低速非线性渗流试井分析理论研究

低渗透油气藏存在不符合达西定律的渗流，从大量实验和产生低速非达西渗流的影响因素分析，低渗透油气藏确定存在启动压力。鉴于此，提出了准确描述含启动压力梯度非达西渗流的试井分析数学模型及模型的解，研究制作了非达西渗流的内、外边界条件下的典型样板曲线，该样板曲线对试井分析解释提供了可靠的帮助，为正确认识和研究低渗透油气藏的特殊规律提供了一个好的方法。     

动边界层状低渗透油藏试井分析

低渗透油气藏中常出现低速非达西渗流。对于层状低渗油气藏,层间非均质性一般较强,考虑非均质性的影响,可以把层状油藏的渗透区域看作双渗透油藏。充分考虑启动压力梯度与动边界的影响,建立微可压缩双渗透油藏低速非达西渗流有效井径试井的数学模型,求出其数值解,绘制有界油藏定压条件下层间储容比和层间窜流系数影响的典型试井曲线,对动边界的传播规律进行分析。本文方法可用于其它油藏类型(如双重介质等)试井分析图版的创建。     

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文章从低渗透油气藏中流体低渗流速度特征入手，通过引入启动压差概念，建立了能描述低渗透油气藏中流体低速非达西渗流的渗流微分方程和考虑井筒储集、表皮效应的低速非达西渗流DST段塞流试井模型，并结合适当的地质模型、内（外）边界条件，构成了低速非达西渗流定解问题。通过对其求解，从试井解释的角度上得出新型样板曲线，这进一步丰富了对低渗透油气藏的认识。在进行DST测试时，启动压差的影响将会导致续流时间延长，增加解释的难度；其试井导数曲线后期上翘，不能简单认为是边界反映，要结合地质及生产实际情况做细致分析才能得出结论，这有效地解决了过去遇到的压力导数曲线上翘而解释边界距离太近的疑难问题。此外，采用低速非达西渗流模型可解释为何在低渗层中刚开井投产时无产量，而经过一段时间后才有产量的现象。     

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在低渗透油气藏中，油气藏流体的流动一般不遵循达西定律，而是低速非达西流。水力压裂已成为开发低渗透油气藏的较为常用且相当有效的增产措施，试井在分析压裂井动态方面有其独特的作用。文章针对低渗透油气藏中的低速非达西流，从渗流力学基本理论出发，在总结、继承前人成果的基础上，给出了低速非达西流下考虑表皮和井筒存储效应的有限导流垂直裂缝井三线性流动试井分析模型，用积分变换的方法求得了该模型的Laplace空间解，并利用Stehfest方法对此解进行了数值反演，作出了考虑表皮和井筒存储效应、不考虑表皮和井筒存储效应以及不同启动压力梯度下的模型的试井分析曲线。文章对上述典型曲线进行了特征分析，在考虑井储和表皮效应的情况下，对现场实例进行了拟合分析，拟合效果较好。     

低速非达西渗流试井模型的一种新的求解方法

流体流动边界不断向外扩展是低速非达西渗流压力降落试井模型的特点。针对这种情况，建立了基于低速非达西渗流规律的固定边界试井模型，并用幂级数求解法求得模型的解析解，在计算压力降落试井标准曲线时，根据流体从静止到流动所需的启动压差确定不同时刻对应的流动区域半径，再用固定边界模型解析解计算井底压力与时间的对应关系，以此作为动边界模型试井曲线的一种数值逼近。应用这种特殊求解方法进行分析计算，发现了低速非达西渗流试井模型的一些重要动态特征。     

双重介质油藏低速非达西渗流封闭外边界试井模型

已有的研究表明低渗透油藏存在低速非达西渗流机理.针对低渗透双重介质油藏,在低速非达西渗流条件下建立了考虑启动压力梯度、表皮效应、井筒存储效应和封闭外边界的试井理论模型,应用Laplace变换方法求解得到了该模型在Laplace空间的解,采用Stehfest方法对该解进行了数值反演,绘制了封闭外边界条件下的井底压力理论图版,讨论了启动压力梯度、边界距离等参数对理论图版的影响规律.研究表明:由于启动压力梯度的存在,使得理论图版中的导数曲线在后期出现上翘现象,其上翘幅度随启动压力梯度的增大而增大.理论图版可用于低渗透双重介质油藏试井资料的分析和解释.     

