我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向

开发煤层气的多分支水平井形态多样且在对开发过程中割理的作用认识不清,有必要探究煤层中离散割理分布特征和多分支水平井形态对气井产能的影响。根据煤层中面割理和端割理的发育情况和正交特性,采用随机方法在煤层中分别构建了低密度、中密度和高密度的离散割理系统,并与等长型、纺锤型、交错型和哑铃型4种不同形态的多分支水平井结合,构建出多分支水平井开发煤层气的物理模型。在考虑开发过程中煤层有效应力变化和基质收缩效应的条件下建立了煤层基质和割理系统的应力敏感模型,并采用Langmuir定理计算煤层气的解吸附,建立了一种可压缩煤层气在煤层基质–割理系统–多分支水平井耦合中流动的开发模型,进而研究了多分支水平井形态和割理密度对煤层气开发的影响。结果表明：煤层中的离散割理可以极大地增加多分支水平井在短时间内对煤层的动用范围,但是仅限于与多分支水平井直接联通的割理及周围基质区域,未与多分支水平井联通的部分则需要较长的开发时间,这也是气井在较短的时间获得峰值产量并迅速减产的重要原因;等长型多分支水平井控制的储层范围最大,交错型、哑铃型和纺锤型的控制范围依次减小;在煤层中割理密度相同时,等长型多分支水平井的煤层气峰值日产量和20 a内的累积产量均高于其他3种类型的多分支水平井,可以取得更好的开发效果;增大多分支水平井主次井筒的夹角,等长型多分支水平井开发效果更好,同时纺锤型分支水平井的峰值日产量提高显著;交错型和哑铃型多分支水平井的峰值日产量对分支数量更加敏感,纺锤型多分支水平井的分支数量应不少于8条,而哑铃型多分支井的分支数量不多于6条。

     

致密油藏分段多簇压裂水平井复杂缝网表征及产能分析

致密油藏多采用水平井分段多簇压裂方式生产,产能预测需兼顾天然裂缝和水力裂缝的分布,同时考虑裂缝与基质之间的耦合。以S油田天然裂缝的走向和密度为基础,利用COMSOL和MATLAB软件联合仿真技术,对致密油藏中水平井井筒、水力裂缝和天然裂缝的分布进行建模。利用基质-裂缝-井筒耦合流动模型,模拟了水力压裂条件下,不同裂缝间距和裂缝长度油藏的压力分布、日产油量和累积产油量。结果表明:水力压裂改造后,压力首先波及到导流能力较强的主裂缝和次级裂缝,随后向沟通的天然裂缝和基质扩展,且扩展速度逐渐变缓;对于无法连通的未改造区域,压力很难波及到。生产时间为1 000 d时,压力波及区域面积仅为油藏面积的34.1%。增加裂缝长度及减小裂缝间距均可提高日产油量和累积产油量,其中减小水力裂缝间距对提高产能和累积产量的贡献更为显著。     

波动采油对饱和单相一维储层模型渗流的影响分析

 基于低频波动采油作用下的低渗储层开发背景,对渗流孔隙介质波动控制方程进行Laplace解析–Durbin离散求解,分析低频波动采油对饱和单相一维储层渗流的影响。通过对时间 进行Laplace变换,利用迭代消去和非齐次微分方程降解解法,结合开发储层边界与初始条件,推导得到Laplace变换域内单一波作用下一维储层定压或定流量开发时的流固位移解;利用延长油田物性拟合参数,Matlab编程计算饱和水相孔隙介质和不同振动频率下饱和油相孔隙介质两类算例的渗流变化。计算结果验证了波动采油技术在储层开发过程中的增渗能力,在一定储层物性条件下存在最佳振动参数(文中最佳振动频率为10～30 Hz),使得孔隙度和渗透率增幅最大,与实验规律相符。     

支撑剂在非贯穿型裂缝网络中的输送特征模拟

为了探究主次裂缝不完全相交条件下支撑剂在裂缝网络中的分布特征,文中设计了“上浮式”和“下沉式”2种类型的缝网结构。在考虑支撑剂、携砂液及支撑剂颗粒间相互作用的基础上,建立了支撑剂在复杂裂缝网络中的运移模型,并分析了主次裂缝相交长度及次级裂缝位置对支撑剂在缝网中分布的影响。数值模拟结果表明：对于“上浮式”裂缝网络,由于主裂缝中携砂液自下而上向二级裂缝分流,有效地减缓了主裂缝中支撑剂的沉降速度,改善了其中支撑剂的分布状态;在“下沉式”裂缝网络中,主裂缝内携砂液向下分流不利于支撑剂在主裂缝中的铺置,且二级裂缝中支撑剂多集中分布在主裂缝正下方的区域。在“上浮式”和“下沉式”裂缝网络中支撑剂的整体填充比例均随着二级裂缝到主裂缝入口距离以及上浮或下沉距离的增加而增加。     

基于格子—玻尔兹曼方法的裂缝导流能力流固耦合

为了定量研究不同类型支撑剂填充裂缝的导流能力及其影响因素,借助离散元方法构建了不同粒径范围内支撑剂在不同缝宽裂缝中的堆积模型,利用耦合的固体力学和格子—玻尔兹曼方法,分析了在闭合压力作用下支撑剂在水力裂缝中的嵌入程度及缝宽变化,并以此为基础研究了支撑剂粒径和裂缝缝宽对水力裂缝渗透率和导流能力的影响.通过与实验数据进行对...     

低频振动对低渗油藏径向渗流影响的变参量Biot固结分析

基于波动采油对低渗储层物性改善的动态过程,利用变参量的岩土固结模型分析弹性波对饱和渗流流体径向模型流固位移、孔隙压力等的影响规律。通过Laplace变换与迭代消去,得到拉氏变换下低渗开发油藏波动控制方程为变系数高阶微分方程;利用变系数向量拆分与矩阵求法,推导了波动采油作用下饱和单相流体径向(定流量或定压)开发储层的流固位移近似解。通过Matlab编程,算例分析了饱和水相介质和不同振动频率下饱和油相介质的渗流、物性变化。结果表明,低频波动采油技术可增加低渗开发储层孔压和渗流速度,文中基础参数下,存在最佳振动频率5~30 Hz使得增幅最大,作用范围可达60 m,径向模型Laplace变换–Durbin离散近似求解适用于波传播时间较小的情况。