缝洞型油藏井组注气体示踪剂解释模型研究

针对常规砂岩油藏注气体示踪剂解释方法基于储层连续介质假设,不适用于大尺度缝洞离散组合的缝洞型油藏问题,考虑了气体示踪剂在大尺度溶洞区中径向迁移扩散及裂缝中一维迁移二维扩散的传输方式,引入了井间分配系数、相间分配系数及裂缝分配系数,建立起缝洞型油藏注采井间气体示踪剂解释物理和数学模型,求解模型并绘制了气体示踪剂浓度理论采出曲线。对该模型进行了参数敏感性分析,探索了溶洞大小、裂缝条数与长度、扩散系数、注气速度及示踪剂注入量对产出曲线的影响规律。研究表明,溶洞越大,浓度曲线峰值出现时间越迟;裂缝长度增加,峰值滞后,条数增多,峰值越多。对塔河油田TK425井组注气体示踪剂实测响应曲线进行了拟合解释,计算了溶洞区体积及注采井间裂缝流道。缝洞型油藏注气体示踪剂解释模型能够有效判断井间连通性,计算地层参数,认识储集体分布情况,为井组注气提高采收率提供理论支撑。     

缝洞型油藏溶洞临界垮塌深度预测模型及其应用

为钻前对缝洞型油藏是否垮塌进行预测,以塔河缝洞型油藏为背景,提出确定溶洞临界垮塌埋深的二分深度折减法,分析溶洞垮塌对多因素的敏感性,通过多元回归分析建立溶洞临界垮塌深度随顶板厚度、洞跨和侧压力系数变化的预测公式。对大量工况的数值进行计算分析,获得不同形态、不同尺寸溶洞的垮塌破坏过程、垮塌破坏模式、垮塌影响范围以及垮塌深度的变化规律,利用建立的溶洞垮塌深度预测公式对塔河油田实际分布的溶洞进行预测分析。结果表明:矩形和城门洞形溶洞为竖向剪切破坏,而圆形溶洞产生压实破坏;溶洞垮塌影响范围随顶板厚度和洞跨的增加而增大,最终趋于稳定,最大垮塌影响范围约为2.6倍洞跨;洞跨是影响溶洞垮塌的最敏感因素,其次为顶板厚度,侧压力系数对溶洞垮塌的影响最不敏感;溶洞的顶板厚度越大,溶洞越不容易出现垮塌;圆形溶洞最稳定,城门洞形溶洞次之,矩形溶洞稳定性最差。预测结果与油田生产实际相吻合。     

隧道周边共线径向双裂纹的应力强度因子数值分析

隧道周边围岩结构复杂,如节理、地裂缝等,势必会对隧道的安全造成一定的负面影响。利用Abaqus软件,对双轴压缩情况下,隧道穿过不同位置的地裂缝的情况进行了数值模拟,分析研究了裂缝倾角α、裂缝长度l以及隧道侧压力系数λ对两个裂纹尖端应力强度因子及隧道稳定性的影响。结果表明:(1)裂纹倾角、裂缝长度、侧压力系数对裂尖应力强度因子的影响明显,隧道周边径向双裂纹大大削弱了隧道的强度及稳定性;(2)由于隧道构形的影响,上下两裂尖的应力强度因子分别在倾角为45°和52°达到最大值,需要特别注意在裂纹倾角45°~52°附近隧道的安全性;(3)侧压力系数在0.8~1.2范围内有削弱裂纹尖端应力集中的作用,有利于隧道的安全性;(4)当裂缝长度与隧道宽度比例超过5倍时,应主要考虑裂缝对隧道安全性的影响。     

缝洞型碳酸盐岩裂缝扩展分析

针对缝洞型碳酸盐岩水力裂缝转向问题,基于多孔介质流-固耦合基本方程和损伤力学基本理论,建立了缝洞型碳酸盐岩储层的裂缝扩展有限元模型并进行模拟分析,模拟发现：（1）水力裂缝遇到天然裂缝,逼近角越大,水力裂缝转向的极限水平主应力差越小;天然裂缝长度越长,极限水平主应力差越大。（2）水力裂缝遇到缝洞体,溶洞宽度越大,水力裂缝沿转向的极限水平主应力差越大;天然裂缝的逼近角越大,极限水平主应力差越小。（3）压裂裂缝遇到天然裂缝转向后,转向后的裂缝的宽度变小;水力裂缝遇到溶洞,裂缝总体宽度急剧下降。     

