具有启动压力梯度的油水两相渗流理论与开发指标计算方法

现有的油水两相渗流理论和注水开发指标计算方法是基于达西定律的，而低渗油层和某些稠油油层的渗流不符合达西定律，存在启动压力梯度。鉴于此，建立了具有启动压力梯度的油水两相渗流数学模型，推导出了其分流量方程、等饱和度面推进速度方程、水驱油前缘饱和度和位置计算公式，进而研究了具有启动压力梯度的注水开发指标计算方法，导出了井排见水前后开发指标计算公式（中高渗油层达西流情形下的注水开发指标的计算是其特例），并进行了实例分析。结果表明：启动压力梯度对低渗油田注水开发指标有较大的影响，见水前产油量按达西流计算，随时间增大而递增，按非达西流计算则随时间增大而递减；按达西流计算的初始产油量、见水后产油量及产液量均比按非达西流计算的高。建立的计算方法为低渗油田注水开发指标计算提供了理论依据，对于宾厄姆型稠油油田注水开发的理论及计算的研究也很有意义。图４参９（陈志宏摘）     

低渗透砂岩油藏注水开发见效研究

油田注水开发的理论通常是基于达西定律,渗流规律研究及实践表明：低渗油层不遵循达西定律,存在启动压力。本文利用新的渗流方程导出确定采井距及预测注水见效时间计算公式,进行实例分析。结果表明：该方法计算结果同实际吻合,为低渗透油田的开发指标确定提供参考。     

启动压力梯度对低渗油田注水开发的影响

目前油田注水开发理论是基于达西定律，但低渗油层的渗流规律研究及开发实践表明，其渗流不符合达西定律，存在启动压力梯度。考虑启动压力梯度时在等流量条件下的低渗油田注水开发指标计算方法，导出了井排见水前后开发指标计算公式，并进行实例分析，结果表明：启动压力梯度对注水开发指标有较大的影响。这个结果，为低渗油田注水开发计算提供了理论依据，对于宾厄姆型稠油油田注水开发的理论及计算的研究也是很有意义的。中高渗油     

垂直裂缝井两相非达西椭圆渗流特征线解、差分解及开发指标计算方法

水力压裂能使油井周围地层形成对称的垂直裂缝面,是有效的增产措施。垂直裂缝井采液时诱发地层中的平面二维椭圆渗流,形成以裂缝端点为焦点的共轭等压椭圆和双曲线流线族。基于扰动椭圆的概念和等价的发展矩形的思想,建立了具有启动压力梯度的油水两相非达西椭圆二维渗流数学模型。这种模型属于具有活动边界的非线性问题,分别用特征线法和有限差分法求解,得到了含水饱和度分布和活动边界的变化规律。还基于非活塞驱替理论,导出垂直裂缝井注水水开发低渗透油田时的产油量、压差及井排见水时间的计算公式,并进行实例计算分析,认为在此情况下,启动压力梯度和注入率对含水率、含水上升速率、含水饱和度分布、活动边界变化规律影响较大,对产油量、压差随时间变化规律及井排见水时间的影响也较大;还认为,低渗透非达西流条件下存在可获得最经济开发指标的最佳注入率。为垂直裂缝井注水开发低渗透油田的研究提供了数值模拟的模型和动态分析及预测的理论依据。图4表1参8(王孝陵摘)     

大庆外围低渗透裂缝性油层剩余油预测方法

大庆外围扶杨油层受成岩作用影响,储层随埋藏深度的增加物性变差。在低渗透多重介质中,受启动压力梯度和部分区块裂缝的影响,存在注采井距过大而形成的井网控制不住Ⅱ型剩余油和裂缝干扰而形成的平面干扰Ⅱ型剩余油。利用坐标转换将天然裂缝性油层转化为等效各向同性油层,建立基于裂缝及非达西的油水两相渗流方程;基于流管法油水两相前缘推进理论,通过单管前缘推进方程可计算某一时间的含水率导数和含水饱和度,同时建立产量与时间关系。结合油田实际井网形式和裂缝发育状况,建立了不同渗透率级别和井网形式的渗流模板,形成了大庆外围低渗透裂缝性油层剩余油快速预测方法,可以快速量化不同类型剩余油。     

低渗透油藏油水两相非线性渗流规律

随着低渗透油气藏的开发,有关启动压力梯度和应力敏感的渗流问题逐渐得到了广泛关注.针对目前低渗透油水两相渗流压力分布规律研究较少以及油水两相产量计算不准确等问题,充分考虑水驱前缘突破油井后,含水饱和度沿油藏径向不均匀分布,建立了考虑启动压力梯度和应力敏感的油水两相径向稳定渗流模型,推导出了压力分布和产量方程.计算结果表明:在低渗透油水两相油藏中,地层压降随启动压力梯度的增大而增大,随应力敏感系数的增大而减小;油井产量随启动压力梯度和应力敏感的增大而降低.研究结果为低渗透油水两相油藏的开发提供了理论基础.     

