复杂结构井试井技术在海上油气田中的应用

传统试井技术很难应用到以水平井和多分支井为主的复杂结构井。为建立复杂结构井试井理论,利用源函数、Green函数、叠加原理、离散化机理等方法展开了渗流数学模型建立、试井曲线和不稳态压力特征分析等复杂结构井试井技术的研究。结果表明,多分支井展现出5个流动特征期,其中早期纯井储控制期、线性流期特征和晚期拟径向流期与水平井相似,增加分支干扰过渡期,其主要受分支间距影响。将复杂结构井试井技术应用于海上油气田的生产实际,特别是水平井和多分支井能够极大地降低油气藏开采的综合成本,在海上油气田得到广泛的应用。     

水平井不稳定试井分析理论及应用

水平井在增加原油可采储量、提高产量、减少开采成本及稳定油价等方面有着重要的战略意义和现实效益。水平井的渗流理论与直井相比要复杂得多,因为研究水平井的渗流问题必须考虑三维介质、六个外边界面、有汇区分布情形。归纳、求解水平井的不稳定渗流数学模型和设计并实现其应用算法是水平井渗流理论的两个难点。水平井试井分析是水平井渗流理论的一个重要应用。为此,在前人理论基础上详细推导了水平井试井理论模型及其解,详尽分析了水平井试井理论曲线特征,并用实测资料进行了验证,得到了满意的解释结果。     

多分支水平井注采井网波及系数研究

多分支水平井注采井网波及系数是评价水驱开发效果的一个重要参数,研究多分支水平井注采井网波及系数具有重要意义。将多分支水平井等价为半径扩大的直井,利用等值渗流阻力法,考虑非活塞式水驱油,将渗流区划分为三个阻力区,推导出多分支水平井与直井联合开采面积井网的产能公式和波及系数公式。对多分支水平井五点法面积井网情况下的波及系数随穿透比和分支个数的变化情况进行了研究。结果表明,随着穿透比的增加,见水时刻波及系数减小;随着分支个数的增加,见水时刻的波及系数增加。计算结果与数值模拟结果非常接近,具有较高的精度,能满足工程计算要求。     

多分支井产能预测方法

建立了多分支井油藏渗流与井筒流动耦合的产能预测模型,水平井模型考虑了井筒摩擦、井筒内流动的加速、油藏流动扰动等引起的压降对井产能的影响。模型中油藏渗流计算采用Joshi稳态流动模型和Helmy-Wattenbarger拟稳态流动模型;水平井筒流动计算采用Ouyang单相流动模型;主井筒流动计算采用Beggs-Brill两相流动模型。提出了求解所建模型的半解析法,编制了多分支井产能预测软件。通过实例计算分析了多分支井压力与产能的关系、分支井井筒压力与产量分布,以及某一分支井油层压力、水平井长度变化对其他分支井产能及多分支井总产能的影响。软件为钻完井设计、油藏工程分析和采油工艺设计提供了一种快捷、有效的分析工具。     

特殊工艺井开采特殊油气藏技术进展

目前我国的一些老油区,低渗透、稠油、断块等特殊油气藏已逐渐成为主力接替区块,依靠常规直井、水平井技术难以对其经济有效开发。以分支水平井为代表的特殊工艺井技术可实现一个井口对应多个地下井眼、多个储层同时开发的目的,显著增加储层裸露面积,提高油气采收率和储层的动用程度。文章在简要列举了特殊油气藏开发的难点之后,对特殊工艺井的安全钻井技术、井眼轨迹控制技术、特殊工艺井完井技术、储层保护技术等配套技术的研究情况进行了详细介绍,并明确表示他们依靠特殊工艺井钻完井配套工艺,完成了各类分支井近80口,其中鱼骨分支井60余口,钻完井成功率为100%,固井优质率达90%以上,实现了特殊油气藏的经济高效开发,为同类特殊油气藏开发提供了宝贵的经验。     