油井酸压后三维渗流动态预测

本文综合考虑了影响酸压裂缝导流能力的诸因素;生产压降变化、非达西效应、油藏污染、裂缝几何尺寸、和导流能力沿缝变化等;推导并建立了三维酸压油井生产动态预测模型。通过模拟计算表明,裂缝闭合应力和岩石嵌入强度是酸压适应性的重要影响因素,非达西效应、油茂藏污染和裂缝闭合应力使油井产量降低,优化设计合理的裂缝几何尺寸和导流能力可提高产量。     

缝洞型介质结构对非混相气驱油采收率的影响

为了研究缝洞型油藏的复杂缝洞介质结构对气驱油的影响,建立4类19个不同缝洞介质结构的数模模型,开展一系列非混相氮气驱油数值模拟研究。结果表明:洞相对于缝的位置越高,气驱油采收率越高;气驱油采收率随着洞密度和洞隙度的增加而增加,随驱替方向裂缝密度的增加而减小;洞的存在有利于提高气驱油采收率,并降低了缝洞介质结构对采收率的影响;气驱油的主要机制是由于密度差异形成的重力驱、体积膨胀补充地层弹性能和降低原油黏度改善流动能力,采收率主要受重力、洞密度、洞隙度、驱替方向裂缝密度等因素影响。     

天然裂缝对页岩储层网状诱导缝的控制作用

页岩地层只有借助体积改造技术形成网状裂缝系统才能实现有效开发，而网状裂缝形成的必要条件是诱导缝沿天然裂缝转向。借助 RFPA2D 数值仿真软件，从岩石力学角度出发开展诱导缝转向规律的机理研究。结果表明，天然裂缝的长度、走向等都会影响诱导缝转向的难易程度，裂缝长度越大、与最大主应力夹角越小，发生转向的可能性越大；其次，诱导缝起裂的角度也会影响其转向，起裂方位与最大主应力夹角越大，诱导缝沿天然裂缝转向越容易。文章还分析了复杂裂缝性地层诱导缝延伸规律，直观地再现了诱导缝依次打开天然裂缝并分叉的现象，并证明了只有诱导缝沿天然裂缝转向才可能形成复杂诱导缝体系。     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型影响因素

通过对缝洞型油藏三重介质数值试井模型进行数值求解,分析了各个模型参数对试井曲线的敏感性,确立了数值试井模型的参数体系。这些参数直接对应着油藏渗透性、缝洞大小、长度等物理量,更直观具体。不同的参数对曲线的影响方式不同：原始地层压力和裂缝渗透率影响压力恢复曲线的位置分布,表皮系数、井筒储集系数主要影响早期的曲线形状,基质渗透率等其他参数的影响则反映在曲线上的两个拐弯处,这些结论在曲线拟合求参时具有重要的参考价值。     

地热开发温度应力裂缝参数计算方法及影响因素分析

利用低温流体诱导温度应力裂缝开发地热资源在地热藏开发中有广泛应用。基于温度应力产生原因的分析,构建了地层岩石温度应力裂缝延伸二维模型,确定了温度应力裂缝起裂条件及温度应力裂缝延伸长度随时间的变化函数,并对影响温度应力裂缝起裂及延伸的因素进行了分析。结果表明,建立的模型与数值模拟结果有较好的一致性。岩石温度应力裂缝随着时间延长而不断延伸,但其造缝效率随着时间延长有缓慢下降趋势。基于温度应力裂缝影响因素分析结果,对温度应力高效造缝提出了建议。     

缝洞型油藏物质平衡方程计算方法研究

缝洞型油藏是一种复杂的特殊油藏,其物质平衡方程与常规油藏相比有较大差别。从油藏物质平衡基本原理出发,建立了缝洞型油藏物质平衡方程。与常规油藏物质平衡计算方法相比,该方法将考虑地层压力变化及弹性膨胀特征,并引入压缩系数概念。同时,考虑缝洞型油藏油与水两相因素,使得建立起的物质平衡方程,既可以表示地层弹性能释放的过程,又可以描述水侵现象。而且采用了相关曲线法求解,从而大大提高了缝洞型油藏储量计算精度。以某油田S缝洞单元为例。利用其生产动态数据对该新方法进行验证,计算结果表明,利用物质平衡计算新方法可以准确计算缝洞型油藏储量。     

