底水油藏水平井分段完井产能预测

在分析分段完井渗流机理的基础上,根据质量守恒原理及动量定理推导出了水平井分段完井井筒压降计算模型,并引入了一个修正的壁面摩擦系数,可以准确计算分段后各微元段的压降.针对底水油藏类型,根据势的叠加原理导出了单相原油三维稳态渗流的压力分布公式,再结合分段压降模型,建立了油藏渗流与井筒流动耦合产能预测模型.实例计算表明:用此...     

井筒与油藏耦合的压裂水平井非稳态产能计算模型

为了准确预测压裂水平井的产量,综合考虑流体在储层、井壁、压裂裂缝、射孔孔眼以及水平井筒中的流动过程,根据势叠加原理,建立了考虑射孔孔眼、压裂裂缝生产干扰作用下的井筒、油藏耦合压裂水平井非稳态产能计算模型。结果表明:只考虑裂缝生产与裂缝、孔眼同时生产时的水平井产量在生产初期差别较大,生产后期差别变小;由于裂缝、孔眼的干扰,水平井筒两端裂缝的产量高于中间裂缝的产量;由于井筒摩阻作用,关于水平井筒中心对称的裂缝流量不相等;随着裂缝长度增加,裂缝、射孔孔眼、水平井产量增大;随着裂缝导流能力增加,裂缝产量增大,射孔孔眼产量降低,水平井产量增大;射孔段越长,孔眼与裂缝的干扰愈强,单个孔眼的产量降低,但由于射孔数增加,水平井产量增大;射孔深度增加,压裂水平井产量增加。     

射孔水平井分段压裂破裂点优化方法

为确定水平井裂缝破裂点位置,指导射孔位置的优选,建立了综合考虑多条人工裂缝诱导应力、井筒内压、原地应力、热应力、压裂液渗流效应和射孔联合作用下的水平井分段压裂应力场模型,模型重点考虑了先压开裂缝产生的诱导应力场影响,更符合水平井分段压裂的实际特点,在此基础上结合岩石破裂准则从降低破裂压力角度形成了破裂点优化方法。研究结果表明先压开裂缝产生的诱导应力场影响使得水平井筒周围应力场更为复杂,研究裂缝起裂问题时必须考虑这一因素。对川西水平井分段压裂的破裂点进行了优化,压裂后输气求产,实际破裂压力梯度低于邻井同层的破裂压力梯度,大大降低了施工风险。该破裂点优化方法对水平井分段压裂优化设计有一定的指导意义。     

致密油藏压裂双水平井参数优化研究

多段压裂水平井能有效地提高致密油藏单井产量,双水平井的使用则会增大增产效果,但其压后产量影响因素并不是很明确。基于渗流力学理论,分析压裂双水平井流体流动机理,建立了考虑启动压力影响的油藏—裂缝系统分段压裂双水平井数值模型,采用网格加密方法和控制变量法,计算分析了地质因素和工程因素对双水平井压后产量的影响,并使用正交试验方法把不同的裂缝参数和特征对水平井产量的影响进行了主次排序。结果表明:地质因素中的基质孔隙度和渗透率对压后单井产量影响最大;工程因素中的水平井筒长度和裂缝导流能力对水平井产量影响较大,并且相关因素的影响力排序为:水平井筒长度>裂缝导流能力>裂缝长度>水平井筒间距>裂缝条数。研究结果对致密油藏双水平井压裂理论及优化设计具有现实的实践指导意义。     

一个完整的水平井水力学模型

水平井通常因射开井段长而产量高，由此造成摩阻压力损失大，而摩阻损失大又会造成井的产量下降。本文的水平井模型与只考虑水平段的水平井模型不同，它还考虑到水平井的垂直段以及从井口到油气分离站的地面设备，这个水力学模型已经被各种已知解函数证实，然后用于高产井。据发现，摩阻压降对产油量的影响并不象解析方法和某些数值模拟研究所指出的那样明显，概括地讲，水平井垂直段的压降对决定如何采出更多流体起着特别的作用，因     

