考虑应力敏感效应的复合油藏多级压裂水平井压力动态分析

应力敏感效应是影响致密油气藏压力动态分析的重要因素。考虑应力敏感效应、体积压裂改造区(SRV)及水力裂缝的有限导流能力,建立水力裂缝为树状缝网的双重介质复合油藏多级压裂水平井数学模型。运用摄动变换、Duhamel原理、Laplace变换等方法求解模型,得到井底压力线源解,绘制井底压力动态曲线并对相关参数进行敏感性分析。结果表明:多级压裂水平井的渗流过程划分为12个阶段。渗透率应力敏感系数使压力曲线上翘;储容系数影响窜流的时间与强度;窜流系数影响基质向裂缝窜流出现时间;内外区流度比主要影响内区向外区过渡流及晚期径向流阶段;裂缝间距和裂缝长度增大有助于增加泄油面积,减小整体渗流阻力;内区半径主要影响内区向外区过渡时间。该结果对致密油气藏多级压裂水平井渗流规律分析和试井解释具有指导意义。     

基于分形和分数阶的煤层气藏多级压裂水平井试井模型

基于分形理论和分数阶微积分,建立具有割理(裂缝)系统应力敏感性的煤层气藏多级压裂水平井半解析模型;采用线源理论、数值离散和叠加原理等方法,求解拉式空间下的井底压力解;利用Stehfest数值反演技术,绘制真实空间下的无因次试井曲线,进行相关参数的敏感性分析。结果表明:根据导数曲线的不同特征,划分为8个不同的流动阶段,即井筒储集效应阶段、表皮效应阶段、第一线性流阶段、第一径向流阶段、第二线性流阶段、割理系统径向流阶段、窜流阶段和整体径向流阶段,拟渗透率模量和反常扩散系数增加,压力和压力导数曲线后期上升;分形维数减小,压力和压力导数曲线上升;水力裂缝半长变大,第一线性流阶段持续时间变长,第一径向流持续时间缩短;水力裂缝间距变短,第二线性流阶段出现时间变早,第一径向流阶段持续时间变短;水力裂缝条数越多,中期压力和压力导数曲线位置越低。该结果为更好地理解煤层气藏压裂水平井的渗流规律提供指导。     

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.     

基于滑脱、应力敏感和非达西效应的页岩气压裂水平井产能模型

基于页岩气藏压裂水平井三线性流模型,考虑页岩气滑脱效应,分析页岩气的吸附、天然裂缝的应力敏感和人工裂缝的非达西效应,建立页岩气产能模型,运用全隐式有限差分和牛顿—拉普森迭代法进行数值求解,绘制无因次产量递减曲线。结果表明:页岩气的流动阶段分为人工裂缝中不稳定线性流阶段、人工裂缝和微裂缝的双线性流阶段、微裂缝中不稳定线性流阶段、微裂缝和基质的双线性流阶段、基质中线性流动阶段、边界流阶段;如果忽略滑脱效应,将导致页岩气产能预测产生误差。当页岩基质孔隙直径小于20nm时,滑脱效应造成的产量增加5%~25%。该结果对于认识页岩气藏水平井产能递减规律具有指导意义。     

三区复合凝析气藏多分支水平井压力动态特征

钻井技术的发展使多分支水平井应用于海上凝析气藏开发。根据凝析气藏开采过程中的相变特征,将气藏划分为3个区:Ⅰ区为油气同流区,Ⅱ区为气体流动、油不流动的过渡区,Ⅲ区为纯气区。建立三区复合凝析气藏多分支水平井的解析模型,采用点源函数、Fourier有限余弦积分变换、Green函数等方法求解模型,利用MATLAB软件绘制井底压力特征曲线,分析凝析气藏多分支水平井的渗流规律,对相关参数进行敏感性分析。结果表明:凝析气藏多分支水平井的渗流过程划分为9个阶段;应力敏感效应使第二径向流阶段后的压力特征曲线逐渐上翘;分支井长度增加,分支井线性流持续时间变长;分支井间距减小,两分支井间的压力波相互干扰,导致第二径向流水平段缩短;分支井数量减少使早期的压力特征曲线向上偏移;相邻两区流度比越接近1,曲线后期上移越明显;区域半径影响径向流阶段持续时间。该模型能更准确地模拟凝析气藏多分支水平井的生产动态,为凝析气藏开发提供指导。     

