高速非达西渗流时三重介质油藏的压力响应

针对近井地带高速非达西渗流的影响,建立了溶洞与井筒连通情况下三重介质油藏的试井解释模型。通过数学变换和差分离散,给出了模型的数值解。与达西渗流的试井特征曲线不同,压力导数曲线在第一过渡段后明显上翘,孔缝洞总系统径向流的压力导数曲线高于0.5水平线。而近井地带的渗流速度越大,其非达西渗流影响区域就越大;随着溶洞窜流系数和溶洞弹性储容比的减小,压力导数曲线的过渡段出现时间延迟且下凹程度加深的现象。在塔河油田S74井的应用效果表明,新建模型具有较高的可靠性和实用性。     

大尺度溶洞压力响应特征

缝洞型油藏数值模拟中的重点和难点是溶洞系统处理,现有解释模型不能有效解释、评价含大尺度裂缝洞穴的碳酸盐岩储层。将溶洞视为一个内部处处压力相等的整体,利用溶洞质量守恒原理建立了含大尺度溶洞缝洞型油藏数学模型,使用直接边界元方法计算了溶洞压力响应,求解计算得到了溶洞的大小及离井距离、窜流系数、储能比对溶洞压力响应曲线的影响,为缝洞型油藏数值模拟溶洞处理提供了参考依据。定产量开采时,溶洞压力导数先上升到一个峰值,然后下降到0。双孔介质油藏中裂缝窜流会使得上升段出现一个台阶,窜流系数影响着台阶出现时间和台阶的高低,储能比影响着台阶持续时间。溶洞半径相同情况下,离井距离越小,溶洞压力导数峰值越大。溶洞离井距离相同情况下,溶洞半径越大,压力导数峰值越小。     

缝洞型油藏钻遇溶洞油井的压力曲线特征

在缝洞型油藏实际钻井过程中经常出现钻杆放空、泥浆大量漏失等现象。这类油藏使用常规三重介 质试井方法解释时困难较大,建立溶洞型储层试井解释模型并对这类油藏进行测试资料试井解释具有实 际意义。在双重介质模型基础上,将溶洞简化为一个等势体,内部压力处处相等,溶洞外流体流动满足达 西定律;基于溶洞质量守恒方程,建立了缝洞型油藏试井解释数学模型;采用Laplace 变换和Stehfest 数 值反演算法得到了井底压力解析解;分析了溶洞储能比、溶洞大小、基质窜流系数、裂缝储能比等参数对 井底压力及压力导数双对数曲线的影响。利用建立的钻遇溶洞模型双对数曲线图版对塔中地区某井进行 了解释,并见到了良好效果。该研究结果可以为缝洞型油藏试井解释提供理论指导。     

缝洞型碳酸盐岩油藏试井分析

轮古油田缝洞型碳酸盐岩油藏微裂缝发育的基岩块可以视为等效连续介质,可与裂缝系统、溶洞系统一起构成等效三重连续介质。针对等效三重介质油藏提出裂缝与井筒连通的试井解释模型,采用Laplace变换求出解析解。该解析解考虑了井筒储集效应和表皮效应的影响。双对数导数曲线表现为两个下凹部分,分别表征溶洞系统向裂缝系统的窜流,以及等效连续介质向裂缝系统、溶洞系统的窜流。通过实例分析,验证了模型的有效性和合理性。     

缝洞型油藏斜井三孔双渗试井分析模型

缝洞型油藏的基质、裂缝和溶洞之间存在流体窜流,且基质和裂缝同时向井筒供给流体,假设油藏顶底不渗透、侧向无穷大、储集层水平等厚,建立了斜井试井分析理论模型。利用拉普拉斯变换、分离变量等方法得到了拉普拉斯空间下的试井模型解析解,通过Stehfest反演获得了井底压力解。利用受模型参数控制的试井分析样版曲线,开展了流动阶段识别及曲线敏感性分析。典型的斜井三孔双渗试井样版曲线反映出早期径向流阶段、线性流阶段、溶洞向裂缝窜流阶段、溶洞向基质及基质向裂缝窜流阶段等8个主要的流动阶段。井斜角、裂缝与储集层渗透率比等参数取值对试井样版曲线特征影响显著。     