分支水平井稳态渗流理论及最优井长

针对油藏中分支水平井的稳态渗流问题,基于渗流力学理论,采用全三维方法,导出了油藏稳态渗流与分支水平井井筒流动的耦合模型。用改进的Su方法以及一种新方法计算了裸眼完井分支水平井井筒内的压降,分析和比较了井筒内压力和采油指数的分布情况;同时,给出了考虑经济因素的分支水平井水平段最优长度的计算方法。结果表明,分支水平井的单个分支内的流动情况和水平井近似;由于摩擦因素的影响,分支水平井的水平分支不是越长越好,而是有一个最优值。这些结论可用于实际油藏中分支水平井的设计和产能预测。     

水平井试井分析和应用

水平井试井分析是水平井渗流理论的一个重要应用。在前人理论基础上对水平井试井理论模型及其解作了介绍，详尽分析了水平井试井理论曲线特征，利用水平井试井分析模型和解释方法对水平井实际试井资料进行解释分析。     

长庆低渗透油气田分支井钻完井技术综述

分支井技术是水平井、侧钻井技术的集成和发展,是继水平井之后的又一重要的改善油田开发效果和提高原油采收率的有效手段,它将会在油气田开发中得到越来越广泛的应用。近年来,随着分支井技术及相应的钻完井技术和储层改造技术、工具的发展,长庆油田认真分析长庆“三低”油气藏地质特点和分支井的应用优势,逐步展开了分支井的应用试验,完成了多口分支井施工,不断探索适合于长庆“三低”油气田勘探开发的分支井钻完井关键技术和相应的配套工具。分支井技术将是长庆油田继水平井之后的又一重要的提高和改善油田开发效果及原油采收率的先进技术。     

一种分支井衬管回接技术

自水平井技术发展以来,人们就开始了分支井钻井的尝试。所谓分支井钻井,就是从一个主井眼中侧钻出多个分支井眼的钻井,而主井眼可以是直井,也可以是水平井。主井眼为直井的分支井可以开采不同的油气层,相当于多口开发不同层位的定向井或水平井,能有效开采多层段的油气藏;而主井眼为水平井的分支井则更大程度地提高了油藏的裸露程度,增加了油藏的泄油面积,能进一步提高原油产量和采收率。因此,分支井可以用来提高原油采收率及单个油藏或多个油藏的开采效率,减少井场数量,提高油田开采的综合经济效益。     

多层致密油气藏分层压裂井裂缝非均匀导流能力试井分析方法

压裂直井和多级压裂水平井是致密油气藏目前研究的主要井型,鲜有研究多层致密油气藏分层压裂井合采时非均匀导流能力裂缝参数解释问题。针对多层致密油气藏分层压裂工艺,摒弃致密储层传统压裂缝导流能力均匀的假设,考虑分层压裂缝扩展差异性引起的压裂缝导流能力不均匀现象,通过Laplace空间变换、Duhamel叠加原理和Stehfest数值反演方法,建立了具有非均匀导流能力压裂缝的多层致密油气藏分层压裂试井分析模型,研制了识别多层致密油气藏分层压裂井流动特征的试井分析图版,分析了井筒储集系数、裂缝表皮系数、压裂缝导流能力分布特征、储层物性等对油气渗流规律的影响。结果表明：多层致密油气藏分层压裂储层的油气渗流可分为5个阶段,早期流动阶段受井筒储集系数和裂缝表皮系数影响,中期流动阶段受压裂缝长度及导流能力控制;在相同生产压差下,增大各层压裂缝长度和导流能力有利于提高油气井产量;忽略压裂缝导流能力和压裂缝扩展的非均匀现象,将低估压裂缝区域压力损耗、高估压裂生产井早期产能。通过实例井试井解释,获取了各层裂缝参数。     

Modeling Oil-Water Countercurrent Flow in Deviated Wells Using Mechanistic and Simplified Approaches

Water circulation and oil-water countercurrent flow in a deviated or multilateral well has been investigated in the present paper. Flow patterns for the countercurrent flow have been identified. Two practical criteria for determining the occurrence of countercurrent flow in deviated wells are introduced. Five categories of flow patterns for the countercurrent flow in pipes or wells are identified. Transitions among different flow patterns are proposed. Both a mechanistic model and a simplified model are developed for describing the oil-water countercurrent flow in deviated and multilateral wells. Solution procedure for using the newly-developed models is discussed.     

