对压力敏感性油藏的耦合分析

利用单相流体模型与地质力学充分结合来评价压力、流体、储层性质等综合作用对压力敏感性油藏的影响,油藏流体的生产和地质力学耦合作用对油藏属性及应力状况的影响较显著.利用耦合数值模型,可对利用筒化关系所得的结果进行评价,利用数值分析定量地对油藏压力敏感性对试井的影响进行分析.在研究中所涉及的关键变量及评价压力敏感性油藏的重要参数包括渗透率、孔隙度、油藏岩石的本构特征后生作用、沉降条件.研究的数值结果表明对于分析高度压力敏感性油藏,地质力学和流体模型的充分耦合是十分必要的.     

对压力敏感性油藏的耦合分析

利用单相流体模型与地质力学充分结合采评价压力、流体、储层性质等综合作用对压力敏感性油藏的影响,油藏流体的生产和地质力学的耦合作用对油藏属性及应力状况的影响较显著。利用耦合数值模型,可对利用简化关系所得的结果进行评价,利用数值分析定量地对油藏压力敏感性对试井的影响进行分析。在研究中所涉及的关键变量及评价压力敏感性油藏的重要参数包括渗透率、孔隙度、油藏岩石的本构特征：后生作用、沉降条件。研究的数值结果表明：对于分析高度压力敏感性油藏,地质力学和流体模型的充分耦合是十分必要的。     

油藏降压过程中压力分布的流固耦合数值模拟

在油藏降压开采过程中,渗透率和孔隙度等油藏参数随着油藏压力降低而发生动态变化,同时油藏参数的变化又会影响到油藏压力的分布.建立油藏降压过程中孔隙度、渗透率与油藏压力间的函数关系,并结合渗流力学和岩石力学理论,得到油藏降压过程中流固耦合的数学模型,同时利用Visual Basic计算机语言编制了相应计算软件,对胜利油区某区块降压过程进行了数值模拟计算.计算结果表明,在油藏降压过程中,流固耦合作用会减缓油藏降压速度;渗透率越小,流固耦合作用对油藏压力分布影响越明显;排液速度越大,流固耦合作用对井底流压影响越大.因此,在油藏降压开采参数设计时要充分考虑到流固耦合作用的影响.     

火山岩油藏压裂水平井应力敏感产能模型

火山岩油藏属于双重介质油藏,油藏内部天然裂缝发育,由于储层具有应力敏感性,火山岩油藏产量受地层压力变化影响明显,且储层流体流动具有启动压力梯度现象,故目前没有适合火山岩油藏特性的产能模型。基于双重介质模型,分区(基质-裂缝区、缝网改造区、部分缝网改造区、人工裂缝区)建立了火山岩油藏压裂水平井渗流模型,通过Laplace变换、Duhamel原理和叠加原理得到了拉氏空间压裂水平井复合流动模型,利用stehfest数值反演得到了相应的压力动态响应曲线和无量纲产量曲线,并对影响产能的部分因素进行了敏感性分析。结果表明:压裂改造区的宽度和长度等主要影响中间流动阶段,未压裂改造区的宽度、长度、非达西流动和应力敏感性主要影响后期流动阶段。利用建立的复合流动模型准确地预测了无底水火山岩油藏产能,此项研究对于火山岩油藏产能计算具有一定的指导意义。     

致密砂岩油藏注采开发流固耦合数值模拟

为揭示致密砂岩油藏在注水与采油过程中孔缝介质的变形规律,研究流固耦合作用对致密砂岩油藏生产动态的影响,基于致密砂岩油藏注采过程中基质与裂缝的变形作用过程,建立了孔缝介质物性参数动态模型,与多相渗流模型及地质力学模型共同组成了致密砂岩油藏流固耦合数学模型,采用迭代方法对耦合模型进行了求解。通过对川中典型致密油区块多井注采过程的数值模拟,研究了储层的流固耦合作用。研究结果表明:致密砂岩油藏注采过程中,注水井附近基质膨胀,裂缝开启,物性显著增加;采油井附近基质收缩,裂缝闭合,物性逐渐减小,说明流固耦合作用对产能指标造成不利影响。该研究为致密砂岩油藏的高效开发提供了借鉴。     

开发过程中三场耦合的数学模型

以岩石力学、渗流力学和传热学的理论为基础,研究油藏非等温情况下流体渗流与岩体变形之间相互的力学作用,建立三场（渗流场、温度场和应力场）及其耦合作用时的数学方程。为研究稠油油藏油气的运移规律,准确进行油藏数值模拟提供理论基础。研究表明：在石油开采过程中,流体渗流与岩体变形存在耦合作用;在稠油热采过程中,还要考虑温度场的影响。流体渗流场、地应力场和地温场相互耦合的数学模型为非线性动力学模型。该模型除可用于油藏数值模拟外,还可用于深部地下工程和地热能源的开发。     

欢喜岭低渗透油藏储层渗流特征研究

利用核磁共振成像技术,对欢喜岭低渗油藏储层渗流能力、可动流体分布以及油藏启动压力进行分析研究,确定了低渗油藏可动流体饱和度的分布.该研究为低渗油藏储层评价及优选合理开发提供了理论依据.     

