基于树状分叉网络的增强型地热系统采热计算分析

文章以分形理论和离散裂缝网络模型为基础,利用树状分叉网络表征离散缝网,构建出EGS热流耦合解析模型。利用Laplace变换方法得到该模型中干热岩储层的温度解析解,并分析了分叉参数和生产参数对增强型地热系统累计采出热量的影响。分析结果表明:裂缝的分叉级数对出口端缝网温度影响较大;当裂缝的长度比从0.5逐渐增加至0.7时,缝网出口温度的热突破时间从1.8 a左右逐渐延长至3 a左右;与裂缝长度比为0.5的工况相比,当裂缝长度比为0.7时,20 a内增强型地热系统的累计采出热量增加了2×109kJ;裂缝的开度比对水的流速影响较大,当裂缝的开度比增大时,增强型地热开采系统累计采出热量的增长速度呈现出先快后慢的变化趋势;注水速度的增大会缩短热突破时间,注水温度对热突破时间影响不大。     

页岩气数值模拟技术进展及展望

页岩气是重要的非常规资源,数值模拟技术对于页岩气藏的开发具有重要的意义。综述了页岩气数值模拟技术的进展,论述了页岩气的储集和运移方式,讨论了在页岩孔隙中运移的表征方法;目前页岩气数值模拟分为双重介质、多重介质及等效介质3种模型;在分析了目前页岩气数值模拟技术研究中存在问题的基础上,对其未来发展方向进行了展望。未来页岩气数值模拟技术的发展方向为:研究页岩气气水两相运移机制,开展气水两相页岩气数值模拟;研究页岩中有机质分布规律及有机质孔隙气水运移规律,建立考虑有机质影响的页岩气数值模拟模型;研究页岩气吸附气运移机制,建立准确描述页岩气解吸机制的页岩气数值模拟模型。     

基于自适应遗传算法的压裂水平井参数优化

鉴于低渗透油藏水平井压裂设计中参数多且交叉影响,采用常规方法进行正交优化存在较多局限性,结合油田生产实际,选择油井的累积产油量、累积注水量和累积产水量作为分析对象,提出一种以生产净现值最大化为目标,基于自适应遗传算法的水平井压裂参数优化方法.该方法根据个体适应值大小自动选择合适的交叉与变异概率,有效避免了传统遗传算法的“早熟”和盲目搜索等问题;通过编程实现了对水平段长度、裂缝半长、裂缝条数以及裂缝导流能力的自动优化求解.以长庆油区某油田的实际资料为基础,分析了五点井网下水平井压裂参数优化过程,分析结果表明,该方法参数覆盖范围更广,与枚举法需计算4 096次才能确定最优解相比,新方法只需迭代200次,大大提高了求解速度,增强了算法的实用性.     

基于不同倾角的压裂水平井试井解释

基于源函数理论,采用镜像映射和叠加原理建立了压裂水平井中裂缝呈不同角度时地层中任一点的压力计算公式,并通过Laplace变换和Stehfest数值反演得到了考虑井筒存储和表皮系数影响的水平井井底压力解.对影响水平井井底压力的因素进行研究表明:裂缝倾角对各向同性地层中的压力影响主要表现在线性流到径向流的过渡阶段;而对各向异性地层中的压力影响主要表现在早期,裂缝的倾角越大,定产量生产所需压差越大,压差变化幅度也越大;裂缝对地层的穿透程度只影响水平井各流态出现的时间,穿透程度越大,相应流态出现的时间便越晚;同时,只有当裂缝的间距达到一定距离时才能出现第一径向流,且间距越大,第一径向流持续的时间越长.     

低渗透油藏的压裂水平井三线性流试井模型

针对低渗透存在启动压力梯度的特点,建立了压裂水平井的三线性不稳定渗流数学模型,得到其在Laplace空间的解析解;通过Stehfest数值反演和Duhamel原理,得到了考虑井筒储存和表皮效应影响的压裂水平井井底压力值,对影响因素进行了研究。结果表明,启动压力梯度存在时,压裂水平井井底压力及压力导数曲线呈上翘趋势,且启动压力梯度越大,曲线越高,上翘的时间也越早;人工裂缝导流能力主要影响裂缝和双线性流出现时间的早晚;当裂缝间距达到一定值时,裂缝径向流才会出现,且裂缝间距越大,裂缝径向流持续时间越长;储容比影响压力导数曲线"凹子"的宽度和深度,储容比越小,"凹子"越宽越深;窜流系数决定"凹子"的位置,窜流系数越小,"凹子"就越靠右;井筒储集系数主要影响曲线的早期续流段。     

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.     

考虑二次梯度项低渗透油藏水平井压力动态分析

针对低渗油藏中渗流必须克服启动压力梯度的特点,建立了考虑启动压力梯度的盒状油藏水平井不稳定渗流数学模型,并在微分方程中保留了非线性二次梯度项的影响。首先通过对数变换将非线性微分方程线性化,再利用伽辽金有限元方法导出了模型的控制方程组,用直接迭代法进行求解,代入反变换,最后得到井底压力数值解,并与经典的Odeh模型解析解对比验证了该数值算法的正确性。低渗油藏水平井井底压力的计算结果表明：启动压力梯度存在时,水平井压力及压力导数曲线都呈现出上翘趋势,且启动压力梯度越大,曲线上翘越明显,即井底所需压差越大;当充分考虑流体压缩性时,水平井井底压差比忽略二次梯度项的结果偏低,且压缩系数变大,压力解之间的误差将呈非线性增长。     

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。     

页岩气藏分段压裂水平井产能影响因素分析

针对页岩气藏中吸附气和游离气共存的现象,建立了考虑吸附解吸过程的页岩气藏压裂水平井产能计算模型,通过实例计算,分析了产能影响因素。结果表明,不考虑微裂缝时,压裂水平井产能很低,几乎为零,只有天然微裂缝发育比较良好的地层才具有商业开采价值;随着开采进行,解吸气量所占的比重越来越大,气藏考虑吸附解吸后产量更大,稳产时间更长,所以页岩气藏必须考虑吸附解吸的影响;正交试验表明,天然裂缝渗透率对产能的影响最显著,地层微裂缝发育程度直接决定了压裂水平井的产能,必须优先考虑。