应力干扰下煤层顶板水平井穿层分段压裂规律

穿层压裂是提高煤层顶板水平井产气量的关键技术，而应力干扰对煤层顶板水平井穿层分段压裂效果具有重要影响，为此，建立顶板水平井穿层分段压裂数值模型，研究应力干扰对穿层分段压裂裂缝扩展的影响规律。结果表明:煤层的岩石力学参数、压裂段间距和压裂施工方式是影响顶板水平井穿层压裂段间干扰的3个重要因素，随着煤层泊松比的降低，叠加应力逐渐增加，段间干扰程度增加；随着段间距离的增加，叠加应力逐渐减少、应力干扰逐渐减弱；顶板岩层内的叠加应力和应力干扰程度明显大于煤层；渗流扩散泄压施工产生的叠加应力明显低于连续压裂施工，段间干扰程度明显降低。研究得出连续施工的中硬煤层分段间距在90 m左右，软煤层分段间距在70~80 m较合理。扩散泄压压裂施工段间距相应降低，中硬煤层的分段间距在70 m左右、软煤层分段间距在60 m左右较合理。工程实践表明，顶板水平井分段压裂裂缝穿透了煤层，形成了较长裂缝，取得了较好的产气效果，实现对煤层的高效穿层压裂改造，研究结果为顶板水平井穿层压裂段间距优化提供了理论依据。      

延页平3井大偏移距水平井减阻降摩技术研究

减阻降摩技术是大偏移距水平井成功完钻的关键技术之一。通过对井眼轨迹参数优化,优选出具有低摩阻系数的井眼轨迹;建立摩阻/扭矩分析模型,分析了钻井液粘滞力和管柱屈曲对摩阻的影响,推导出摩阻/扭矩计算公式,提出了摩阻/扭矩预测的方法;采用低摩阻系数的油基钻井液,将摩阻系数降低了65.2%;采用漂浮下套管技术,极大地降低了下套管过程中的摩阻。延页平3井中成功应用上述技术,准确地预测了钻井过程的摩阻,解决了大偏移距水平井钻井过程中的托压问题,实现了套管一次性下放到位。延页平3井的应用表明：上述技术可以在大偏移距水平井中推广使用,并对国内其他地区大偏移距水平井施工有一定借鉴意义。     

煤层顶板水平井分段压裂瓦斯治理模式研究

针对煤矿碎软低渗煤层,提出了煤层顶板水平井分段压裂瓦斯治理模式。通过建立应力-渗流-损伤耦合的理论模型,运用数值模拟的方法模拟了煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展过程,结果表明紧邻煤层顶板岩石的裂缝能够延展至煤层,且在顶板岩石的撕裂作用下,煤层内的裂缝能够快速延展。应用产能模拟的方法对分段压裂水平井的产能进行了模拟,分析瓦斯抽采的效率,优选了分段压裂的压裂缝长度、压裂段数,认为在淮北矿区祁东煤矿的地质条件下,压裂裂缝的长度为80 m,裂缝间距为63 m,抽采效果最佳。通过工程验证,说明煤层顶板水平井分段压裂技术是国内碎软低渗煤层地面瓦斯高效抽采的有效模式。     

不同井眼条件下的水平井双侧向测井响应

为解决油气开发中水平井中井眼对双侧向测井响应的影响,建立了上、中、下三层介质的水平井模型,采用三维有限元方法进行研究。数值计算结果表明,水平井眼处于目的层不同位置、不同井眼尺寸以及泥浆电阻率等都对水平井双侧向测井响应有不同程度的影响,特别是对非厚层影响更加明显。井眼尺寸越大和泥浆电阻率越高,对双侧向测井响应的影响就越严重。当目的层小于6 m时,水平井中的深、浅双侧向测井响应都不同程度地受到层厚围岩的影响;当层厚分别大于36 m和6 m时,深侧向和浅侧向测井几乎不受围岩影响;在15°的范围内,不同的井眼倾角对双侧向测井响应影响不大。     

离散裂隙网络对页岩气井产能影响的数值模拟

页岩作为典型的非常规储层,基质孔隙小,渗透率极低,水平井多级水力压裂为其商业开发的主要手段。准确模拟页岩气产能,应同时考虑水力裂隙和天然裂隙的渗流。基于离散裂隙模型和等效连续模型建立页岩气渗流数学模型,利用有限元分析方法进行数值求解,研究不同走向裂隙组对页岩气井产能的影响。研究认为,页岩基质为气体的生产提供了主要气源,天然裂隙作为渗流的主要通道,将气体输送到水力裂缝,进而到达井筒。模拟结果表征,离散裂隙的渗流特征对于页岩气井的产能有重要影响。根据页岩储层的天然裂隙走向,可以优化相应的水平井方位。对于二维离散裂隙网络模型,水平井沿着2个裂隙组夹角的平分线更有利于生产。      

