低渗气藏压裂水平井渗流与井筒管流耦合模型

目前国内外压裂水平井已成为开发低渗透油气藏的重要手段,正确预测压裂水平井的产能对水平井的开发方案设计、地层及裂缝参数等敏感性分析具有重要的指导意义.应用复位势理论和势的叠加原理,考虑气体在地层中渗流和井筒内管流的耦合,根据流体力学理论和动量定理,结合气体的性质和实际气体的状态方程,建立低渗透气藏压裂水平井地层渗流与水平井筒管流耦合的渗流模型及其求解方法.结合长庆低渗气藏实际进行对比计算,结果表明:(1)水平井筒内的压力损失对压裂水平气井的生产动态有一定的影响;(2)井筒内的压力呈不均匀分布;(3)每条裂缝的产量并不相等.在此基础上还分析了井筒半径、水平段长度、裂缝条数以及管壁粗糙度等参数对井筒压力损失和压裂水平气井产能的影响,得出一些有用的结论.     

低渗气藏水平井分段压裂间距优化设计方法

水平井分段压裂已经成为低渗透气藏开发的必需手段,其中分段间距对压裂施工和压后效果具有较大影响。不同于以往采用数值模拟的手段,在总结了直井压后生产效果和经验后,综合考虑水平井分段压裂后的产能和应力干扰两方面的因素,给出水平井分段间距优化的计算方法。在水平井压裂后的产能至少应大于裸眼产能的前提条件下,假设地层内气体线性流进裂缝后,径向流进井筒,推导出计算压裂最大分段间距的计算公式。同时,利用压裂时裂缝周围产生的应力干扰理论,可确定出水平井压裂时的最小分段间距。运用这两种计算方法,最终确定出水平井分段压裂间距的最大和最小范围。通过计算实例进一步表明所提出的方法比较适用于现场压裂的快速设计。     

建南致密砂岩储层压裂裂缝参数优化

建南气田须家河组为低孔低渗气藏,借鉴油藏压裂水平井稳态产能公式的计算方法,推导出致密砂岩气藏水平井产能公式,计算模型与实际生产数据吻合较好。基于产能预测模型,开展水平段长度、裂缝间距、裂缝长度和压裂裂缝渗透率对水平井产能的影响研究,结果显示:水平段长度800~1 000m、裂缝间距92.5m、中间裂缝半长为220~240m、两端裂缝半长264~288m、压裂裂缝渗透率15~20μm2开采效果最佳。     

火山岩气藏压裂裂缝间干扰对水平井产能的影响

以建立适用于火山岩气藏压裂水平井产能预测模型来指导气藏开发为目的,对火山岩气藏压裂裂缝间干扰对水平井产能的影响进行研究。火山岩气藏压裂水平井产能的预测方法要综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应及裂缝内的紊流效应,水平井产能的持续依赖于裂缝间的干扰程度。在王志平等人提出的火山岩气藏水平井压裂多条横向裂缝任一横向裂缝的产能预测模型基础上,研究裂缝间干扰对水平井产能的影响。最终建立了裂缝间存在干扰的产能模型,并提出裂缝间干扰系数的概念,形成了新的火山岩气藏水平井压裂产能模型,指出产能的变化趋势取决于干扰系数的变化趋势;通过编程,用实际水平井的产能对模型进行验证,证实此模型预测产能与实际产能吻合较好。     

低渗透气藏水平井产能影响机理数值模拟研究

为了探索和提高吉林油田水平井开发深层天然气的产能和经济效益,必须进一步研究影响其产能的影响因素。通过科学的抽象,建立了反映气藏地质特征的非均质地质模型,以油藏数值模拟为手段,研究了水平井在低渗透率气藏中的产能变化,建立了水平井初期产能与影响因素的定量关系图版。所考虑的影响因素包括储层渗透率、储层厚度、水平段长度、表皮系数、压裂裂缝条数。研究表明：水平井段长度的增加,水平井采气指数增加;随着气层厚度的增加,气藏渗透率对水平井采气指数的影响越明显;渗透率越大,水平井采气指数随表皮系数的增加而降低得越明显;随着压裂缝条数的增加,水平井采气指数增加,但增加的幅度则随着压裂缝条数的增加而减小。     

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。     

低渗透油藏压裂水平井产能预测研究

对水平井产能优化预测方法进行了理论分析,现有的数学模型和评价方法不考虑启动压力梯度和压敏效应对压裂水平井产能的影响,在低渗透油藏中是不合理的。本文提供了一个考虑启动压力梯度和压敏效应的方法,更加精确地预测低渗透油藏中压裂水平井的产能,并研究分析启动压力梯度、压缩系数和裂缝参数等对产能的影响。结果表明,启动压力梯度越大,对压裂水平井的产能影响越大。因此,建立低渗透油藏压裂水平井产能模型时,必须考虑启动压力梯度参数。综合压缩系数越大,对压裂水平井产能影响越大,压降越大,其综合压缩系数对产能的影响越大。因此,弹性开采油藏,需要对生产压差进行可行性优化设计,裂缝的最佳条数是4~5条,裂缝长度约120m。     

