各向异性油藏倾斜裂缝水平井非稳态压力模型

由于地质沉积过程中岩石颗粒大小取向不同,导致大部分油藏都是各向异性油藏;各向异性油藏又会导致水力裂缝与水平井筒之间存在一定的倾角。但目前压裂水平井非稳态压力模型大都在各向同性油藏裂缝垂直井筒前提下建立的。为解决现场实际问题,首先通过坐标变换将各向异性油藏等效转换为各向同性油藏,之后基于Ozkan源函数应用坐标平移及坐标旋转原理,建立考虑裂缝与水平井筒之间存在任意倾角的分段压裂水平井非稳态压力模型。经计算,当裂缝与平面最大渗透率夹角为90°时,渗流阻力最小;夹角在50~90°变化时,倾角的改变对分段压裂水平井压力影响较小。随着裂缝间距的降低,第一径向流逐渐消失,试井曲线会出现"驼峰"状凸起。     

裂缝性油藏水平井压力不稳态特征分析

根据双重介质的特征和水平井三维渗流的特征，通过连续点源方法建立了双重介质三维渗流模型，经Laplace空间数值反演得到实空间的压力响应。讨论了储容比、窜流系数、水平井空间位置、边界类型对裂缝性油藏水平井不稳态压力动态的影响。     

多裂缝水平井非稳态产能模型及计算方法研究

以往的多裂缝油藏产能模型并没有考虑由于裂缝的存在而产生的压降间断和裂缝上下表面对渗流的影响。通过对水平井在穿越多裂缝下渗流规律的研究,建立了气藏多裂缝水平井的非稳态产能模型。通过正交变换获得该模型的精确解,应用Stehfest方法对拉普拉斯空间解进行了数值反演,讨论了压裂气井产能的短期渐进解和长期渐进解。     

页岩气分段压裂水平井非稳态渗流模型

有关应力敏感页岩气藏分段压裂水平井渗流的解析模型很少,在考虑页岩气吸附解吸附、基质内非稳态扩散及应力敏感的前提下,应用拉式变换、摄动变换、镜像原理以及叠加原理等方法,建立了页岩气分段压裂水平井半解析模型。模型计算结果表明,页岩气分段压裂水平井可分为6个渗流阶段,即线性流、第一径向流、双径向流、天然裂缝系统径向流、窜流阶段和整个系统径向流动。应力敏感主要影响后5个流动阶段,考虑应力敏感的无因次井底压降是不考虑应力敏感的几倍之多,且开发后期无因次压降导数曲线往往上翘,表现出封闭边界影响的特征。如果计算分析时不考虑应力敏感的影响,计算结果会产生较大的误差,且会得出错误的试井解释。所建的半解析模型为快速预测页岩气分段压裂水平井的产能、认识压裂水平井渗流规律和评价分析压裂效果,提供了一种非常有用的方法。     

裂缝性气藏水平井稳态解公式研究

首先推导了了均质各向异性气藏水平井产能公式，在推导过程中考虑油藏各向异性，井底附近非达西流动对水平井产能的影响，并推导出了垂直井，水平井由于非达西流动引起的附加压降比值公式；其次，推导出裂缝性气藏水平井产能公式，并进一步推导出了低渗透压裂性气藏水平井产能公式，该公式考虑了气藏各向异性，裂缝高度，气体从裂缝流向井筒非达西流动等因素对水平井产能的影响。     

水平井与非均质气藏耦合非稳态模型

在非均质气藏水平井流入动态以及产能预测时,点源函数渗流模型与井筒耦合计算过程中会出现不收敛或者收敛速度较慢的现象。针对此问题,基于体积源建立非均质气藏水平井与气藏耦合非稳态模型,根据渗透率的非均质性将气藏划分为不同的区域,通过拟表皮系数表征气藏非均质性,将气藏渗流模型的解与井筒流动模型耦合,并通过牛顿迭代求解。实例计算结果表明：新模型计算结果与Eclipse模拟结果基本吻合,说明建立的模型是可靠的;由于储层非均质性的影响,稳态和非稳态条件下水平井筒流量分布不均匀,且非稳态条件下沿水平井筒流量的分布表现出更强的不均匀性;水平井筒流量分布与储层渗透率分布基本一致,非均质气藏渗透率极差越大,水平井沿井筒流量分布的差异越大。该模型对非均质气藏水平井产能预测和开发方案的制订具有指导意义。     

裂缝性油藏水平井稳态解产能公式研究

本文首先推导出矩形油藏中垂直裂缝稳态解公式，在此公式的基础上，推导出裂缝性油藏水平井稳态解公式，在推导过程中，考虑了油藏顶、底边界、两侧边界，完井方式，油藏基质各向异性以及垂直裂缝部分穿透油层等因素对水平井产能的影响。     

压裂水平井压力动态曲线分析

压裂水平井的渗流过程较之水平井及垂直裂缝井更复杂,其压力动态特征与水平井存在较大差异.因此,引入Gringarten和Ramey提出的源汇函数,建立并求解了压裂水平井渗流的数学模型,获得了压裂水平井井底压力公式,绘制了相应的典型曲线.分析了压裂水平井压力动态典型曲线的特征.研究表明,压裂水平井的压力动态典型曲线与常规水平井的明显不同.完整的压裂水平井的压力导数曲线呈现两个水平段,第一水平段值为N/2,第二水平段值为0.5.相邻两条裂缝相距越近,第一径向流结束的时间就越早.地层各向异性越严重,则第一径向流持续时间就越长.     