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）     

低渗透油层非达西渗流单井产能计算

低渗透油层渗流阻力大,存在启动压力梯度,常规的单井产能计算方法难以适用于低渗透油层油井。合理计算和评价低渗透油层油井产能,科学分析产能的影响因素,对于提高低渗透油层开发效果具有重要意义。运用渗流理论,根据低渗透油层的渗流物理特征,考虑非达西渗流特征,结合计算机辅助计算,推导了低渗透油层平面径向流和一源一汇注采井之间压力分布及产能计算公式,分析了压力分布特征及产能影响因素。由于低渗透油藏油井大部分压裂求产和投产,因此利用坐标变换方法推导了低渗透油藏直井、压裂直井的单井产能公式。产能公式可对低渗透油藏油井产能进行定量评价和影响因素分析,为提高单井产能及油田开发效果提供理论依据。     

特低渗透油藏非线性渗流模型

启动压力梯度和介质变形是油气在低渗透、特低渗透储集层中渗流规律偏离达西定律的主要原因。基于介质变形、启动压力梯度特征物理模拟实验,定义了新的应力敏感系数,分析了应力敏感系数和启动压力梯度（单相和油水两相条件下）的变化规律。建立了考虑启动压力梯度和介质变形的特低渗透油藏单相和油水两相非线性渗流数学模型,对于单相渗流,给出了定产量、变产量和定流压条件下模型的解;对油水两相非活塞驱替,给出了分流量方程、油水前缘位置方程及压力、产量方程,并给出了求解方法。模型的油藏工程应用表明：低渗透油藏产能递减速度高于中高渗油藏;渗流速度比较小时,非线性因素对油水两相渗流影响显著。利用该模型,还可确定油田的合理注采井距。图9参15     

考虑启动压力梯度的相对渗透率计算

低渗透油气层由于存在启动压力梯度，渗流规律不符合达西定律，而现今实验室处理相对渗透率曲线的JBN方法是建立在达西定律基础上的，没有考虑启动压力梯度的影响。为解决非稳态实验中对低渗透岩心的数据处理问题，在低渗透非达西渗流理论的基础上，推导了考虑启动压力梯度的油水相对渗透率计算公式，当启动压力梯度为零时，该公式与JBN计算公式相同，可以看作是JBN方法的推广。与JBN方法相比，考虑启动压力梯度后得出的油、水相对渗透率都是偏小，可以看出JBN公式对低渗透储层并不适用。考虑了启动压力梯度的影响后，得出的相对渗透率曲线更符合低渗透岩心的真实驱替过程，所以更有利于油气藏工程中的计算。     

启动压力梯度对低渗透油藏微观渗流及开发动态的影响

基于广义达西定律,考虑启动压力梯度影响,建立了渗透率各向异性低渗透油水两相渗流模型,并基于虚位移原理开发了有限元程序,以大庆油区苏仁诺尔油田苏301断块矩形五点线性注采井网为例,分析了启动压力梯度对低渗透油藏微观渗流和宏观开发动态的影响。结果表明:受启动压力梯度的影响,低渗透油藏内渗流速度变化存在显著的延迟效应,渗流速度呈阶梯状变化;启动压力梯度越小,油井初期产油量越高,但后期含水率上升速度越快,油井后期产油量降低幅度越显著;启动压力梯度越大,油藏采出程度越低,且随着生产时间增长,对采出程度影响越显著。     

考虑多因素的低渗油藏水平井注采井距

为改善低渗透油藏开发中直井注入压力较高、注水效果较差的情况,利用水平井注水开发低渗油藏。前人推导的方程中没有同时考虑启动压力梯度、水平井段压降和油水两相渗流,但是在低渗油藏实际开发中,这3个因素都不能忽略。结合前人研究成果,推导出具有启动压力梯度、水平井段压降和油水两相渗流因素的井距计算方法。通过对比分析和实例计算,与前人公式的计算结果相比,同时考虑这3个因素的方程计算合理井距有所减小,更符合实际情况。     