页岩气藏压裂水平井产能模型及影响因素

由于页岩气在储层中存在解吸、扩散和渗流相互作用,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏压裂水平井在渗流特征及产能递减规律方面有较大差异.综合考虑页岩气解吸、扩散和渗流特征,建立页岩气藏压裂水平井产能模型,应用Laplace变换和Duhamel原理,结合Stehfest数值反演求解产能模型,绘制页岩气藏压裂水平井产能递减曲线,分析解吸系数、无因次储容系数、无因次解吸时间、无因次人工裂缝间距、人工裂缝条数和裂缝表皮系数对产能递减曲线的影响.该结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、评价预测产能及优化压裂裂缝提供参考.     

考虑裂缝干扰的气藏压裂水平井产能预测模型

基于压裂水平井井身结构复杂,需要建立考虑裂缝参数变化且符合水平井渗流特征的产能预测模型.为准确预测压裂水平井产能,通过保角变换和势的叠加原理,建立新模型,不仅考虑裂缝长度、裂缝间距、裂缝夹角的变化对压裂水平井产能的影响,还考虑裂缝间的相互干扰.结果表明:压裂水平井产能随着裂缝条数、长度和裂缝夹角的增加而增大.模型通过现场验证,计算单井无阻流量与试采结果对比,相对误差为8.3%,计算结果较为准确.     

基于应力敏感效应和启动压力梯度的双重介质低渗油藏邻井干扰试井模型

采用邻井干扰试井方法,可以克服周围邻井的影响。考虑应力敏感效应和启动压力梯度,建立双重介质低渗油藏邻井干扰试井数学模型;运用Pedrosa代换、正则摄动理论消除方程非线性,应用格林函数和叠加原理求解拉式空间下的井底压力,通过数值反演得到真实空间下的井底压力响应,对相关参数进行敏感性分析。结果表明:受邻井的干扰,测试井压力导数曲线出现两个径向流段,且两个径向流段高度比等于两口井总产量与测试井产量比;考虑应力敏感效应和启动压力梯度时,压力导数曲线后期大幅上翘。该试井模型在低渗致密储层试井解释中拟合效果好,可以提高试井资料解释准确率,为低渗油藏邻井干扰试井解释提供指导。     

非均质油藏多段压裂水平井不稳态压力分析半解析方法

基于点源函数理论和边界元思想,建立一种可用于非均质油藏多段压裂水平井非稳态压力分析的半解析模型。模型考虑储层横向非均质性的影响,计算所得结果与数值解进行对比与拟合,对横向渗透率的非均质性、储容比、窜流因数、裂缝导流能力、长度及各裂缝泄流面积的影响进行讨论。结果表明:随着储层横向渗透率非均质性的增强,各裂缝间流量的差异性增大;单一提高某一个裂缝附近的渗透率对压力影响较小;泄流面积的差异性仅在晚期对各裂缝流量分布有影响;裂缝导流能力仅对早期裂缝流量的分布有影响,裂缝越长,流量越大。     

缝洞型低渗透碳酸盐岩油藏产量递减曲线分析

针对缝洞型低渗碳酸盐油藏,建立考虑启动压力梯度和动边界共同影响的三重介质低渗透油藏非线性非稳态渗流模型.鉴于数学模型的非线性和非齐次性,通过引入新定义的压力(量纲一)线性化压力扩散方程,应用Laplace变换和Duhamel原理结合Stehfest数值反演对模型进行求解,获得三重介质低渗油藏产量递减典型曲线,在产量递减双对数图上出现3个递减阶段和2个相对平缓稳定阶段;分析启动压力梯度、溶洞窜流系数、基质窜流系数、裂缝弹性储容比和溶洞弹性储容比与基质弹性储容比之比等敏感参数对产量(量纲一)的影响规律.计算分析表明,启动压力梯度越大,中后期产量递减曲线下降幅度越大.通过绘制的产量递减曲线图版,可以预测缝洞型低渗透碳酸盐岩油藏未来产量的变化.     