井洞相连的串珠状缝洞型油藏试井分析方法

顺北油田包含溶洞、高角度裂缝、溶蚀孔洞和岩石基质4种储集介质,溶洞与高角度裂缝串联形成垂向串珠状缝洞体是常见的缝洞连通模式,钻井过程中经常出现钻柱放空和泥浆漏失的现象,这些复杂的地质和工程因素导致常规的多重介质模型难以拟合实测的试井数据。提出多个溶洞区域和裂缝区域串联的物理模型表征复杂的垂向串珠结构,溶洞区域仅包含溶洞介质,流体遵守自由流,裂缝区域包含高角度裂缝、溶蚀孔洞和基质,流体遵守达西定律,进而建立井洞相连的串珠状缝洞体试井模型,绘制试井典型图版,进行参数敏感性分析。结果表明：溶洞储集阶段和线性流阶段是串珠状缝洞体的典型流动阶段;根据试井压力导数曲线的斜率能识别溶洞和常规多重介质;重力影响下试井典型曲线会出现类似于封闭边界的压力响应特征,应采取措施降低重力的影响以提高串珠状缝洞体的开发效果。最后,应用所建模型解释了顺北油田典型井,除能解释常规的储层参数外,还能反演现有试井方法无法解释的溶洞等效半径、溶洞等效高度等参数。     

轮古油田缝洞型碳酸盐岩油藏试井分析

轮古油田缝洞型碳酸盐岩油藏徽裂缝发育的基岩可以视为等效连续介质,可与裂缝系统、溶洞系统一起构成等效三重连续介质。针对等效三重连续介质油藏提出裂缝与井筒连通的试井解释模型,采用Laplace变换求出解析解,该解析解考虑了井筒储集效应和表皮效应的影响。所绘制的双对数导数曲线表现为2个下凹部分,分别表征溶洞系统向裂缝系统的窜流,等效连续介质向裂缝系统、溶洞系统的窜流。实例分析验证了模型的有效性和合理性。     

三重介质油藏渗流模型与试井样版曲线

针对三重介质碳酸盐岩储集层在钻完井和开采过程中井周围产生污染带以及储集层本身的非均质情况, 建立了考虑井筒储集效应和表皮效应的三重介质复合油藏有效井径试井解释模型。通过Laplace 变换法对模型进行了求解, 得到了Laplace 空间解析解, 利用Stehfest 数值反演得到实空间的解, 进而绘制了压力和压力导数双对数样板曲线。从物理渗流机理上对曲线形态特征进行了分析并划分了流动阶段, 得出了内外区渗透率比、内区半径、窜流系数、弹性储容比等参数对这种类型油藏压力动态的影响。当内区的渗透率小于外区的渗透率时, 表现为二区压力导数曲线发生下倾; 当内区渗透率大于外区的渗透率时, 表现为压力导数上翘; 内区半径主要影响压力传播到交界处的时间; 窜流系数决定窜流段出现的早晚; 而弹性储容比影响窜流的强度和时间的长短。通过对此类典型曲线特征的分析, 为认识和改造三重介质油气藏提供了可靠的依据, 可用于研究三重介质复合油气藏渗流规律, 进行压力动态和试井分析。     

双渗三重介质油藏试井分析

针对基岩、裂缝、溶洞三重介质油藏,在考虑裂缝和溶洞与井筒连通的情况下,给出三重介质试井物理模型的描述,提出双渗三重介质的概念,建立考虑井筒储集效应和表皮效应的双渗三重介质油藏有效井径数学模型.通过拉普拉斯变换和数值反演方法对数学模型进行求解,绘制了双渗三重介质油藏试井典型曲线,分析了窜流系数、储容比、渗透率比对曲线特征的影响.曲线分析表明,完整的双渗三重介质油藏试井曲线在半对数曲线上出现2个台阶,在双对数曲线上出现2个凹陷.曲线上台阶或凹陷的位置和形态与基岩、裂缝和溶洞三者之间的窜流系数和储容比有关.窜流系数主要影响下凹段出现时间的早晚,弹性储容比影响下凹段的深度和宽度.对比分析了双渗三重介质和普通三重介质在试井曲线特征上的区别.     