The Performance of Water Floods with Horizontal and Multilateral Wells

The use of horizontal and multilateral wells in the oil industry has increased rapidly during the last two decades. The main reason for this upsurge is that horizontal and multilateral wells provide a large contact area with the reservoir, and therefore enhance the well productivity or injectivity better than conventional vertical wells. The high productivity coupled with the recent advances in drilling technology for horizontal and multilateral wells has made their application an economically viable option. In this study, the performance of nonconventional wells in water flooding projects was investigated using numerical simulation techniques. Extensive three-dimensional, fine-mesh simulation runs are performed to determine the oil recovery by nonconventional wells under different operating/reservoir conditions. Results show that the pattern used has a significant effect on the displacement performance of nonconventional wells. The study shows the various conditions under which nonconventional wells will perform better than the use of conventional vertical wells.     

The Performance of Water Floods with Horizontal and Multilateral Wells

Abstract

The use of horizontal and multilateral wells in the oil industry has increased rapidly during the last two decades. The main reason for this upsurge is that horizontal and multilateral wells provide a large contact area with the reservoir, and therefore enhance the well productivity or injectivity better than conventional vertical wells. The high productivity coupled with the recent advances in drilling technology for horizontal and multilateral wells has made their application an economically viable option. In this study, the performance of nonconventional wells in water flooding projects was investigated using numerical simulation techniques. Extensive three-dimensional, fine-mesh simulation runs are performed to determine the oil recovery by nonconventional wells under different operating/reservoir conditions. Results show that the pattern used has a significant effect on the displacement performance of nonconventional wells. The study shows the various conditions under which nonconventional wells will perform better than the use of conventional vertical wells.     

Modeling Oil–Water Countercurrent Flow in Deviated Wells Using Mechanistic and Simplified Approaches

Abstract

Water circulation and oil–water countercurrent flow in a deviated or multilateral well has been investigated in the present paper. Flow patterns for the countercurrent flow have been identified. Two practical criteria for determining the occurrence of countercurrent flow in deviated wells are introduced. Five categories of flow patterns for the countercurrent flow in pipes or wells are identified. Transitions among different flow patterns are proposed. Both a mechanistic model and a simplified model are developed for describing the oil–water countercurrent flow in deviated and multilateral wells. Solution procedure for using the newly-developed models is discussed.     

煤层气井合理放气套压的确定及其应用

煤层气井提产阶段和稳产阶段需要确定合理放气套压,才能够获得稳定的气流补给。根据煤储层启动压力梯度、渗流理论和煤层气开发地质理论,构建了煤层气井憋压阶段套压变化的数学模型;利用沁水盆地大宁区块的煤层气勘探开发资料验证了该模型的准确性,并分析了放气套压差值对平均日产气量的影响规律。模型计算结果与现场数据吻合较好时,煤层气井的产气量较高;当计算出的放气套压与实际放气套压的差值小于等于0.15 MPa时,煤层气井稳产期的产气量能达到1 000 m3/d以上;大于0.15 MPa时,需要降低产气量来维持其稳定性。研究结果表明,日产气量随实际放气套压与计算值之间差值的增大呈幂函数减小,建立的煤层气井憋压阶段合理放气套压数学模型可为现场排采控制提供理论依据。      