低渗透油藏渗流场与应力场耦合规律研究

基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流-固耦合渗流的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时的启动压力梯度和低渗透储层的流-固耦合特征,建立了低渗透油藏渗流场和应力场耦合的数学模型和数值模型。采用有限差分与有限元相结合的耦合数值计算方法进行了程序设计,研究了低渗透油藏渗流场和应力场的耦合规律。通过数值模拟方法对单井枯竭式开采过程中应力-应变随时间和空间的变化规律、岩石物性参数动态变化规律及开发指标变化规律进行了研究,并和刚性模型的计算结果进行了分析比较。可以看出,低渗透油藏的流-固耦合效应非常明显。     

双重介质系统液固耦合模型及其应用

在油气藏开发过程中,油气藏中孔隙—裂缝介质受渗流场和应力场的双重作用,这不是简单的线性叠加,而是彼此作用、相互影响,称为耦合作用。对双重介质而言,耦合作用可能导致油藏物性参数的变化,影响油气藏压力和流体的分布,因此有必要建立并利用液固耦合模型来模拟双重介质系统中流体的渗流特征。利用有效应力概念,可以建立双重介质渗流系统液固耦合的数学模型,并采用有限元方法,通过有限差分,获得数值解。通过实例模拟计算,获得了耦合效应对油气藏动态的影响:压力系数越高、储层物性越差,液固耦合效应越明显。但随着生产时间的延长,液固耦合效应对井底压力的综合影响会逐渐消失,并非所有的双重介质系统渗流都需要考虑液固耦合效应。      

应力敏感储层渗透率对生产数据分析的影响

储层渗透率和孔隙度与压力之间的依赖关系严重影响着井的生产动态.本文通过油藏数值模拟和分析生产数据曲线的方法从理论上研究了这个问题.介绍了一个适用于应力敏感储层、微可压缩流体的单相流体的流动方程.对这个方程进行拉普拉斯空间求解可得出井的产量随时间变化的关系图(恒定井底压力生产).对其求解,要先将这个流体流动方程转化为压力项和压力平方项和的函数形式.应力敏感储层中油藏数值模拟结果与理论预测结果的一致性出现得比非应力敏感储层的慢,但是储层的应力敏感性并没有影响油藏数值模拟得出的储层最终采收率值.应力敏感储层的曲线显示储层的应力敏感性不会影响容量分析结果.应力敏感储层生产数据分析说明这个方法会低估泄油面积.分析标准型曲线得出的渗透率值小于地层的原始渗透率值.     

储层流固耦合的数学模型及其有限元方程

利用有限元方法,建立了一个描述可变形饱和储层中流体流动的数值模型。该模型由一组完全耦合的控制方程组成,包括岩石骨架的平衡方程和流体在多孔介质中流动的连续性方程,模型中采用了基于Mohr-Coulomb屈服面的弹塑性本构关系。利用有限元方法得到了控制方程中未知的位移和流体压力在几何域上的耦合解。用全隐式数值格式对上述方程在时间域上进行求解,得到了完全耦合的有限元离散方程,并研究了该数值模型的稳定条件。该模型在石油工程中有广泛的应用,为可变形饱和油藏流固耦合渗流的数值模拟奠定了理论基础。     

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。     

一种预测水平井井筒温度剖面的新方法

通过解释分布式光纤温度传感器(DTS)实时测量的温度和压力数据可以实现井底流动情况的真实还原,水平井井筒温度预测模型是解释测试资料的基础。从油藏渗流规律和井筒流动机理出发,以流体物质平衡方程、动量守恒以及能量守恒为基础,以均质油藏中心的一口水平井为研究对象,建立耦合油藏和井筒模型的水平井热模型,随之迭代求解出特定条件下水平井井筒的温度和压力剖面,在模型求解的基础上分析了产油下水平井井筒温度的敏感性因素。研究结果表明:不同流量、不同渗透率以及不同类型流体对油藏温度分布均有明显影响。对于产单相油的水平井,井筒流入温度剖面与流量剖面以及表皮因子相关,产油量越大或者表皮因子越大,在近井带会引起更大的压力变化,由焦耳汤姆森效应作用进而使得井筒温度升高。     

塔里木盆地深层致密油藏地质工程一体化模拟技术

综合地震及测井解释、岩石力学性质及地质力学分析、数值模拟、水力压裂等技术,提出非常规油气藏地质工程一体化模拟工作流原理,并以塔里木盆地塔中12油田为例,运用地质工程一体化的思想解决了压裂一体化耦合数值模拟过程中的具体问题。即：建立精细三维地质模型,基于体积压裂模拟结果进一步优化复杂缝网模型;采用新一代流固耦合数值模拟技术等,结合研究区地质认识和工程实践,实现了体积压裂、地质力学和油气藏动态全耦合数值模拟。研究结果表明：精细三维地质模型可辅助提升储层钻遇率和钻井效率;利用有限元方法建立的压裂模型,能够精确刻画体积压裂缝网空间展布规律和油藏开发特征。在此基础上,将复杂的体积压裂缝网模型与油藏数值模型耦合,可进一步开展有关非常规致密油藏提高采收率的后续研究工作。在塔里木油田首次尝试非常规致密油藏地质工程一体化模拟技术,对油田开发具有重要的指导作用和借鉴意义。     