压裂水平井支撑剂运移及产量研究

根据压裂水平井实际情况,首先建立了支撑剂在三维裂缝的运移分布和水平井压后产能预测模型;结合裂缝三维延伸模型、温度场模型和压裂优化设计方法研制了压裂水平井设计软件.其中支撑剂运移模型通过引入支撑剂对流质量传递方程,考虑了支撑剂对流、温度分布、压裂液滤失等因素对支撑裂缝尺寸的影响;产能预测模型考虑了水平井压后形成的多裂缝间的相互干扰、裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力、裂缝平面与水平井筒夹角等因素对水平井压后产能的影响.通过实例应用,模拟结果与实际情况吻合程度高,表明了模型的可靠性.     

非均匀分段压裂水平井产能计算

为考虑非均匀分布裂缝对水平井产能的影响,在保角变换的基础上,引入局部坐标系,建立非均匀分段压裂水平井的产能计算模型,考虑裂缝不同长度、不同间距、同水平井呈一定夹角及裂缝间的相互干扰对产能的影响,对红河地区3口分段压裂水平井产能进行计算,并同郎兆新等建立的模型进行对比,结果显示模型具有更小的误差,但对输入参数要求更高.     

生物礁气藏水平井产能预测研究

生物礁气藏普遍渗透率低,平面非均质性强,易受到启动压力梯度、应力敏感等因素的综合影响.为了准确预测气井产能,根据生物礁气藏水平井实际渗流特征,运用拟三维模拟方法、保角变换法和等值渗流阻力法建立了生物礁气藏水平井产能预测模型,对不同水平段长度、裂缝条数、裂缝长度等条件下的气藏产能进行了对比分析.     

低渗透气藏压裂井产能方程建立及应用

为了更加准确地评价压裂井产能水平,综合考虑滑脱效应、启动压力梯度和高速非达西效应等因素的影响,应用保角变换原理,建立新的低渗透气藏压裂井产能计算方程。将方程应用于流入动态对比实例分析,结果显示:滑脱效应影响因子越大,产能越高;启动压力梯度越大,产能越低。     

应力敏感致密砂岩气藏水平井缝网产能研究

应力敏感是影响致密砂岩气藏多级压裂水平井缝网产能的重要因素之一。针对致密砂岩气藏渗流特征,根据气井压裂后气体渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,利用渗流阻力法建立了考虑应力敏感的致密砂岩气藏多级压裂水平井缝网产能公式,并利用该公式分析了裂缝参数及应力敏感对气井产量的影响。研究表明,随着裂缝导流能力或缝网渗透率的增大,产气量逐渐增加,但是增加幅度减缓;气井无阻流量随着裂缝半长的增大逐渐增加,同时随裂缝导流能力增大先快速提高后趋于平缓,因此,致密砂岩气藏中增加裂缝半长比增加裂缝导流能力更为重要;应力敏感系数越大,随着生产进行,渗透率降低幅度越大,气井产能降低越多。     

一类特殊复合气藏压裂井产量递减规律研究

针对内外区同时压裂的复合气藏,建立并求解两区复合气藏点源模型,求得内外区同时压裂两区复合气藏的无因次递减产量的表达式,分析裂缝及地层参数对实例井产能的影响.研究表明,当地层呈多区复合气藏分布时,压裂井裂缝半长越长,其初期产量不一定越高,这要取决于地层内外区渗透能力及内区半径大小,对此类气藏外区是否进行压裂时应慎重.     

压裂水平井产能影响因素的实验研究

压裂缝改变了水平井周围的渗流场,是影响压裂水平井产能的主要因素,压裂前需研究裂缝参数对压裂水平井产能的影响趋势.利用电模拟实验研究了水平井筒与压裂缝成不同夹角的压裂水平井的等压线分布特点及压裂缝各参数对压裂水平井产能的影响.结果表明:夹角改变了压裂水平井等压线的形状,等压线因夹角而发生了扭转,随夹角增大相同压力的等压线所控制的泄流面积增加,且产能随夹角α的增大而增大,与8in瑾成明显的线性关系;在具体的油藏地质条件下,存在裂缝夹角、裂缝数、裂缝长度、水平井筒长度及裂缝间距的最优匹配关系.电模拟实验结果为压裂水平井的施工设计和其产能预测提供了理论依据.     

