基于交错定面射孔的近井筒裂缝扩展规律物理模拟

基于对射孔压裂各阶段裂缝发育特点及常规射孔方式的分析,提出了交错定面射孔的思路,采用两种型号射孔弹进行了大型射孔打靶实验,模拟页岩中交错定面射孔过程,分析交错定面射孔条件下近井筒裂缝形态、形成机理以及扩展规律,并讨论近井筒裂缝的人工控制方法。研究表明:①交错定面射孔加强了同一定面内以及相邻定面间射孔的联系,易形成连通裂缝并有序扩展;②射孔时伴随着孔道生成,孔周发育3种微裂缝,分别为Ⅰ型径向微裂缝、Ⅱ型斜交微裂缝和Ⅲ型射孔尖端发散微裂缝,3种裂缝相互连通形成复杂的近井筒裂缝;③不同型号射孔弹采用不同定面夹角和交错角组合时,近井筒裂缝形态和扩展规律不同;④采用交错定面射孔方式,对各定面按照螺旋单向或连续"之"字形等方法进行排布,可促进形成所需的近井筒裂缝,有利于非常规油气储集层及复杂常规油气储集层压裂时对主缝的人工控制。图13参18     

水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理

建立水平井定面射孔局部地应力计算模型,利用建立的模型分析水平井定面射孔条件下水力裂缝起裂机理,研究井筒位置、射孔参数等对起裂压力的影响规律。根据渗流力学理论建立了定面射孔岩体三维流固耦合地应力模型,采用最大拉应力理论给出了定面射孔起裂压力确定方法,并通过应用实例验证了模型的可靠性。采用模型进行计算分析后发现:对于正断层型和逆断层型地应力场,定面射孔时裂缝均在射孔壁面上起裂,正断层型地应力场易形成宽而短的垂直缝,逆断层型地应力场易形成长而窄的转向缝;对于正断层型地应力场,井筒方位角和井筒倾斜角越大,定面射孔的起裂压力越低;对于逆断层型地应力场,井筒方位角越大、井筒倾斜角越小,定面射孔起裂压力越低;射孔夹角越小、射孔直径越大、射孔深度越大,定面射孔起裂压力越低。     

水平井变孔密分段射孔井筒压降计算模型

射孔是水平井完井的主要方式,由于流体在水平井筒内的流动为变质量流,在水平井筒内必然因流体的流动而引起压力损失,主要包括摩擦压力损失、加速压力损失以及混合压力损失.以渗流理论和流体力学相关知识为基础,考虑地层流体和井筒流体的相互耦合作用以及现场的实际需要,提出了变孔密分段射孔的概念,推导出了水平井变孔密分段射孔的井筒压降模型,并分析了孔眼密度变化对水平井井筒压降的影响,为水平井新型完井方式的井筒压降计算提供了理论依据.     

定面射孔时射孔参数的优选方法研究

应用定面射孔技术可以有效地降低岩石储层的破裂压力,对近井筒裂缝的形态进行改善。定面射孔的参数对于岩石的破裂程度起到至关重要的促进作用。通常情况下,利用有限元方法建立其数值模型,对定面射孔的相关参数进行细化地分析,找到影响破裂压力的规律。通过实际的实验和研究,破裂压力会以射孔密度的变化而变化,一般情况下,射孔密度增加,破裂压力则呈现出非线性下降的趋势。破裂压力与射孔深度因素没有直接关系。本文主要对定面射孔时,射孔参数的优选方法进行研究,仅供参考。     

采用定面射孔时射孔参数的优选方法

采用定面射孔技术可降低页岩储层破裂压力,有效改善近井筒裂缝复杂形态,定面射孔参数设计是决定岩石破裂的关键。通过有限元方法建立页岩储层的数值模型,对定面射孔参数进行单因素分析,得出不同射孔参数组合方式影响破裂压力的规律。结果表明,破裂压力随射孔密度的增加呈非线性降低,随射孔孔径增加大幅度下降,而与射孔深度变化无相关性。优化得出最优射孔参数组合方式为孔密21孔/m、孔径0.03 m、孔深0.52m。采用灰色关联度分析法,对定面射孔参数进行多因素分析,评价上述射孔参数组合的优劣性,发现射孔参数组合的破裂压力值与其关联度呈负相关性,并且射孔参数组合(孔密12孔/m、孔径0.03 m、孔深0.52 m)为最优射孔参数。开展室内真三轴物模实验对比分析储层破裂压力,进一步验证了灰色关联度分析方法的可靠性。     