具有压敏特征的稠油油藏水平井产能分析

依据幂律流体在压敏油藏中的稳定渗流理论以及水平井远井和近井区域渗流场的描述,推导考虑幂律性特征的稠油在压敏油藏中3种流态并存的水平井产量计算公式.依据区域边界流量和压力相等的原则给出方程解法,最终可求得水平井的产量.通过计算结果与油田实际资料的对比,证明了该方法的有效性和实用性.对幂律指数、介质变形系数、启动压力梯度与水平井产量关系分析结果表明,稠油油藏水平井的产量与启动压力梯度和介质变形系数呈线性反比关系,随着幂律指数的降低,水平井产量快速下降.     

基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演方法

为及时评价水平井压裂效果、准确反演裂缝参数,提出基于页岩油气藏压裂液返排数据的裂缝参数反演方法.以不稳定渗流理论为基础,考虑裂缝—基质间油水或气水两相复合流动,以及流体在储层中的复杂渗流机理,建立渗流数学模型并进行半解析求解,形成一套划分两相流动阶段的诊断曲线和反演裂缝参数的直线分析法,对半解析模型进行数值模拟验证.美...     

二氧化碳爆破致裂建造增强型地热系统热储层工艺探讨

人工建造热储层是干热岩热能开发的关键技术,二氧化碳爆破致裂具有爆破压力大、爆破压力可控、作业 时间短、造缝均匀、经济环保等优势,可用于建造增强型地热系统(EGS)热储层.分别从爆破压力、爆破过程、裂 缝形态以及对岩体和环境的影响方面,探讨了二氧化碳爆破用于储层建造的可行性;并对二氧化碳致裂器的结构 进行了改进,使其适应 EGS热储层高温、大井深环境;提出了二氧化碳爆破与水力压裂相结合的分层分段致裂 EGS热储层新工艺,即分层钻进注入井水平井段与生产井水平井段并使两者处于同一垂面,在各水平井段先进行 二氧化碳爆破制造均匀裂缝,再使用水力压裂沿裂缝扩展贯通形成规模裂隙.该工艺可为建造 EGS热储层、商 业化开发干热岩提供参考.      

页岩气藏数值模拟及井底压力动态分析

为研究页岩气藏生产过程中井底压力动态及影响因素,基于质量守恒定律,考虑解吸和压力敏感系数,建立页岩气藏双孔双渗数学模型,对数学模型差分离散得到数值模型并求解;分析解吸、兰氏体积、兰氏压力、吸附时间、压力敏感系数等对井底压力双对数曲线的影响.结果表明:吸附气解吸使压降速率变缓且较晚触到边界;兰氏体积或兰氏压力越大,井底压力双对数曲线的下凹部分越明显;吸附时间常数越短,扩散效果越好,越容易达到整体径向流段;压力敏感系数越大,双对数曲线上翘越明显.该研究结果对页岩气藏开发具有指导意义.     

基于声波监测技术的长庆砂岩裂缝扩展实验

针对在全三维水力压裂物理模拟实验中,水力裂缝实时扩展形态无法准确描述的问题,利用被动声波监测技术,研究水力裂缝在超大型(762cm×762cm×914cm)天然砂岩岩样中的扩展机理.结果表明:水力压裂裂缝呈经典的径向形态扩展,与实际裂缝形态一致;实验条件下,径向裂缝延伸净压力受断裂韧性的控制,与通常现场裂缝延伸净压力受流体黏性控制有很大区别.为与现场裂缝扩展进行相似对比,建议物模实验参数设计应适当提高液体黏度及排量,同时降低岩样断裂韧性.声波监测技术在超大尺寸水力压裂实验中的应用,可为现场水力压裂裂缝微地震监测技术应用提供指导.     