考虑基岩向井筒供液的压裂水平井非稳态模型

应用Green函数和Newman积原理,建立了基岩和压裂缝同时向水平井筒供液的井筒与油藏耦合的压裂水平井非稳态模型,并给出一种由拟牛顿法和PSO算法结合求解的新方法。该方法结合了两种方法的优点,求解快速准确。该模型能够准确地对水平井和带压裂缝的压裂水平井进行产能计算,并结合实例与前人方法进行了对比。研究了裂缝对水平井压力和流量分布的影响,并对水平井流量的影响参数进行了分析。压裂缝渗透率是影响井筒流量来源的主要因素,当压裂缝渗透率很大时,井筒流量主要来源于压裂缝;而压裂缝渗透率很小时,井筒主要由基岩供液,压裂缝流量相对较少。     

无限导流水平井不稳态压力计算模型

在Ozkan ＆ Raghavan的均匀流率水平井解析模型基础上,建立非均匀流率无限导流的水平井计算模型,利用离散化数值求解技术,以半解析方式计算获得水平井的不稳态流率分布和井筒压力.计算表明,无限导流水平井压力动态早期受流率分布变化影响,并不出现井筒径向流特征.该计算模型具有灵活的扩展机制,为水平井的完井方案优选、产能预测提供了快速、灵活的分析工具.     

压裂水平井裂缝与井筒成任意角度时的产能预测模型

通常采用裂缝与水平井垂直时的产能公式预测低渗透油田压裂水平井产量,而对于裂缝与水平井成任意角度时的产量预测并没有针对性的计算公式,若采用垂直裂缝压裂水平井产能预测公式则使计算结果与实际生产结果偏差较大.为了使压裂水平井产量的预测更加符合实际,综合考虑水平井压裂时的有效缝长及裂缝与水平井所成角度两方面的因素,引用了缝长因子,应用位势理论和叠加原理基本渗流理论,建立了压裂水平井产能预测模型.对S油田某一口水力压裂水平井的产量进行了预测,该井在2008年6月的产液量为4.2t/d,根据该模型预测的产液量为4.5t/d,相对误差为7.1%,验证了该模型的可行性和实用性.     

水平井井筒变质量流动压降计算新模型

为了使水平井变质量流压降模型更具合理性和准确性,更有效地分析油井产能和生产动态,通过回顾和分析以往关于水平井筒压降模型的计算理论与方法,利用现有实验数据回归分析建立了一种新的射孔完井压降计算回归模型,该模型能够实现射孔完井孔密、相位角连续变化时综合摩擦系数的求取和井筒压降的计算。通过实例对比分析可以看出,该模型和目前常见模型的计算精度较为接近、计算结果较为合理。该模型的提出可以为进一步改进油藏渗流与井筒流动耦合模型的理论研究提供参考。     

射孔完井水平井加速度压降与混合压降模型

射孔完井是水平井完井的主要方式之一。由于流体在水平井筒中的流动为变质量流动,在水平井筒内必然存在因流体的流动而引起的压力损失。基于气液两相的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,得到了射孔完井水平井加速度压降和混合压降的计算方法。分析认为,摩擦压降虽然在水平井筒总压降中起主要作用,但加速度压降和混合压降的影响同样需要考虑。该研究为水平井筒变质量流动压降分析提供了理论依据和计算模型。     

阶梯水平井轨迹优化设计

阶梯水平井轨迹优化以设计井深或者摩阻为目标函数,这些都是基于纯技术层面上的,对经济和钻井安全考虑较少。根据其特点,提出了阶梯水平井井眼轨迹的最优化设计方法,以安全、有用和费用最低为井眼轨迹的设计原则,根据阶梯水平井井眼轨迹的设计原理,应用数学优化理论,建立了追求费用最低的最优井身轨迹的目标函数,这是一个非线性有约束的目标函数,利用外罚函数法可以对其求解,进而求得最优井身轨迹。现场试验表明,提出的阶梯水平井井眼轨迹最优化设计方法是正确的、可靠的,可以满足现场要求。     