应力敏感双重介质油藏试井分析

建立了考虑应力敏感双重介质油藏的试井模型,并采用数值方法进行求解。研究了裂缝渗透率变形系数、基质渗透率变形系数、弹性储容比和窜流系数对压力及压力导数的影响。结果表明,随着裂缝和基质应力敏感程度的增加,压力导数曲线逐渐上升,裂缝的渗透率应力敏感性远远大于基质的应力敏感性;弹性储容比和窜流系数的变化均影响窜流出现的时间和窜流量的大小。     

三重介质不稳态窜流渗流模型与试井曲线分析

针对实际中存在介质之间发生不稳态窜流的情形,建立了考虑井筒储集和表皮效应在不同外边界条件下的三重介质不稳态窜流新模型,并对模型进行了求解,绘制了试井曲线.研究结果表明,与常规的三重介质拟稳态窜流模型相比,不稳态窜流模型所对应的压力导数曲线上的两个"凹子"明显变浅,且下凹不会低于0.25线;同时还分析了储容比以及窜流系数对曲线特征的影响.所获得的结果可用于研究介质之间发生不稳态窜流的三重介质储层中的流体渗流规律,进行压力动态和试井分析.     

双重介质油藏压力动态分析的边界元方法

为了研究任意形状双重介质油藏中流体的渗流规律，建立了任意形状双重介质油藏不稳定渗流的数学模型。利用Laplace变换，将该模型转变成Laplace空间的修正Helmhohz方程，用边界元方法获得油藏内任意点的压力，进而由杜哈美原理得到考虑井筒储存效应和表皮效应的井底压力。不同边界条件双重介质油藏井底压力的典型曲线分析表明：窜流系数控制过渡段出现的早晚，裂缝弹性容量系数控制过渡段持续时间的长短，油藏的边界条件对油藏的压力动态存在明显影响。不渗透区域的存在对双重介质油藏压力导数曲线存在明显的影响，可根据压力导数典型曲线的特征识别近井大范围局部不渗透区域的存在。图7参20     

三重介质油藏干扰试井压力动态特征

在建立三重介质油藏试井解释模型的基础上，对该类油藏的干扰试井压力动态变化进行了研究；分析了井筒储存、表皮系数、窜流系数以及弹性储容比对观测井井底压力的影响。结果表明，表皮系数对观测井的井底压力没有影响，而井筒储存是否会对观测井井底压力造成影响取决于井筒储存系数的大小以及激动井和观测井之间的距离，窜流系数和弹性储容比对观测井井底压力的影响与单井试井的结果相类似。     

含大尺度溶洞缝洞型油藏试井图版

在大尺度缝洞型油藏数值模拟中,大尺度溶洞和裂缝不适合作为多孔连续介质。基于溶洞质量守恒建立了溶洞外流体流动满足达西定律、溶洞内部处处压力相等的耦合模型,利用直接边界元方法计算了井附近含大尺度溶洞油藏井底压力,绘制了压力双对数曲线,并研究了溶洞的大小及离井距离、窜流系数、储能比对井底压力响应曲线的影响。     

不等厚横向双重介质复合油藏试井分析模型及数值解

为更真实地反映裂缝性油气藏在钻井、完井和开采过程中的污染情况及地层本身的非均质性 ,建立了不等厚横向非均质双重介质复合油气藏试井分析有效井径的数学模型。该模型综合考虑了双重介质的特性和流体性质及地层厚度的变化 ,考虑了表皮效应、井筒储存效应等影响 ,采用隐式有限差分法求解数学模型 ,制作了新的典型曲线 ,分析了井筒储存系数、窜流系数和弹性储容比等参数对压力导数曲线产生的影响。该模型数值计算方法简便 ,结果稳定。一般等厚的双重介质复合油藏模型和单个有界区域的双重介质复合油藏模型是该模型的特例 ,因而此模型使用范围更为广泛     

