大和污染带渗透率降低而增大。      

非线性渗流对异常高压气藏产能的影响

异常高压低渗透气藏的开发过程除受到应力敏感效应的影响外,还受到启动压力梯度的影响。针对 这种气藏的特殊渗流特征,推导了考虑应力敏感效应、启动压力梯度和同时考虑二者的渗流微分方程,并 以某异常高压低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对异常高压低渗透气藏产能的影 响。研究结果表明,应力敏感效应和启动压力梯度对异常高压低渗透气藏的开发效果有显著影响,考虑应 力敏感效应和启动压力梯度的异常高压低渗透气藏渗流微分方程对研究此类气藏的渗流特征具有一定 的指导意义。     

低渗透变形介质气藏数值模拟

气田开发实践 和室内实验表明,低渗透气藏岩石孔隙喉道狭窄、连通性差、渗透率较低,加之气液固相间表面吸附力的作用等原因,在低渗透气藏中存在启动压力梯度;随着气藏的开发,储集层岩石的变形对渗透率的影响很大。常规气藏数值模拟技术基于线性的达西定律,无法对启动压力梯度和介质变形的情况予以准确描述。基于前人的研究成果,建立了一个考虑启动压力梯度和介质变形的气藏非线性渗流的数学模型,最后给出了计算实例。结果表明,启动压力梯度和介质变形对气藏开发动态有重要影响。     

页岩气多重复合模型流动规律研究

气体在页岩储层中运移受解吸、扩散及渗流多种机制共同作用,同时也受储层的应力敏感效应等因素影响。综合考虑解吸、扩散及应力敏感效应,基于线性流模型,构建了符合页岩储层改造特点及流体渗流特征的分段压裂水平井多重复合流动模型。利用Laplace变换和Stehfest数值反演,得到封闭边界定产量下无因次井底拟压力和无因次产量半解析解。研究了页岩气在基质-微裂缝-压裂缝多重孔隙介质的复合流动,认识流体特性参数与压裂缝网参数对产气量的影响规律,并利用北美页岩气井生产数据进行拟合,验证了模型可靠性。研究结果表明：吸附气的解吸扩散使井底压力响应曲线出现明显“下凹”阶段;解吸系数增大,解吸气量越大,气井日产气量越高;窜流系数越大,基质与裂缝间的流体交换时间越早,但持续时间越短;压裂改造体积大,储层流体流动性强,但存在最优值;对比拟合结果,考虑改造带宽有限性更符合矿场实际。研究结果旨在为页岩储层分段压裂水平井多重复合流动规律研究提供理论基础。     

致密油多级压裂水平井流-固全耦合产能数值模拟

基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性.对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致密油井生产过程中近人工裂缝区域储集层物性大幅度降低,其中人工裂缝开度和人工裂缝导流能力损失幅度分别达...     

低渗砂岩气藏开发中的压敏效应问题

利用弹性力学、渗流力学理论建立了毛细管受压模型,推导出了渗透率与有效压力之间的本构关系式。通过室内模拟实验,证明该关系式与实验结果非常吻合;同时结合气井的生产参数,利用推导出的考虑压敏效应的低渗砂岩气藏的产能公式,预测了降压生产时气井产气量的变化情况。从考虑压敏效应的流入动态曲线可以看出：当有效压力较低时,流入动态曲线的形态与常规流入动态曲线的形态接近,随着有效压力的增大,曲线逐渐地表现出一个明显的拐点,井底流压以此拐点为临界点,当井底流压大于此临界点值时,流量随着井底流压的降低而增大;但当井底流压小于此临界点值时,流量不在随着井底流压的降低而增大,甚至出现急剧的下降现象。由此可见,压敏效应对气井开发效果有一定程度的影响,拐点的井底流压即是合理开采气藏的临界井底流压。因此,在实际生产中,应找出临界井底流压,建立合理的生产制度,避免因压力下降过快而造成储层伤害。     

双重介质有限导流垂直裂缝井压力动态分析

低渗透双重介质地层压裂后可形成有限导流垂直裂缝。结合沃伦-鲁特模型,利用质量守恒和椭圆流法建立了双重介质油藏椭圆流新模型,求得在拉普拉斯空间的井底压力表达式,并对井底压力动态的主要影响因素进行了分析。研究表明,其压力动态最显著的影响因素是井筒储集系数、裂缝表皮系数和无因次导流能力,井筒储集系数还极大地影响基岩向裂缝窜流出现的时间,并对碳酸盐岩油藏一口垂直裂缝井进行了实例解释。