多级压裂水平井试井理论及产能评价

为实现油田的高效开发,需要对储层的产能进行评价。根据井筒结构、压裂裂缝形态和裂缝距离,结合渗流力学理论,在考虑井筒储集和表皮系数的条件下,建立了多级压裂水平井试井数理模型,得出无量纲拟压力及其导数曲线拟合图版,根据理论图版编制出试井解释软件系统,利用多级压裂水平井试井解释软件,绘制出IPR曲线和产量递减曲线。结果表明,在生产条件相同的情况下,裂缝距离和裂缝表皮系数对产能的影响小于裂缝半长对产能的影响,通过不同流压下产量随生产时间的变化曲线,以及不同生产时期下产量与井底流压之间的关系曲线,对压裂水平井不同生产阶段进行产能预测评价,为实现多级压裂水平井高效开发提供了有力保障。     

潜山裂缝气藏分段控水实验研究

为了探究潜山裂缝气藏分段控水机制,以惠州26?6凝析气田为基础,通过实验参数设计、潜山裂缝地层设计和分段控水工艺设计,开展建立裂缝气藏控水物理实验模型、均衡气水界面和分段控水实验评价。研究表明,分段式控水可以有效延长无水采气期,一定程度上延缓了见水时间;不同产状的裂缝与水平井段组合不同,产气特征差异较大;水平井分段控水与气藏渗流作用是一个复杂耦合过程,盲管段与生产段匹配直接影响气井的产能,生产段打开程度、盲管段长度、盲管段位置是影响裂缝气藏产能的主要因素。研究成果旨在建立潜山气藏分段控水开发的模式,为合理科学的海上凝析气田水平井控水研究提供良好的技术支持。     

气藏水平井产能计算新方法

依据水平井渗流特点,将水平井渗流区域分为一个长方体和两个半圆柱体,再根据能量守恒及达西定律,考虑了气藏与水平井筒的耦合作用以及井筒内的压力损失,建立了气藏水平井产能预测新模型.分析了水平井筒内的压力和流量的变化,与考虑井筒压降的Joshi模型进行了对比,新模型计算结果与实际测量结果误差最小.影响因素分析表明,该模型在高渗透率、长井筒和小井径的情况下更为有效.     

分段压裂水平井压力动态分析

基于源函数理论及叠加原理,建立并求解具有有限导流能力垂直裂缝的分段压裂水平井渗流数学模型;对于致密储层小间距长裂缝的压裂模式,绘制并分析分段压裂水平井压力动态曲线.结果表明:分段压裂水平井的流动形态可分为井筒储集、裂缝线性流和径向流联合作用流、地层线性流、衰竭流、复合线性流和拟径向流等6个主要阶段;裂缝导流能力主要影响裂缝线性和径向流联合作用流及地层线性流出现时间;按裂缝非均匀导流能力布缝时,地层线性流持续的时间较长;裂缝半长越大,裂缝间距越小,衰竭流开始的时间越早,持续的时间越长;按裂缝非均匀半长和非均匀间距布缝时,衰竭流持续的时间较长.该研究成果可为分段压裂水平井的动态分析及试井解释提供依据.     

压裂水平井非稳态产能分析与影响因素研究——以鄂尔多斯长庆致密油为例

为研究致密油储层改造参数对压裂水平井非稳态流动特征的影响,有效预测压裂水平井产能,基于复杂缝网特征,建立了缝网双重介质压裂水平井渗流数学模型,采用有限元法对模型进行数值求解.结合长庆油田Z183井区致密油资料,通过对比不同改造方式及不同储层改造体积模式的模型计算结果,分析压裂水平井非稳态产量特征,并采用信息量分析法对压裂水平井产能影响因素进行研究.研究发现,储层改造带宽与初期线性流动阶段持续时间和压裂水平井产能正相关,与产量下降时间负相关;各主要因素按影响的显著程度从小到大依次为:主裂缝半长、水平井段长度、主裂缝导流能力和裂缝条数;次要影响因素包括基质渗透率、孔隙度和裂缝簇数等.     

考虑页岩气扩散的多级压裂水平井产能模型

由于存在浓度差,在多级压裂水平井中,页岩气由基质孔隙同时向天然裂缝和人工裂缝扩散.基于三孔块状模型,考虑页岩气解吸、扩散、渗流,建立页岩气多级压裂水平井产能模型;应用拉普拉斯变换,获得拉氏空间产量解,结合stehfest数值反演,绘制页岩气典型试井曲线.结果表明,考虑双扩散页岩气的流动过程分为线性流、拟稳定窜流、由基质向天然裂缝扩散、由基质向人工裂缝扩散和边界控制流5个主要流动阶段;拟稳态扩散条件下,压力导数受孔隙体积倍数变化影响敏感;扩散系数越大,气体扩散越早;兰格缪尔参数越大,气体解吸和供气能力越强;压裂级数越多,窜流系数越大,天然裂缝向人工裂缝窜流越早.通过与实际生产数据拟合,验证模型合理性,研究结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、预测产能及优化压裂参数具有参考意义.