水平井生产数据分析模型

生产数据分析是近年来油藏工程的研究热点之一,它以不稳定渗流理论为基础,集常规油藏工程分析和现代试井分析之优势形成新的数学模型,既能合理预测油气井产量递减又能有效评价油气层物性。通过求解封闭地层水平井的三维不定常渗流问题,可得普通水平井的Agarwal-Gardner型产量递减曲线以及产量递减导数曲线理论图版。分析表明,Agarwal-Gardner型产量递减曲线可以分成2个阶段,前一段是不稳态递减段,其导数曲线不归一,而后一段为拟稳态递减段,其导数曲线归一,接近于Arps调和递减趋势;对于均质储集层,水平井的垂向位置对中长期产量递减规律影响很弱,可以忽略。矿场实例说明在已知生产数据的条件下利用该结果可直接评价储集层特性,并对水平井中长期产能进行有效预测。图4参14     

致密气藏压裂水平井反卷积试井模型

致密气储层的渗透率非常低,通常在0.1 mD以下,使得此类气井压裂后长时间无法达到地层径向流动状态,因此通过单个试井测试段数据无法解释出储层有效渗透率,进而无法确定水力裂缝有效半长;此外,井筒储集效应往往掩盖早期裂缝中的流态,导致裂缝导流能力这一关键完井参数求取困难。在缺失早期裂缝中流态和中期径向流态的情况下,如果强制拟合试井曲线,往往获得不唯一且偏差过大的参数解。针对这一问题,进行了反卷积试井分析方法研究。通过改进Schroeter反卷积数学模型并编制求解算法,实现了用短期试井数据和长期产量数据反演气藏瞬态压力响应历史的过程。数值试井算例验证了提出的反卷积模型及算法的正确性,反卷积后的瞬态压力响应去除了井筒储集效应,使裂缝线性流和地层径向流获得有效恢复。现场实例应用验证了提出的反卷积压力恢复试井分析方法的可行性,并证明短期的压力恢复试井数据亦能用于裂缝和储层动态参数计算,从而定量评价致密气藏水平井水力压裂施工效果。     

Transient pressure behavior of Bingham non-Newtonian fluids for horizontal wells

Heavy oil production in horizontal wells has gained a lot of attention in Kuwait. Oosthuizen et al. [Oosthuizen, R., Al Naqi, A., Al-Anzi, K., Gok, I., Zeybek, M., Cig, K., Al Hashim, H., 2007. Horizontal-well-production logging experience in heavy-oil environment with sand screen: a case study from Kuwait. SPE 105327, 15th SPE Middle East Oil & Gas Show and Conf., Bahrain, Mar. 11-14] presented a field example of heavy oil and water flow in a horizontal well. The field example is from Kuwait in Burgan Formation which is in Managish Field. They utilized advance production logging tool with distributed velocity and hold up distribution using tracer conveyance in sand screen completion. Unfortunately in Kuwait, interpretation of heavy oil horizontal well test data is still not well-understood compared with those for vertical well.Pressure transient modeling and analysis effort in the petroleum industry in Kuwait and elsewhere has mainly concentrated on the behavior of Newtonian fluids in homogeneous and heterogeneous reservoirs. Very little information is presently available on modeling of transient flow behavior of non-Newtonian fluids in reservoirs. This work presents new procedures, similarly to the TDS technique, for analyzing transient pressure tests of Bingham non-Newtonian fluids for horizontal wells.The flow of a slightly compressible Bingham fluid is discussed, and new analytical equations based on pressure and pressure derivative behavior of horizontal wells are developed. A simple log–log plot of pressure and pressure derivative with time provides accurate results of reservoir parameters so that both type-curve matching and multiple specialized plots are avoided. A step-by-step procedure for calculating reservoir and well parameters without type curve matching or regression analysis for six different cases is included in this work.     

蒸汽吞吐水平井井简流动动态研究及应用

近年来水平井在开发稠油资源中得到了广泛应用,但是对于注蒸汽热采水平井,水平段长度的优化和有效利用问题一直是理论研究和现场开发的难点和重点.在研究Homes等提出的多段井模型的基础上,建立了从井口到水平井趾端的全一体化模型;根据水平井注蒸汽流动动态研究结果,提出了水平井蒸汽吞吐极限水平井段长度的概念.研究表明:水平井注蒸汽是一个动态变化的过程,蒸汽干度和温度随水平段变长不断变小;随注入时间增加,相同的水平段处的干度和温度值变大;在相同的油层深度下,增大注汽速度可以提高水平井段有效加热长度,改善开发效果.     

射孔水平井一种新表皮效应模型

基于Karakas和Tariq的垂直井射孔表皮模型,使用分析计算和空间有限元模拟结合,可以得到射孔水平井一个综合的新表皮效应模型。结果表明水平井表皮主要取决于渗透性各向异性的大小,射孔方位角。利用这种新射孔表皮模型,可以对水平井射孔进行优化使其产能最大化。