压裂支撑剂在水平井井筒射孔簇间分布实验

为研究支撑剂在射孔簇中的分布,分析支撑剂沿水平井筒沉降的原理,建立了室内实验模拟装置,通过改变支撑剂泵注排量、粒径、砂比等参数,分析上述因素对支撑剂在射孔簇中分布的影响。研究结果表明：在低泵注排量下,随着砂比的增大,20/40目石英砂主要分布由第2、3个射孔簇变为第1、2个射孔簇,40/70目石英砂主要集中在第1个射孔簇中;高泵注排量下,20/40目石英砂分布与低泵注排量类似,40/70目石英砂受高速流体影响,以远超临界沉积速度的形式运移,大量沉积在第3个射孔簇;相同砂比情况下,流体对小粒径石英砂的冲击作用较弱,支撑剂易沉积在近处,而对大粒径石英砂的冲击作用较强,更易沉积在远处;随着砂比的增大,支撑剂在第1个射孔簇中的质量占比逐渐增大,在第3个射孔簇中的质量占比显著减小。该研究可为水平井分段压裂射孔簇优化和提高改造效果提供有力支撑。     

射孔水平井中油藏流动与井筒流动的耦合模型研究

格林函数和源函数方法能够给水平井流动问题提供一个有效的解析解。文中用半解析方法得出了油藏内的流动模型和水平井筒内流体的流动模型，并建立了耦合模型。通过模型对油藏中的水平井井筒内单相流动特性进行数值计算研究。由于油藏模型压力分布较为复杂，使得水平井的流动计算变得相当复杂，应用表征流动特性的非线性方程对空间进行迭代计算。通过编制实用计算程序求解模型，为水平井的设计开采提供一种手段。     

水平井射孔技术

随着油田开发的深入发展,水平井开采呈日趋上升之势,射孔作为油气田勘探开发中的主要完井方法,其工艺技术也需要不断跟进完善。文章通过对长庆油田近几年的水平井射孔施工进行了分析,为射孔器的相位设计、起爆方式选择、校深定位以及施工注意事项提供了参考依据。     

水平井射孔技术

随着油田开发的深入发展,水平井开采呈日趋上升之势,射孔作为油气田勘探开发中的主要完井方法,其工艺技术也需要不断跟进完善。文章通过对长庆油田近几年的水平井射孔施工进行了分析,为射孔器的相位设计、起爆方式选择、校深定位以及施工注意事项提供了参考依据。     

薄油层射孔水平井井筒内流动与油藏渗流耦合模型（） 摘要: 关键词: 中图分类号:TE34

为真实反映薄油层内水平井及近井地带流体流动情况,针对水平井近井渗流问题,以水平生产段为研究对象,根据压力与流量在边界处的连续性,同时考虑井筒内的加速度附加压力降,建立了薄油层射孔水平井井筒内流动与油藏渗流耦合数学模型。利用该模型进行实例分析,结果表明:近井地带压力分布呈波浪线形;沿井筒方向,近井地带压力随着井长增加而降低;井筒内流体流速呈阶梯增加趋势。建立的模型直观地考虑了射孔位置与数量,为水平井完井设计提供了理论基础。     

射孔孔眼磨蚀对分段压裂裂缝扩展的影响

非常规油气藏分段压裂施工中常利用射孔限流法促进段内多条水力裂缝均匀发育,压裂过程中,支撑剂会逐渐磨蚀射孔孔眼,致使射孔孔眼的限流作用失效。为研究射孔孔眼磨蚀现象对分段压裂中多裂缝发育的影响情况,耦合了孔眼磨蚀模型和水力裂缝扩展模型,建立了考虑射孔孔眼磨蚀的水平井分段压裂裂缝扩展模型。模拟结果表明:随着支撑剂磨蚀破坏射孔孔眼,孔眼的限流能力显著下降,导致压裂段内各水力裂缝尺寸差距增大。基于所建立的数值模型,研究了不同支撑剂浓度、压裂液排量条件下射孔孔眼磨蚀对压裂段内多条水力裂缝扩展的影响。结果表明:(1)压裂液内支撑剂浓度越高,射孔孔眼初期的磨蚀速度越快;(2)支撑剂浓度变化对段内裂缝扩展延伸的影响较小;(3)压裂液排量越高,射孔孔眼限流效果越好,压裂段内各裂缝发育越均匀。最后建议在分段压裂施工中尽可能提高压裂液排量,这将有助于压裂段内各裂缝的均衡发育。     