低渗储层特殊渗流机理和低渗透气井动态特征探讨

本文针对低渗储层气体低速非达西渗流机理这一前沿课题,介绍了开展实际低渗岩样特殊渗流实验的结果和认识,探讨了低渗岩石气体低速非达西渗流的物理实质和一般规律,认识到了含水状态下岩样渗流偏离达西定律的现象并可以用"启动压差"和"临界压力梯度"两个参数来描述.在实验研究基础上建立了描述气体低速非达西渗流的数学模型,采用幂级数解法求得低渗储层气体低速非达西渗流模型繁荣通解.在此基础上通过大量的计算和分析理论曲线,提出了低渗气井不稳定试井曲线的后期段连续上翘的原因在于气体低速非达西渗流的新观点.文章最后介绍了上述研究成果在四川低渗气井试井分析中的应用实例,对低渗气井的试井分析具有一定指导作用.     

单一介质、双重介质中非定常非达西低速渗流问题

本文建立了单一介质、双重介质非定常非达西低速渗流的数学模型。用拉氏变换求出了单一介质、双重介质非定常非达西低速渗流无穷大地层的解及其长时渐近解。在求解过程中,拉氏空间的特解用格林函数表示。用有限积分交换与拉氏交换求得了单一介质、双重介质非定常非达西低速渗流有界地层的解。从长时渐近解可知,当起始压力梯度λ_B较大时,即非达西低速渗流参数D较大时,非达西低速渗流的压力曲线呈凹型,没有直线段。D越大,压力曲线越上凹。     

低渗气藏考虑非线性渗流特征的稳态产能方程

低渗、致密砂岩气藏已逐渐成为勘探开发的热点，其储层特征和高含水特点导致了渗流机理不同于常规气藏，主要表现为：在近井区呈现为高速非达西渗流形式；在远井区由于启动压力梯度的影响呈现低速非达西渗流形式。因此，采用常规达西渗流条件下建立的产能方程评价单井产能必然存在误差。目前针对非线性渗流机理对开发的影响已有深入研究，但建立的模型大多是复杂不稳定渗流模型，现场实际应用不方便。为了弥补现有气藏工程理论的不足，从基本渗流方程出发，建立了考虑低速非达西渗流机理的直井稳态产能方程，与实际井测试数据进行了对比，并深入分析了低速非达西渗流机理在不同条件下对产能的影响程度。     

低渗透油藏变渗透率非达西试井模型

为建立与实际非线性渗流一致的试井解释模型,在考虑低渗透油藏变渗透率渗流效应的基础上,建立了二维低渗透油藏变渗透率非达西试井模型,给出了差分方程组数值求解方法,绘制了考虑不渗透边界影响的试井典型曲线,进行了不渗透边界与低速非达西对低渗透油藏试井曲线的敏感性分析.研究结果表明,对于非达西流动情形,压力导数曲线在径向流动阶段...     

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在致密飞藏中,由于吸附水膜的影响、岩石孔隙道喉道狭窄、连通性差、渗透率极低,加之气液固相间表面吸附力的作用等原因,在低渗油藏、气藏中均存在妄动压力梯度问题,即流体在多孔介质中的流动不再符合达西定律,而是遵从低速非达西渗流规律,四川石油管理局勘探开发研究院的开发研究院的室内实验已证明了这一点。在等温、单相、层流及忽略气体９骨脱效益的的条件下,气体低速达西渗流与液体低速非达西渗汉无因次渗流无因次渗流方     

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为了解决低渗透油气藏开发中投入与产出的矛盾,满足油气田开发过程中合理开采速度和稳产期的要求,取得最大的经济开发效果,区块整体改造技术在各油气田得到了越来越广泛的应用,文章综合运用油藏工程方法,数值模拟理论,渗流力学理论,采油工程,数值计算方法等理论知识,结合采油工程的实际情况,从区块整体改造的角度出发,全面考虑低渗致密气藏低速非达西型渗流和人工压裂裂缝中高速非达西型渗流的影响,首次提出了一个新型的较完善的低渗致密气藏整体压裂模拟数学模型,并推导出数值模拟,编制了低渗致密气藏整体压裂模拟软件,为低渗致密气藏整体压裂改造方案的编制提供了强有力的工具。     