分支井汇合流动压降计算

随着节约型开发方式的发展以及海洋油气的开发,分支井开发油气资源技术越来越受到人们的重视。分支井开采的一个显著特点是存在分支与主支的汇合,在汇合点处存在汇合流动的局部阻力损失,即汇合流动压降。为此,需要建立汇合流动压降物理及数学流动模型,分析汇合流动局部损失的大小,从而为分支井油气产能分析提供基础。文中采用类比方法建立了三分支井的物理模型;通过流体力学分析,建立了三分支井的等径三通的汇合流动模型和等径斜支管的汇合流动模型;汇合流动压降计算表明,当总的流量小于1000m^3／d,各支管内直径不小于76mm时,无论是等径三通还是等径斜支管,其局部阻力损失都很小,最多为0．01MPa左右,是1000m井深油井重力压力损失的0．13％左右;而在生产压差为6MPa水平段井筒内,局部阻力损失0．01MPa,只有6MPa的0．17％左右。考虑现场的工程实际,可以忽略由于分支汇合流动而造成的局部阻力损失。而且三分支井的分支点处采用普通分叉管时,汇合点处最好采用等径三通连接。     

低渗透气藏水平井井底压力动态

从渗流理论出发,建立适用于低渗气藏水平井的渗流数学模型,运用考虑＂启动压力梯度＂影响的Lord Kelvin点源修正解、杜哈美叠加原理修正公式和泊松叠加公式等方法,求解低渗气藏水平井的点源解,通过计算得到无因次压力和压力导数双对数理论图版,并在其基础上分析了低渗气藏水平井渗流特征及其影响因素。     

渤海稠油油田水平分支井钻井完井技术

渤海油田的大部分油藏为稠油油藏，地层胶结疏松，如何提高采收率、增加原油产量是稠油开发过程中面临的艰巨任务之一，而水平分支井钻井完井技术是提高稠油油藏采收率的有效途径之一。主要从水平分支井的工程设计、钻井完井的难点分析、井眼轨迹控制工艺技术以及钻井液体系、性能、现场维护等方面介绍了渤海稠油油田水平分支井的钻井完井技术，并对其经济效益进行了简要的分析。水平分支井钻井完井技术的成功应用，为渤海稠油油田的开发找到了一条新路子，并将在几个油田的开发和调整中推广应用。     

储层应力敏感性对异常高压低渗气藏气井产能影响研究

在渗流力学基础上建立了考虑应力敏感性的三维气、水两相流数值模型,编写了相应的数值模拟软件。在此基础上进行的模拟计算表明,应力敏感性对气井稳产能力具有显著影响,可导致气井所需生产压差明显增大,在应力敏感情况下进行开采,气井对地层能量的利用率将会大大降低。而异常高压气藏由于原始地层压力高,有效应力变化范围大且下限低,储层岩石具有更强的应力敏感性。因此。在进行异常高压、低渗气藏开发的生产动态预测时应充分考虑储层应力敏感性的影响,使编制的开发方案能更加准确地指导该类气藏的开发。     

分支井渗流-应力耦合场分析

在多孔介质的渗流过程中,存在着极强的流固耦合作用。针对广泛使用的分支井型,在利用 COMSOL Multiphysics 软件时充分考虑流固耦合作用,分析耦合渗流场和应力场的分布特点,同时通过运 用三维库伦准则计算失效系数fail 值来判断井壁岩石的危险截面,并进一步计算出不同造斜率情况下失 效系数fail 的最小值和失效系数fail≤-2.5 MPa 区域的体积积分值,从而研究采用不同造斜率侧钻分支 井眼对井壁失效区域大小的影响。结果表明,在单渗流场分析中采用定压缩系数方法得到的孔隙度其变化微乎其微,而耦合渗流场中的孔隙度、渗透率在井底附近区域变化明显。因此,考虑流固耦合作用下的 渗流场能更真实地反映地下渗流情况。在耦合应力场分析中,Von Mises 等效应力的最大值和失效系数 fail 最小值均出现在侧钻分支井窗口处,即窗口处井壁岩石为危险截面,进而得出在取造斜率为15°/30 m 进行侧钻分支井眼的情况下井壁岩石失效范围最小的结论,为分支井的设计和施工提供了理论依据。