凝析气井井筒压力计算

准确计算凝析气井井底压力是正确预测产能、合理制订生产方案的关键,近年来凝析气井压力计算重点考虑黑油模型和组分模型的差异,而对优选气液两相管流压降模型的重要性却认识不足。为此,采用Govier-Fogarasi公开发表的94口凝析气井实验数据对工程常用的无滑脱模型、HagedornBrown、Orkiszewski、Gray、MukherjeeBrill、HasanKabir分别按黑油模型和组分模型预测井筒压力。井底流压和压降梯度统计评价结果表明:两相流模型的选择对凝析气井井筒压力预测结果影响较大,而组分模型和黑油模型对部分两相流模型在一定条件下对凝析气井井筒压力计算产生影响;推荐使用Gray模型+黑油模型和HagedornBrown模型+组分模型来预测凝析气井压力剖面,并给出了无滑脱模型的适用条件(液气比为0.5~5m3/104 m3、产气量大于5×104 m3/d);最后指出,采用组分数据计算凝析气井压力剖面时,其数据选择尤为重要,否则预测的误差会增大。该研究成果对于凝析气藏的高效开采具有重要的意义。     

凝析气井井简压力计算

准确计算凝析气井井底压力是正确预测产能、合理制订生产方案的关键,近年来凝析气井压力计算重点考虑黑油模型和组分模型的差异,而对优选气液两相管流压降模型的重要性却认识不足.为此,采用Govier-Fogarasi公开发表的94口凝析气井实验数据对工程常用的无滑脱模型、Hagedorn&Brown、Orkiszewski、Gray、Mukherjee&Brill、Hasan&Kabir分别按黑油模型和组分模型预测井筒压力.井底流压和压降梯度统计评价结果表明:两相流模型的选择对凝析气井井筒压力预测结果影响较大,而组分模型和黑油模型对部分两相流模型在一定条件下对凝析气井井筒压力计算产生影响;推荐使用Gray模型+黑油模型和Hagedorn&Brown模型+组分模型来预测凝析气井压力剖面,并给出了无滑脱模型的适用条件(液气比为0.5～5 m3/104 m3、产气量大于5×104 m3/d);最后指出,采用组分数据计算凝析气井压力剖面时,其数据选择尤为重要,否则预测的误差会增大.该研究成果对于凝析气藏的高效开采具有重要的意义.     

水平井变密度射孔优化设计模型

针对水平井应用过程中容易出现底水脊进、射孔成本过高、射孔易损害套管等问题,基于射孔完井水平井生产流体流动压降分析,研究了油藏流体渗流模型、射孔孔眼流体流动模型、井筒流体流动压力梯度模型以及流动耦合模型,建立了水平井变密度射孔优化设计模型。研究结果表明,通过优化水平井变密度射孔密度分布,可有效地调节水平井生产流体流入剖面,防止底水脊进;变密度射孔可减少射孔的数量,降低射孔成本及射孔对套管的损害程度;初始孔密、原油黏度以及是否射穿污染带等影响变密度射孔孔密分布;初始孔密较大时,射孔密度的变化较大;原油黏度较大时,射孔密度的变化较小;已射穿污染带时射孔密度的变化大于未射穿污染带时射孔密度的变化。同时,初始孔密和原油黏度对井底流压和孔眼压降也有较大的影响。图5参14     

井筒与油藏耦合作用下的底水驱油藏水平井非稳态产能预测

在段永刚等人提出的井筒与油藏耦合作用下的水平井产能预测数学模型的基础上 ,借鉴H .Cinco等人求解有限导流垂直裂缝压裂井压力动态的计算方法 ,建立了井筒与油藏耦合作用下底水驱油藏水平井非稳态产能预测模型 (其中 ,油藏模型为底水驱无限大油藏 ,井筒模型中考虑了流体摩阻、动量变化、井筒壁面流入的混合干扰等因素的影响 ) ,对该模型进行迭代求解可以获得定产量条件下井筒流率分布、井筒压降分布等重要信息。     

