大尺度溶洞型油藏压力响应特征

由于多重连续介质模型无法有效模拟大尺度溶洞与地层流动过程,需要建立新的缝洞型油藏试井解释模型研究非均质缝洞型油藏流体流动规律。将溶洞简化为一个等势体,内部压力处处相等,溶洞外流体流动满足达西定律,利用溶洞质量守恒建立了含大尺度溶洞缝洞型油藏数学模型,基于直接边界元方法对数学模型进行了求解。绘制了溶洞压力导数曲线及井底压力双对数曲线和井底压力导数曲线,研究发现,溶洞在井底压力导数曲线双对数图上反映的是一个先上凸后下凹的特征,溶洞半径越大,井底压力曲线上凸下凹幅度越大;溶洞离井距离越大,井底压力导数曲线上凸出现的时间越早。相同溶洞半径情况下,离井距离越小溶洞压力导数峰值越大;相同溶洞离井距离情况下,溶洞半径越大,压力导数峰值越小。     

缝洞型油气藏室内试井模拟实验

针对塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油气藏,运用相似理论,在室内采用大型中间容器模拟溶洞,填砂细管模拟裂缝,设计了单溶洞、单缝单洞、串联双溶洞和串并复合溶洞室内实验模型,并使用高精度压力监测仪和流量计分别记录节点压力与气体流量,根据计算机采集的压力恢复数据,绘制压力恢复试井的双对数曲线。实验结果表明,双对数曲线大致反映了3个流动过程,即前期井储效应过程、裂缝流动过程和溶洞流动过程,其中凹子反映了压力波在溶洞内的来回扰动过程。因此,该室内模拟实验能够准确反映流体在裂缝和溶洞中的流动情况,从而为现场试井解释提供可靠依据。     

缝洞型油气藏室内试井模拟实验研究

针对塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油气藏,运用相似理论,在室内采用大型中间容器模拟溶洞,填砂细管模拟裂缝,设计了单溶洞、单缝单洞、串联双溶洞和串并复合几种室内实验模型,并使用高精度压力监测仪和流量计分别记录节点压力与气体流量,根据计算机采集的压力恢复数据,绘制压力恢复试井的双对数曲线。实验结果表明,双对数曲线大致反映了3个流动过程,即前期井储效应过程,裂缝流动过程,溶洞流动过程,其中凹子反映了压力波在溶洞内的来回扰动过程。因此,该室内模拟实验能够准确反映流体在裂缝和溶洞中的流动情况,从而为现场试井解释提供可靠依据。     

单一缝洞内油水相对渗透率及其影响因素

将复杂的缝洞系统简化为裂缝和溶洞的基本组合,从分析油水相对渗透率曲线着手探索其两相流动规律。在考虑实际油田碳酸盐岩储层特征的基础上,制作不同溶洞直径的单一缝洞有机玻璃模型,利用稳态法测定模型中的油水相对渗透率研究溶洞直径、缝洞倾角、油水黏度比、注入速度等因素对油水相对渗透率的影响。结果表明:对于单溶洞单裂缝的基本组合,随着溶洞直径的增大,油相相对渗透率曲线由直线型逐渐转变为下凹型,水相相对渗透率曲线呈上凹型且曲率越来越大;残余油饱和度随着溶洞直径、缝洞倾角、注入速度的增大和油水黏度比的减小而降低。     

三重介质油藏压力动态分析的边界元法

油藏形状对井底压力动态响应有着显著的影响,为了研究任意形状三重介质油藏的压力动态,本文首先建立了由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成的任意形状的三重介质油藏试井解释模型.利用Laplace变换和边界元方法获得油藏内任意点的压力,进而由杜哈美原理得到了考虑井筒储存和表皮效应的井底压力.讨论了介质间窜流、弹性储容比、复杂边界以及油藏内存在不渗透区域等因素对压力响应的影响.分析表明,溶洞—裂缝窜流系数越大,半对数压力曲线上第一个过渡段出现得越早,双对数压力导数曲线上第一个下凹部分出现得越早;基岩—裂缝窜流系数和溶洞—裂缝窜流系数类似,只是其影响压力响应曲线的第二个过渡段;裂缝弹性储容比的大小控制着第一个过渡段持续时间的长短,表现为压力曲线上第一个过渡段台阶的宽窄和压力导数曲线上第一个凹兜的深浅;油藏的边界条件对油藏的压力动态存在明显影响,与定压边界条件相比,分段定压边界条件明显延迟了压力导数曲线下掉的时间;不渗透区域的存在使得压力导数曲线上第二个凹兜变浅,晚期径向流段抬升,偏离了0.5水平线.     