流固耦合作用下注水井井壁稳定性研究

注水开发油田在生产过程中，渗流场会对油藏地应力场产生影响，在井壁附近产生应力集中。研究了注水过程中流固耦合作用下套管损坏的力学机理，在传统的Biot 方程的基础上，考虑介质渗透性能随应力的变化，建立了注采过程中流体渗流与固体弹塑性变形的非线性耦合数学模型，采用全耦合的有限元法对所建立的模型进行求解。通过对大庆油田南二区某注水井注水开发过程的数值模拟，分析了注水对储层孔隙压力、井壁围岩应力场和变形场的影响，并对比了不同注采情况下储层孔隙压力和井壁应力随时间的变化关系。研究表明，油藏注水开采过程中，油藏流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为合理建立油藏注水开发的流固耦合计算模型，合理控制注采压差，预防和减少该地区地层变形、套管损坏等提供了依据。     

流-固全耦合新模型研究

在油藏开采过程中,储层岩石体变形与流体的流动是相互耦合作用的,并且流体渗流时的压力、饱和度也是不断变化的。假设岩石体变形为弹性小变形,建立其变形方程。由达西定律,考虑油、水两相流体耦合渗流时的饱和度变化,经过推导变换,得到了油、水两相流体的耦合渗流方程,从而得到了以岩石质点位移、流体压力和流体饱和度为未知量的流-固耦合数学模型,并给出了求解数学模型所需的定解条件。新模型拓宽了以前以岩石质点和流体压力为未知量的流-固耦合数学模型,实现了岩石变形和流体渗流的真正意义上的耦合,丰富了流-固耦合理论,为考虑流-固耦合影响下的油藏数值模拟奠定了理论基础。     

稠油水平井多元热流体驱影响因素敏感性研究

多元热流体驱替技术增产机理复杂,既受油藏地质条件的限制,又受注入强度、蒸汽温度、采注比等因素影响。在引入正交数值实验方法基础上,利用数值模拟手段对稠油油藏水平井多元热流体驱的地质和工艺参数影响因素进行敏感性分析。结果表明：地质因素敏感性依次为有效厚度、渗透率、油藏倾角、净总比、孔隙度、原油黏度、油藏埋深;工艺参数因素敏感性依次为采注比、注入温度、蒸汽干度、井距、气水比、ＣＯ２ 含量、注入强度。其中,影响显著因素为有效厚度、渗透率、净总比、油藏倾角、采注比、注入温度。该研究对多元热流体驱油藏筛选和注采参数优化设计具有指导意义。     

岩石压缩系数对油藏数值模拟结果的影响

油藏数值模拟结果受岩石物性参数的影响,岩石压缩系数是影响数值模拟结果的参数之一.利用Hall图版和理论公式2种方法确定岩石的压缩系数,并研究不同确定方法对油藏数值模拟结果的影响.研究表明,Hall图版高估了岩石的弹性能量,用其数值进行油藏数值模拟计算时,油藏压力的下降速度明显变慢.由于理论公式计算的岩石压缩系数远小于地层流体的压缩系数,油藏数值模拟计算中可将其忽略.     

一种水平井射孔入流剖面优化方法

非均质油藏水平井沿水平段入流剖面不均匀,容易导致注入水局部突进.考虑储层物性、污染状况和完井参数等因素影响,建立水平井射孔流体流动过程中油藏渗流、径向渗流、近井地带汇流和井筒管流模型,以相邻区域边界处流量和压力一致为原则进行耦合,完成水平井产能敏感性和入流剖面计算分析.实例计算结果表明,由于不同位置处渗透率和污染程度的...     

基于新模型低渗透油藏产能研究

针对低渗透油藏非线性渗流模型的缺陷和产能评价方面的不足,文中基于低渗透非线性渗流理论,从泊稷叶公式出发,考虑流体屈服应力和吸附边界层的影响,建立了具有理论基础的低渗透油藏非线性渗流新模型。基于新的渗流模型,考虑压力敏感效应、启动压力梯度的影响,建立了一种适用于定压边界的低渗透油藏直井产能评价数值模型,并对其影响因素进行分析。研究表明:随着水驱前缘位置的增大,产能提高很快,且受生产压差的控制,同一水驱前缘位置下,产能与生产压差近似为线性正相关,压力敏感系数越小,产能越高;保持适当的生产压差,减小渗透率对压力的敏感性,有助于提高单井产能;启动压力梯度越小,产能越高,采用压裂或超前注水,可减小或"消除"储层启动压力梯度的影响。