基于三参数非线性渗流的致密气藏数值试井分析

目前在低渗透储层的试井模型中,常采用具有平均启动压力梯度的拟线性渗流方程,然而拟线性渗流方程只能反映低渗透流动的启动压力梯度特征,不能描述流动的非线性特征。三参数非线性渗流方程既反映了启动压力梯度特征,也描述了非线性凹形曲线。为了提高致密气藏试井资料的解释精度,完善低渗透非线性试井理论,建立了一种基于三参数非线性渗流方程的致密气藏数值试井模型。利用有限差分方法求解模型,获得了井底压力响应曲线及储层压力分布。分析了压力响应曲线和压力分布特征,对比了三参数非线性模型与拟线性模型的结果,并研究了最小启动压力梯度和平均启动压力梯度的影响。研究结果表明：系统径向流阶段的压力导数曲线偏离0.5线,压降曲线的上翘幅度取决于平均启动压力梯度,压力恢复曲线的上翘幅度取决于平均启动压力梯度与最小启动压力梯度的差值。外边界响应的早晚和动边界扩展速度取决于最小启动压力梯度。     

一阶导数法判断压力导数曲线上"凹陷"的类型

对压力导数曲线上“凹陷”类型的判断，关系到相应试井解释模型的选择，所以十分重要。首先介绍了双孔介质试井解释的物理模型和数学模型，给出了分别考虑表皮系数、井筒储存和变井筒储存条件下的压力计算方法，然后对双孔介质定井筒储存和变井筒储存情况下的压力及压力导数曲线特征进行了分析，提出了一种对双孔介质窜流在压力导数曲线上引起的“凹陷”和由于变井储而在压力导数曲线上引起的“凹陷”进行有效区别的方法——一阶导数法，并说明了其原理。该方法在塔河油田的现场应用结果表明，一阶导数法简单易用，特征明显，可以对两种不同情况引起的“凹陷”进行较为明确的判断。     

双重介质低渗油藏斜井压力动态特征分析

斜井在油藏开发中的应用日趋普遍,然而当前对斜井试井的研究仍然比较少。考虑到低渗油藏存在的压敏效应和启动压力梯度现象,引入渗透率模量与启动压力梯度来建立双重介质低渗油藏的斜井数学模型,利用格林函数和汇源叠加求得了该模型的井底压力响应,并绘制了斜井试井曲线。结果表明：该试井曲线可以划分为6个流动段：纯井筒储集段、过渡流段、井斜角控制段、裂缝径向流段、窜流段与晚期径向流段。此外,当模型考虑启动压力梯度或应力敏感时会导致压力与压力导数曲线晚期均大幅上移,并且启动压力梯度引起的上移幅度相对较大。同时考虑这2种因素时,它们的作用相互叠加,曲线上移幅度更大。另外,当井斜角大于30°时,压力导数曲线与水平井压力导数曲线相似,出现垂直径向流段,反之则与直井相似。该模型求出了相应的解析解,参数解释结果更加精确,可为斜井开发低渗油藏提供理论指导。     

不稳态窜流部分打开压裂井试井分析模型建立及应用

由于火山岩气藏具有产层厚、岩石类型多、岩性和岩相复杂多变、非均质性强、天然裂缝发育等特点,在压裂井开发过程中,存在压裂裂缝难以全部压开储集体的情况,天然裂缝以垂向斜交缝和高角度缝为主,并且大量试井资料显示介质间具有明显的不稳态窜流特征。针对上述特征,考虑压裂裂缝部分打开储集体、将基质简化为柱状基质和天然裂缝呈交替均匀分布特征,建立了不稳态窜流部分打开压裂井试井分析模型,利用点源模型、分离变量法等方法进行求解,并绘制了典型曲线图版,典型曲线分为井储段、过渡段、线性流段、球形流段、不稳态窜流段和边界反映段6个主要的流动段,其中边界包括无限大边界和封闭边界,并对裂缝半长等参数进行敏感性分析。以克拉美丽火山岩气藏的压裂井为例,分析其试井曲线,并进行试井解释,研究结果表明：该压裂井的水平渗透率较小,垂向渗透率特别大,部分打开程度较小,分析结果与气井的静态、动态资料基本一致。