基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型介质等效渗透率分析

根据缝洞型介质的特点和流体在不同尺度空间的流动特征,建立Darcy-Stokes耦合数学模型,推导出考虑基岩渗透率的广义立方定律和单裂缝多孔介质的等效渗透率张量表达式,以此为基础提出裂缝预处理技术,将溶洞-裂缝-基岩耦合流动问题转化为溶洞-基岩耦合流动问题,分析不同缝洞结构介质体的等效渗透率和渗透特性。结果表明:缝洞结构的存在不同程度地影响介质体的等效渗透率;含圆形溶洞介质的等效渗透率与基岩渗透率成线性关系;裂缝预处理技术可以提高计算效率。     

串珠状缝洞型碳酸盐岩储层压力变化特征研究

目前的缝洞型碳酸盐岩储层模型建立主要以多重介质、渗流、管流或渗-管流结合等理论为基础,但是当储层内具有大尺度溶洞时,多重介质、渗流理论不能准确表征宏观缝洞储集体。当储层内具有大开度裂缝时,其内部流体流动特征与平板流特征更为接近。因此,需要建立以裂缝平板流与宏观非均质性理论为基础的储层模型。根据气体物质守恒方程与流体力学方程,推导了更接近于真实大型裂缝中气体流动特征的平板流动模型,建立了串珠状缝洞型碳酸盐岩气藏储层的宏观非均质数学模型,并通过数值方法求解出该模型定产量生产时井底压力与各溶洞压力数据。绘制出了溶洞压力导数半对数曲线和井底压力双对数曲线。压力导数双对数曲线可以分为4段：井筒储集反应段、裂缝反应阶段、溶洞反应阶段和边界反应阶段。随后,分别研究了各类缝洞参数对压力导数双对数曲线形态特征的影响。研究表明,不同的缝洞参数会影响压力导数双对数曲线上相应阶段的形态特征。     

页岩油压裂水平井变导流能力试井模型研究

致密油气、页岩油气等非常规油气资源由于其储层渗透率低,在开采过程中往往采用水平井多级压裂技术来提高单井产量,实现经济开采。基于渗流力学,建立了考虑应力敏感、变裂缝导流能力的裂缝性油气藏多段压裂水平井试井数学模型,通过Laplace和Fourier变换等方法求得模型在Laplace空间下的无因次井底压力解;用Stehfest数值反演计算了实空间无因次井底压力。研究表明,当所有无因次裂缝导流能力之和不变时,如果井筒两端裂缝导流能力高于中部裂缝导流能力,早期阶段生产压差小,压力曲线低;当无因次裂缝导流能力沿裂缝方向减小时,无因次裂缝导流能力变化梯度越大,生产压差越大,早期阶段无因次压力曲线越高;应力敏感系数越大,无因次压力及压力导数曲线上翘幅度越大;裂缝储容比越小,窜流段压力导数曲线“凹子”越深;窜流系数越大,窜流发生越早。     

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。     

缝洞型油藏离散介质网络数值试井模型

针对多重介质试井模型不符合缝洞型油藏网络状分布、非均质性极强的地质特征,建立了新的试井模型,将大尺度溶洞（流体主要的储集空间）视作零维模型,裂缝、孔洞发育的条带状地层（沟通溶洞的渗流通道）作为控制流体流动的一维模型,从而构成离散介质网络（DMN）模型。用有限差分法建立了缝洞型油藏离散介质网络油水两相数值试井模型,对渗流通道的储渗性能、大尺度溶洞的容积和距测试井的距离等因素对测试井压力响应特征的影响进行了研究。结果表明：缝洞型油藏试井压力导数曲线上类似“凹子”的特征是由大尺度溶洞向渗流网络的窜流造成的。实例分析表明,新模型解释结果与缝洞型油藏地质特征一致。     

井打在溶洞外的缝洞型油藏数值试井模型

 缝洞型碳酸盐岩油藏多发育大尺度的溶洞和裂缝, 非均质性极强。这类油藏不能使用常规的连续介质理论描述。根据缝洞型碳酸盐岩油藏的特征, 结合地震、地质等资料, 建立了井未钻遇溶洞的缝洞型碳酸盐岩油藏数值试井物理数学模型。利用有限元方法对模型进行求解并绘制了试井样版曲线, 对影响井底压力动态的主要因素进行了分析。研究表明: 当井打在洞外时, 由于洞内的渗透性远优于洞外地层, 压力导数曲线后期出现明显下掉, 溶洞的尺寸主要影响压力导数曲线的下掉幅度。模型解释结果与实测数据对比分析表明, 该试井模型具有较高的预测精度, 能够为碳酸盐岩油藏的试井分析提供理论指导。     