页岩水平井体积压裂设计的一种新方法

页岩水平井常采用体积压裂技术获得产能,压裂形成的缝网体积、渗透率是影响压裂效果的关键因素。目前页岩体积压裂设计借用产能预测模型优化缝网参数,此模型较复杂,不便于现场应用。根据等效渗流原理,将页岩储层压裂后形成的缝网系统等效为一个高渗透带,建立了体积压裂缝网参数与施工规模关系模型,提出了体积压裂设计的3个步骤:体积压裂可行性研究、数值模拟优化缝网参数和施工参数优化。根据QY2页岩油水平井特征,进行了体积压裂设计和现场实施。结果表明:压裂形成的高渗透带对产能的贡献最大;高渗透带数量、体积和渗透率增加,压裂后的累积产量和采出程度逐渐增加,存在最优的高渗透带参数。现场应用表明这种设计方法方便实用,可以推广。     

新疆牙哈凝析气田产能变化试井解释

牙哈凝析气田是目前国内已投入开发的规模最大的整装凝析气田,投产以来开发效果很好。但目前牙哈凝析气田全面进入反凝析生产阶段,提气稳产的效果受到很大的影响,生产过程中的矛盾逐渐暴露。使用现代试井解释方法,应用KAPPA公司的Saphir试井解释软件对牙哈凝析气田9口生产井历次压力恢复试井、产能试井进行了试井解释,分析了牙哈凝析气田产能变化规律及反凝析现象对产能变化的影响,得出以下结论:(1)一般储层渗透率为20×10-3μm2,测试点测试产量在25万m3时,为产能测试曲线出现负斜率的分界线;(2)反凝析现象的存在造成试井解释模型多采用径向复合油藏模型。这些对正确认识气藏开发动态及生产特征、加强动态监测技术研究、获得良好的注气效果和显著经济效益起着重要的指导作用。     

裂缝性致密油藏直井体积改造产能评价模型

针对裂缝性致密油藏,基于拉普拉斯变换及Stehfest数值反演, 建立了一种可用于直井体积改造产能评价的半解析两区复合模型,模型内区包含有限条无限导流水力裂缝,外区是经典的Warren-Root双重介质系统. 并分析了导压系数比α、裂缝传导率比β、储容比ω、窜流系数λ以及改造半径r_eD等参数敏感性,绘制了产量递减图版。结果表明：从产量递减曲线,可以看出体积改造直井产能遵循“L”形递减规律;导压系数比越大,初期产量越高;裂缝传导率比对整个生产周期的产能都有影响,裂缝传导率比越大,单井产量越高,同时还会伴有明显的复合边界流特征;储容比和窜流系数分别影响双重介质基质-裂缝系统窜流发生的程度和时间;内区人工主裂缝条数越多或改造渗透率越大,复合边界流越明显,产能也越高,这说明改造程度与改造体积对产能的增加都很重要,应注意两者的合理优化。矿场实例验证了该模型在裂缝性封闭边界油藏直井多次压裂改造以及裂缝性致密油藏直井体积改造方面的适用性和实用性。     

物质平衡法在煤层气藏生产动态预测中的应用

针对煤层气井的生产特点,综合考虑煤层甲烷吸附/解吸特性、煤岩基质膨胀/收缩特性和储层有效应力的影响,通过引入等效半径模型,结合真实气体拟压力函数,建立了基于物质平衡法的压裂直井与水平井生产动态预测数学模型。实例计算结果表明:基于物质平衡法的压裂直井与水平井生产动态预测方法,能够利用少量现有数据完成生产动态预测,并对相对渗透率的变化趋势进行分析,可减少计算所需参数,降低计算量。通过对比煤层气压裂直井和水平井生产动态预测结果发现,在相同地质条件下,水平井的单井产能高于压裂直井(前者约为后者的2.3倍),且水平井的开采周期比压裂直井短。因此,在针对具体储层条件选择井型时,应在经济评价的基础上,综合分析两种井型的适用性,优选完井参数。      

大直径嵌岩斜桩冲击成孔速度的影响因素分析

随着工程建设向外海、深水区域不断发展,大直径嵌岩灌注斜桩因其具有更好的承受水平载荷能力,在港口、码头等构筑物基础施工中得到了广泛应用。受工程场地和桩孔设计参数等的影响,该类嵌岩桩多采用冲击成孔的施工方式,且其成孔速度相对其他灌注桩施工方法仍然非常低（约为0.1 m/h）。基于此,本文建立了大直径嵌岩斜桩冲击成孔过程中的冲锤下落受力模型,并通过单因素分析和双因素耦合分析的方式研究了冲锤质量、冲击行程、桩孔斜度,以及冲锤与钢护筒之间的摩擦系数等因素对冲击成孔速度的影响规律。分析认为,在桩孔斜度确定的情况下,冲锤质量和冲击行程是影响冲击成孔效率的主要因素,而摩擦系数的影响可以不作具体要求。     