各向异性双重低渗介质中油水两相非达西渗流

建立了各向异性双重低渗介质油藏中两相非达西渗池数学模型，用有限差分法求得其解，进行了实例分析。结果表明：非达西沈使水驱前缘推进速度加快，使油井见水早；注入率越大，前缘推进速度越快，油井见水越早。注水开发这种油藏时，见水前注入率不能太大；见水后可适当增大注入率(存在一最佳注入率)，以减弱非达西流的影响，对于低渗双重介质油藏开发有重要指导意义。     

考虑变渗透率模量的异常高压气藏产能计算新方法

在异常高压气藏开发过程中,储层岩石常常表现出应力敏感特征。由于压敏储层在有效应力变化范围较大时,渗透率模量将随着有效应力的变化而变化,这样基于常渗透率模量的产能方程很难准确评价异常高压气藏的产能特征。为此,针对异常高压气藏的渗流规律,建立了考虑变渗透率模量和高速非达西效应的产能计算模型,并用Newton Raphson方法对模型进行求解。研究及实例分析结果表明：应力敏感作用会使异常高压气藏气井的产量降低,尤其是在井底流压较低时,其产量降低得更为严重;在井底流压较小时,用传统的常渗透率模量计算的产量可能会错误评价应力敏感作用对气井产量的影响;而高速非达西效应将会使异常高压气藏气井的产量降低,随着井底流压的减小,高速非达西效应使气井产量降低的程度更为严重。结论认为：在开发异常高压气藏的过程中应考虑变渗透率模量和高速非达西效应对气井产能的影响。     

分形油藏非达西低速不稳定渗流的研究

根据分形几何学并结合非达西渗流力学，建立了分形油藏低速非达西渗流的数学模型，根据拉氏变换和Stehfest数值反演求得了有限半径井的实空间解，并分析了分形参数，非达西渗流指数对压力动态的影响，研究分形油藏非达西低速不稳定的渗流的动态特征，对低渗透油田的开发具有指导意义。     

高含硫裂缝性气藏流体渗流规律研究进展

针对高含硫裂缝性气藏存在硫沉积、相态变化、吸附、扩散、非达西流动效应等复杂渗流特征以及H2S具有高腐蚀性、剧毒性的特点，从吸附和扩散理论、非达西渗流、耦合流动规律、相态理论研究、硫物化沉积规律、酸性气藏模拟发展等研究方面对国内外研究现状进行了分析和评价。提出了高含硫裂缝性气藏渗流规律研究发展方向和研究热点：采用物模和数模相结合的方法，实验研究确定高含硫裂缝气藏气-液-固运移机制、硫沉积地层伤害机理、以及测试H₂S及天然气混合物吸附特征和流体相态变化规律；理论研究建立双重介质流体相变与气-液-固耦合综合模型，研究分析硫物化沉积、非达西流动效应、气体吸附和扩散等因素对流体流动的影响。     

油水两相低速非达西渗流数值模拟

低渗透油藏存在低速非达西渗流现象，使其开发动态不同于常规油田。建立了油水两相低速非达西渗流数学模型，采用数值模拟方法研究这类油田低速非达西渗流规律。用非达西渗流和达西渗流数学模型同时模拟某低渗透油田九点法注水开发井组生产动态，非达西渗流模型模拟结果与该油田实际生产动态相吻合，而达西渗流模型模拟结果相差很大。分析模拟结果，认为：较高视启动压力梯度将降低水驱采收率，降低该压力梯度有利于改善其注水开发效果；通过压裂等措施改善油井附近地层渗透性，降低表皮系数，能减轻或消除非达西渗流的不利影响，提高油井产能，抑制含水上升速度；低渗透油田油井见水快，不完全是地层微裂缝的作用，可能是非达西渗流现象所致，在制定开发方案时应全面考虑。图５参３（陈志宏摘）     

致密储层复杂流体模型及其适用性分析

致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了渗透率预测的准确度。针对微纳米尺度的致密储层孔隙结构,详细分析了致密储层复杂流体模型的理论基础和适用范围。不同尺度孔隙空间流动参数的数值计算和对比分析结果表明,Knudsen模型适用于较低压力下微纳米孔隙中的气体流动,对于致密储层油、水等液体或稠密气体来说,Knudsen流动的影响可以忽略;Forchheimer模型适用于孔隙介质中流体速度较高的情况,当致密储层中流体流速较低时,对流动惯性项的修正基本可以忽略。流体模型理论及其适应性分析对于深入理解致密储层复杂流动现象至关重要,研究结果为致密储层渗透率技术的应用研究提供了理论基础。