各向异性应力边界条件下不同方向裂缝的变形特征

裂缝随地应力的变形规律对油气藏的高效开发具有重要的指导意义,目前中外对裂缝应力敏感变形特征的研究多集中在各向同性应力且方向与宏观压力梯度方向平行条件下的裂缝变形特征.但对各向异性应力不同方向裂缝的应力敏感特征研究较少.为此,建立各向异性应力条件下不同方向裂缝的变形计算模型,并研究流体压力、弹性参数、几何参数等对裂缝变形的影响及整个渗流介质渗透率张量的变化规律,最后通过物理模拟实验验证该模型的准确性.研究结果表明:裂缝性渗流介质加载各向异性应力时,与最大主应力方向夹角越小的裂缝渗透率越大;两组裂缝不对称分布时,随流体压力增大,裂缝系统渗透率主值变大,主值方向逐渐偏向应力敏感性强的那组裂缝,当两组裂缝正交分布时,只有主值大小会发生变化,最大主值方向始终平行于弹性模量较小的那组裂缝.     

水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态的智能预测

水力压裂作为页岩气储层开采的核心技术,在压裂过程中水力裂缝的扩展会遇到天然裂缝,与天然裂缝相交后压裂缝的扩展特征对缝网的形成有明显影响,从而影响最终压裂改造效果。基于内聚力单元建立了基于断裂力学的页岩气储层渗流-应力-断裂耦合的水力裂缝与多个天然裂缝相交扩展模型,研究了不同天然裂缝倾角、天然裂缝尺寸、应力差、压裂液排量和黏度下水力裂缝与天然裂缝扩展形态规律。采用基于Bagging算法集成支持向量机(support vector machines, SVM)、决策树(decision tree classifier, DTC)、逻辑回归(logistic regression, LR)、K最邻近算法(K-nearest neighbor, KNN)的裂缝形态分类器对裂缝相交扩展形态进行预测,并将Bagging算法预测结果与SVM、DTC、LR、KNN预测结果进行比较。研究结果表明：基于Bagging集成算法对水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态预测准确率达到了92.58%,相较于单个算法,最高提升了17.95%,其中应力差越小、天然裂缝倾角、裂缝尺寸越大和压裂液排量、黏度越低越容易产生剪切缝,...     

低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律

 油气藏改造时受地层复杂地应力的影响,压裂形成的垂直裂缝通常关于井筒不对称或裂缝左右两翼不在同一平面。针对垂直裂缝的特征,基于不稳定流理论,应用势理论、势叠加原理和数值分析方法,推导出低渗油藏垂直裂缝井产量动态预测模型,并利用实例分析了油井产量动态递减规律。结果表明,低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律表现为油井初期产量较高,油井产量递减速度较快,而中后期油井产量进入缓慢递减阶段;裂缝非对称率对油井产量变化的影响较小,在开发初期,不共面夹角对油井产量变化的影响较大,油藏非均质性强弱对油井产量变化影响显著;裂缝长度越长,裂缝导流能力越大,油井产量越高,产量递减速度越快;随着裂缝长度和导流能力增加,产量增幅逐渐变小。     

转向压裂井裂缝转向的影响因素分析

为了尽可能提高转向压裂井的增产效果,依据油藏应力场理论及油气井生产渗流理论建立了初次压裂裂缝和油水井生产过程对于裂缝附近应力场的影响模型。研究了初始水平地应力差、初始裂缝长度、初始裂缝宽度、生产压差和渗透率对转向压裂井裂缝转向的影响;并通过正交实验设计及其直观分析方法明确了各因素对裂缝转向影响程度。在诸多影响因素中,初始水平地应力差是影响裂缝转向的最主要因素,生产压差次之,储层渗透率与初始压裂裂缝宽度的影响居中,初始压裂裂缝长度对裂缝转向的影响最小。可用以指导转向压裂的选井选层。     