天然气非线性复合渗流数学模型

在对油气井进行水力压裂后产生的有限导流垂直裂缝进行研究时,特别是对于泄流面积比较狭长的储层,可采用复合流动模型求解得到接近于实际的近似结果.利用演绎一维流动数学模型,考察天然气渗流的非线性影响,并定义拟时间因子化简控制方程,利用Laplace变换求得无量纲解析解式,联立物质平衡方程后分析拟时间因子的变化规律及其对生产动态的影响.进而利用复合渗流模型分析垂直裂缝气井在定流量和定流压生产的2种典型制度下的动态表现特征,绘制相应的不稳态压力及产量曲线,并采用商业模拟器(Eclipse)对该解析解进行模型的对比验证.结果表明:天然气非线性渗流特点对拟稳态时期的产量及压力特征有较大影响.该研究结果有利于提高对天然气渗流规律的认识,为压裂气井的生产动态分析提供一定的理论参考.     

低渗透底水气藏压裂井见水时间预测模型改进研究

目前低渗透底水气藏压裂井见水时间预测模型考虑了压裂裂缝的导流能力,但忽略了近井区域气相非达 西效应和地层表皮效应对计算模型的影响,导致见水时间的预测发生偏差.鉴于此,基于气相平面径向流和半球 形向心流相结合的底水锥进模型,以渗流理论为基础,综合考虑气相非达西效应和地层表皮效应的影响,推导出 低渗透底水气藏压裂井见水时间预测新模型.实例应用表明,本模型预测的见水时间更切合实际;压裂井可明显 延缓底水锥进;气相非达西效应和地层表皮效应会加速底水锥进;随着裂缝半长与气藏打开程度的增大,压裂井 见水时间呈现出先增大后减小的趋势,存在最优值.该研究成果为低渗透底水气藏压裂井见水时间的预测提供 了理论依据.      

不同渗透率油藏储层应力敏感性实验研究

为了探讨不同渗透率油藏储层应力敏感性的强弱,考虑低渗油藏储层裂缝发育的特征,利用巴西劈裂法室内实验研制含裂缝的储层物理模拟砂岩岩心,测试基质渗透率分别为18.876×10-3,234.247×10-3,540.12×10-3 μm2的均质岩心和裂缝岩心在不同有效压力下的渗透率变化,结合渗透率保持率这一表征参数来分析裂缝对储层应力敏感性的影响,对低渗油藏与中、高渗油藏储层应力敏感性的差别进行了研究。结果表明:裂缝的存在大大增强了储层的应力敏感性。裂缝性油藏储层应力敏感性与裂缝的闭合程度有关,裂缝在低有效压力范围内未完全闭合,储层应力敏感性较强;有效压力超过一定范围后,裂缝完全闭合,储层应力敏感性减弱。不同渗透率下无裂缝均质油藏储层的应力敏感性相近,但在含有相同裂缝条件的油藏储层中,渗透率较低的油藏储层应力敏感性较弱;实际油藏条件下,裂缝多发育在低渗油藏储层中,因此表现为低渗油藏储层应力敏感性比中、高渗油藏储层应力敏感性强。      

压裂水平井渗流理论研究进展

系统地回顾了压裂水平井渗流理论发展历程,国外对压裂水平井的研究趋向于建立数学模型,利用源函数、三线性流模型及数值方法进行求解;国内对压裂水平井的研究重点在于分析压裂水平井产能特征。同时,还对国内压裂水平井产能分析方法,包括裂缝势函数分布法、保角变换法、裂缝离散法、当量(等效)井径法、源函数及格林函数法进行了分类总结,简要评述了各种方法的优缺点。最后分析了压裂水平井渗流理论研究中存在的各种问题,并在此基础上指出了压裂水平渗流理论的发展趋势。      

低速非达西渗流动边界移动规律

低渗透油藏非达西渗流动边界的产生归因于启动压力梯度。在考虑动边界的基础上,建立包含表皮效应和井筒存储的单一、以Warren-Root模型为基础的双重和三重介质低速非达西渗流数学模型;并通过定义无量纲压力得到模型的Laplace解,利用Stehfest数值反演获得动边界的传播规律,对比动边界与无限大、封闭及定压等三类外边界条件下的压力及压力导数分布特征。结果表明:对于低速非达西渗流,启动压力梯度越大,动边界向外传播越慢;在双重介质和三重介质中,动边界移动出现短暂的停滞,曲线上表现为水平段或平缓段;动边界主要影响压力及压力导数曲线的中后期,而无限大、封闭及定压等三类外边界主要影响曲线的后期形态。