低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型

致密砂岩气藏储层物性差,需要采用水平井配合多级水力压裂技术进行开发,为此,对低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型进行了研究.首先,由渗流力学基本原理,建立单条裂缝水平井等效井径模型;然后,运用叠加原理,建立了耦合水平井段管流动态的多级压裂水平井稳态产能模型,在Visual Studio 2008 C#编程环境下,对模型进行了求解,获得了多级压裂水平井产量及压力分布.在此基础上,对多级压裂水平井稳态产能的相关影响因素进行了分析,认为缝长是影响低渗透气藏产能的主要因素,而裂缝导流能力对其影响不大.通过矿场实例,计算得到西部某气藏压裂水平井单井产能为11.357× 104 m3/d,与实测产能误差为15.7％,验证了计算结果的准确性.该井在压裂施工中应尽可能提高缝长,以获得更好的增产效果.     

带油环边水气藏水平井开发优化设计

锦州×油气田为一个带油环的层状边水凝析气藏,气区部署的气井肩负联合对外供气任务.在开发中,为了减缓气油界面上升,防止油环锥进入气区干扰气井稳定生产,同时避免油环锥进入气区成为死油而无法采出,降低油环的开发效果,因而在油环区部署水平井,与气井同步生产,保持气油界面的稳定性.文中通过数值模拟手段,对水平段纵向位置、水平段长度、合理采油速度等参数进行研究和优化设计.实际生产动态表明,优化设计的水平井能延缓边底水锥进和保持气油界面的稳定,提高了油气田的整体开发效果.     

致密气藏水平井多段体积压裂复杂裂缝网络试井解释新模型

水平井多段体积压裂是目前致密气藏开发的主要手段,体积压裂后井筒周围将产生形态各异的复杂裂缝网络,但目前大部分适用于压裂水平井的试井渗流模型仅假定压裂缝为单一主裂缝,使得试井解释结果与实际情况之间存在着较大的误差,以致于无法准确获取改造区的缝网特征参数。为此,基于非结构化离散裂缝模型,建立了一种考虑复杂裂缝网络的致密气压裂水平井试井模型,然后利用三角单元和线单元混合的有限元方法对模型进行求解,进而获得了不同缝网形态(矩形、椭圆形及双曲形)下的水平井试井典型曲线;在此基础上,分析试井曲线特征及其影响因素,并与常规单一裂缝模型的试井曲线进行了对比,最后应用新模型对鄂尔多斯盆地庆阳气田二叠系山1段气藏一口多段体积压裂水平井进行了试井解释。研究结果表明:①缝网模型与单一裂缝模型试井曲线的最大区别在于早期阶段,改造区拟径向流特征取代了第一线性流特征;②改造区拟径向流阶段结束的时间主要由改造区大小和形状决定,改造区越大则改造区拟径向流阶段持续的时间越长,改造区形状越趋近于长条形则新模型试井曲线特征越接近于单一裂缝模型;③改造区拟径向流阶段的压力导数值主要由缝网导流能力和缝网密度决定,改造区缝网密度越...     

页岩气水平井井筒积液流动规律研究——以C01井区为例

目的 C01井区页岩气井开采中后期,天然能量不足,井筒积液普遍,准确实时识别积液位置困难,导致排水采气工艺实施效果欠佳,故需针对井筒积液流动进行研究。方法 基于C01井区积液现状,在Beggs持液率模型的基础上,使用生产数据及井筒流型对持液率模型进行修正,从而可以准确地实时识别积液位置,与生产测井剖面实测数据进行对比,验证了修正模型的准确性;基于实际页岩气井钻井数据建立了页岩气井的全井段几何模型,实现了气液两相流动模拟,分析了井型对积液位置的影响。结果 修正的持液率模型在页岩气井中应用时,其平均相对误差为6.66%,可以为现场提供较为准确的积液位置识别;数值模拟结果表明,下倾型和上倾型页岩气水平井由于能量衰减导致造斜段易形成积液。结论 应用修正的持液率模型计算积液位置显示,页岩气水平井造斜段易形成积液;数值模拟结果与修正的持液率模型应用计算结果符合,通过使用预测的生产数据可以对井筒积液位置进行预判。