煤层气水平井煤粉产出及运移特征

煤粉是煤层气水平井排采中的不利因素,影响煤层气的产能。根据沁水盆地南部樊庄区块煤层气水平井的排采数据,分析了煤粉产出特征;通过煤粉在支撑裂缝中运移的物模试验,揭示了煤粉在支撑裂缝中的运移和伤害规律;利用流体迁移规律研究装置,进一步研究了煤粉在水平井筒的流动规律,建立了煤粉运移模型。研究结果表明:煤粉主要来源为钻井过程中钻具对煤层的研磨及压裂过程中大排量携砂混合流体对裂缝煤壁的摩擦和冲刷;煤粉对支撑裂缝中导流能力伤害率达90%,且排采速度越大,出煤粉量越多;煤粉在水平井筒中运移的流型为层流流动,通过控制压力、流量和煤粉含量,可在排采初期实现对煤粉的控制。      

鄂尔多斯盆地NNW油区再开发潜力分析

鄂尔多斯盆地NNW油区主力油层为三叠系延长组长6和长4+5层段,为河流相和湖相三角洲透镜状和部分席状砂体叠加而成,属于超低渗透率的致密砂岩非常规油藏。NNW油区老井侧重于单个砂体的开发,油层打开程度不完善大大降低了采油速度。通过使用椭圆锥泄油模型模拟,发现油井泄油半径小于50 m,井间存在大量剩余储量。研究提出使用多油层组合、分段压裂取代单个砂体开发模式,将全井段油层及油水同层一次压裂完井。同时提出利用水平井开发方式对NNW油区进行再次开发,水平井及分段压裂具有成倍提高油区产量和经济效益的潜力。通过分析发现油区具有再次开发的良好资源条件。     

长水平段大位移井井眼轨道优化设计

摩阻和扭矩是制约长水平段大位移井水平段延伸的主要因素,井眼轨道优化是减小钻具摩阻和扭矩的方法之一。模拟了不同造斜率和靶前位移情况下长水平段大位移井的摩阻和扭矩,分析了不同轨道类型对摩擦系数的敏感性。结果表明,长水平段大位移井应优先选用较低造斜率的轨道,无特殊需要时尽量简化轨道类型。     

页岩水平井多段分簇压裂起裂压力数值模拟

页岩储层孔隙度和渗透率极低,天然裂缝和水平层理发育,常规压裂增产措施无法满足页岩气的开发要求,水平井多段分簇压裂是页岩气开发的关键技术之一,该技术能够大幅度提升压裂改造的体积、产气量和最终采收率。为确定页岩储层水平井多段分簇射孔压裂的起裂点和起裂压力,采用有限元方法建立了水平井套管完井（考虑水泥环和套管的存在）多段分簇射孔的全三维起裂模型。数值模型的起裂压力与室内试验结果吻合较好,证明了数值模型的准确性和可靠性。利用数值模型研究了页岩水平井多段分簇射孔压裂的起裂点和起裂压力的影响因素,研究发现：射孔孔眼附近无天然裂缝或水平层理影响,起裂点发生在射孔簇孔眼的根部;射孔簇间距越小,中间射孔簇的干扰越大,可能造成中间的射孔簇无法起裂;射孔密度和孔眼长度增大,起裂压力降低;天然裂缝的存在,在某些情况能够降低起裂压力且改变起裂位置,主要与天然裂缝的分布方位及水平主应力差有关;水平层理可能会降低起裂压力,但与垂向主应力与水平最小主应力的差值有关。获得的起裂压力变化规律,可作为进一步研究水平井多段分簇射孔条件下的裂缝扩展规律的基础,可以为压裂设计和施工的射孔参数确定及优化给出具体建议。     

低渗非达西渗流煤层气羽状井开发机理研究

建立了非均质各向异性双重介质煤层气定向羽状水平井开采的较完整的数学模型,模型考虑了与气体吸附、解吸、扩散相耦合的三维气、水两相渗流;考虑了储层的压力敏感性;考虑了煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响;考虑了井筒内的压降损失。通过数值模拟分析了煤层气羽状水平井的增产机理,指出羽状水平井的主支和分支在地层中广泛均匀延伸,使整个控制区域地层压力均匀、快速下降,增大了气体解吸扩散的机会,是羽状分支水平井促使煤层气产量提高的根本原因;启动压力梯度的存在使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而使煤层气的产量减少。