宝浪油田低渗透油藏水驱渗流特征实验研究

方法根据宝浪油田地质特征,选取有代表性的样品实验研究了宝浪油田低孔、低渗油藏水驱油渗流特征。目的验证宝浪油田水驱油的渗流特征,据此提出其油田注水开发过程中应注意的问题。结果宝浪油田低孔、低渗油藏渗流特征具有低速非达西渗流的启动压力梯度和临界压力梯度较高、束缚水饱和度较高、残余油饱和度较低、残余油状态的相对渗透率较高、两相流动区间较宽的特点;相渗曲线类型多,其中水相相渗曲线形态以直线为主;水驱压力梯度、注入水水质、孔隙结构对油水渗流及水驱油效率有重要影响。结论宝浪油田无水期驱油效率和最终驱油效率高。为了获得较理想的水驱油效果,必须对油层进行改造;在注水开发时要严把注水水质关,在开发部署上应尽量延长无水采油期     

有限差分法在低渗油藏数值模拟中的应用

在低渗透油藏中存在着启动压力梯度,其渗流不再符合达西定律。本文考虑启动压力梯度及毛管力的影响,建立径向水驱油两相渗流微分方程,并利有限差分法进行数值模拟。对于低渗油藏由于启动压力梯度及毛管力的作用,不仅增大了原油的开采难度,而且降低了原油的最终采收率。因此,低渗透油藏强化注水以扩大生产压差,从而改善开发效果。     

特低渗透油藏启动压力梯度对开发指标影响剖析

本文从流体在低渗透多孔介质渗流机理出发，分析了其渗流规律一非达西渗流，通过室内试验表述了非达西渗流启动压力梯度与地层平均渗透率的关系，根据建立的启动压力数值模型，研究了启动压力梯度对低渗透油田开发指标的影响，为经济有效的开发低渗透油田提供理论指导。     

排状交错水平井井网面积波及效率研究

根据低渗透油藏排状交错水平井井网注水开发特点,在流管模型和Beckley-Leverett 方程的基础上, 从理论上推导了考虑启动压力梯度的排状交错水平井井网面积波及效率和油井见水时间的计算公式,解 决了低速非达西渗流的面积及效率理论计算问题和生产井见水时间的确定问题。理论推导计算结果与油 田现场实际情况基本一致,表明该方法科学、合理,可用于定量表征排状交替水平井井网条件下储层的动 用程度,为低渗透油藏开发设计和评价提供理论依据。     

水平井注水开发低渗油田的开发指标计算方法与动态分析

用两相非达西椭球三维渗流数学模型导出了水平井注水开发低渗油田的产油量、压差计算公式。以实例计算分析时，得出了产油量及压差随时间变化的规律，并分别讨论了启动压力梯度和注入率对开发指标的影响．     

考虑启动压力梯度的油水两相渗流压力分布

针对目前低渗透油水两相油藏渗流压力分布规律研究较少,且未考虑含水饱和度沿径向不均匀分布等问题,在充分考虑到水驱前缘突破油井后,含水饱和度沿油藏径向不均匀分布的情况下,建立了考虑启动压力梯度的油水两相径向稳定渗流模型,并推导出了压力分布方程。利用实验数据,结合径向Buckley-Leverett方程获得油水两相启动压力梯度以及两相流度与径向距离r的函数关系,代入到求解的压力分布方程中求出该油藏的最终压力分布,并结合实例进行计算。     

低渗透油田建立有效驱替压力系统研究

启动压力规律和渗流理论研究表明，只有当驱替压力梯度完全克服油层启动压力梯度时，注采关系才能建立，因此克服低渗透油层启动压力梯度的最小驱替压力梯度所对应的注采井距，即是注水井和生产井之间能够建立有效驱替的最大注采井距。根据低渗透油田油气渗流理论推导出不等产量的注水井和生产井之间驱替压力梯度的分布表达式，可以反映出注水井与生产井之间的压力分布情况。模拟计算表明，若将该成果应用于低渗透注水开发油田将会明显改善开发效果。     

一个新的描述低渗透油藏油水两相渗流启动压力梯度的公式

采用压差-流量法确定低渗透油藏岩心的启动压力梯度,拟合回归得到启动压力梯度与气测渗透率的幂函数关系式。试验结果表明,由单相流试验拟合得到的启动压力梯度不能真实反映油水两相渗流时的启动压力梯度。在描述低渗透油藏两相渗流启动压力梯度时,应考虑相对渗透率的影响,而相对渗透率是含水饱和度的函数,建立了低渗透油藏两相渗流启动压力梯度与含水饱和度的幂函数关系式。根据该关系式计算了合理注采井距,与矿场真实井距符合较好。