煤层水力压裂裂缝导流能力实验评价

水力压裂技术是煤层气井增产的重要手段,而由于煤层气储层与常规石油天然气储层存在较大的差异,对煤层压裂裂缝导流能力的研究不能照搬常规石油天然气储层的研究结论,有必要开展煤层水力压裂裂缝导流能力的针对性研究。使用FCES—100裂缝导流仪,用从现场取出的煤块加工而成的煤板进行了裂缝导流能力实验研究。根据实验结果,研究了闭合压力、铺砂浓度、时间和天然裂缝对煤层裂缝导流能力的影响。研究认为:随着闭合压力的增加,煤层裂缝导流能力下降幅度达50%以上;高铺砂浓度下的导流能力明显高于单层铺砂浓度下的导流能力,提高铺砂浓度有利于形成高导流能力的裂缝;随着闭合压力作用时间的增加裂缝导流能力逐渐下降,降幅为20%—35%。煤层天然裂缝对导流能力有着直接的影响,这种影响在闭合压力较高的情况下表现的尤为明显。     

页岩气储层水力裂缝转向扩展机制

从页岩储层岩石断裂力学角度出发,推导三维空间中水力裂缝激活和转向控制方程,将转向扩展的水力裂缝视为不连续正应力条件下的连续延伸。分析控制裂缝转向扩展形态的关键因素和力学特征并进行实例计算。结果表明:从主裂缝扩展长度方向看,水平地应力差越大,裂缝转向后宽度越窄;压裂液排量和黏度越大,裂缝转向后剩余能量越大,裂缝宽度越大;水力裂缝和天然裂缝初始逼近角约为30°时最容易沿天然裂缝发生转向;水力裂缝发生转向后表观形态有较大变化,裂缝向偏离最大主应力方向扩展,造成裂缝宽度变窄;裂缝打开能量的过多耗散造成裂缝总体长度和体积变小;水力裂缝转向能扩展为2~3种裂缝模式的复合。     

页岩气藏水平井分段多簇压裂与流动数值模拟

为探究页岩气藏水平井压裂参数对产气量的影响,开展了分段多簇压裂与流动的数值模拟研究。裂缝扩展模型考虑应力阴影作用,利用位移不连续方法求解应力与位移不连续量。耦合井筒和裂缝中流体流动,并采用牛顿迭代法求解;考虑页岩气的黏性流、Knudsen扩散和吸附解吸,采用离散裂缝模型对压裂后页岩气的流动进行了求解。模拟结果表明:多簇裂缝同步扩展时裂缝间距越小,两侧裂缝偏离最大水平主地应力方向角度越大,中间裂缝宽度越小;随着水平井压裂段数增加,累积产气量增加,但增加幅度逐步降低;至于压裂段,三簇压裂比两簇压裂累积产气量高;裂缝间距越大时,累积产气量越高。     

微观条件下储层天然裂缝闭合特征研究

当前针对储层天然裂缝闭合的研究仍旧局限于在建立模型的基础上探讨模拟有效应力对裂缝闭合的影响,几乎没有涉及到微观条件对裂缝闭合的影响。为此,对单条天然裂缝在储层中的应力状态进行分析,在BS粗糙表面复合模型的基础上,依据赫兹弹性理论,从微观角度建立裂缝表面微凸体的力学模型,将单条裂缝的闭合问题转化为微凸体压缩的问题,根据微凸体的各类特性对天然裂缝的闭合进行探究。从裂缝岩石性质和微凸体分布特点出发,利用计算机模拟分析不同的泊松比、微凸体高度均方差、微凸体高度期望值对裂缝闭合过程的影响。通过不同情况下的模拟和分析,得出三种情况下的储层天然裂缝闭合量的变化规律。对于裂缝发育较强的油气藏开发具有一定的指导意义。     

储层裂缝表征及预测研究进展

 全面、准确对致密储层的裂缝网络进行定量表征及预测影响着裂缝性油气田的高效开发。在系统调研国内外裂缝研究成果且详细对比分析的基础上,从地质分析、测井识别、构造曲率法及应力场模拟、地震裂缝检测、非线性理论方法等着手,总结出了储层裂缝表征及预测研究的进展。研究表明,根据成因将储层裂缝划分为构造裂缝和非构造裂缝两大类,构造缝包括区域性裂缝、局部构造缝和复合型构造缝,局部构造缝指与断层和褶皱相关的裂缝;非构造缝主要分为收缩缝和与表面有关的裂缝两大类及9个亚类,裂缝类型不同,其特征及成因机理也不同。采用地质分析与测井解释相结合,建立露头、岩心与测井的识别模式对裂缝进行准确识别。利用地质、测井和构造应力等资料,建立数学模型,对裂缝参数进行定量计算。详细阐述并分析了多种裂缝预测方法的优缺点,最终指明了储层裂缝研究的不足与发展方向。