复杂裂缝网络系统油水相渗曲线特征实验研究

裂缝系统油水相对渗透率曲线的研究对指导裂缝性碳酸盐岩油藏注水开发起至关重要的作用。以实际裂缝 性碳酸盐岩油藏储层地质特征为基础,设计并制作了裂缝系统逐渐由简单到复杂状态的多组大尺寸裂缝型渗流物理 模型。参照行业标准,采用非稳态法水驱油相渗实验测试方法,研究了裂缝系统中不同裂缝宽度与不同缝网结构和缝 网密度对油水相对渗透率曲线形态的影响。结果表明,裂缝系统平均裂缝宽度越大,油水相渗曲线形态越向交叉斜直 线形态靠近,两相共渗区范围越大;缝网密度越大,结构越复杂,相渗曲线中的束缚水饱和度就越大,两相共渗区范围 就越小,等渗点位置则逐渐向右移动。     

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。     

缝洞型储层缝宽动态变化及其对钻井液漏失的影响

以塔河油田12区为例,根据缝洞型碳酸盐岩储层的地质特征,建立考虑溶洞存在和漏失动态的有限元模型,研究裂缝的宽度变化规律及其对钻井液漏失的影响。结果表明:缝洞型储层裂缝宽度对井筒有效压力极为敏感,在几兆帕的正压差下,裂缝宽度增量便可达毫米级;钻井液漏失使得裂缝变宽,裂缝形态也相应地发生改变,增加了漏失控制难度;除了缝洞发育外,缝洞型储层的强应力敏感性也是井漏的重要原因之一;钻井中精细控制井筒压力,保持井筒压力微过平衡,并在钻进储层段前随钻加入毫米级高酸溶性暂堵堵漏材料,可以有效预防大部分漏失发生。     

缝洞型底水油藏油井见水及含水规律实验研究

针对塔河碳酸盐岩缝洞型底水油藏的特点,根据矿场生产的动静态资料,利用相似理论,构建不同缝洞组合的可视化模型,开展物理模拟实验。比较和验证了不同含水上升规律所对应的储集空间类型,揭示了不同含水上升规律的物理本质,为此类油藏的合理开发提供了必要的实验和理论依据。实验证实,碳酸盐岩缝洞型底水油藏油井见水和含水上升规律存在5 种基本形态,而每一种类型都与特定的储集体地质特征、缝洞组合关系、水体能量的大小以及水体与储层的沟通程度密切相关;底水入侵的方式与砂岩油藏有很大区别,底水主要沿大裂缝窜进,溶洞内油水界面缓慢水平抬升,流体流动属于层流,这将简化管流与渗流耦合的数学模型。     

考虑吸附效应的非达西流压裂水平井试井分析

页岩气藏渗透率较低,流动过程中存在边界层影响和吸附解吸现象。在建立页岩气藏压裂水平井试井模型过程中,非压裂区域考虑为存在吸附效应的非达西流动,压裂区域考虑为双重孔隙介质达西流动,水力压裂裂缝区为达西流动。基于油气渗流理论和数学物理方法,建立了考虑吸附效应的非达西流压裂水平井试井模型,求解得到了考虑井筒存储和表皮效应的压裂水平井井底压力响应,并进行了压力响应参数敏感性分析。结果表明:启动压力梯度主要影响特征曲线后期上翘程度;窜流系数主要影响"凹槽"的位置,当同时考虑启动压力梯度和吸附解吸时,窜流系数还影响着解吸时间的长短;解吸系数主要反映解吸扩散程度,随着压力降低,页岩气解吸效果越明显,特征曲线中的"凹槽"宽度和下凹程度越大。研究对于页岩气藏压裂水平井的开发与动态监测具有一定的指导意义。     

页岩气藏压裂水平井五区复合模型产能分析

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发页岩气藏的有效手段。为此,建立并求解了综合考虑页岩气解
吸、扩散和渗流特征的页岩气藏压裂水平井五区复合渗流模型,获得了Laplace 空间的产量解析解。运用Stehfest 数值
反演技术得到了实空间的无因次产量,绘制并分析了无因次产能递减曲线。研究结果表明：产能递减曲线可划分为6
个流动阶段;窜流系数主要影响解吸扩散及以后的流动阶段;导流能力主要影响早期裂缝线性流动阶段;压裂区宽度
越大,产能越大;压裂区渗透率主要对中后期的产能曲线产生影响,渗透率越大,压裂之后形成的缝网与天然微裂缝沟
通的越好,产能越大。研究结果可为页岩气藏分段压裂水平井产能递减分析提供科学依据。     

缝洞型油藏拟颗粒法多尺度流动模拟

缝洞型油藏储集空间类型多样,且尺度差异非常大,储层中多种流动状态共存,既有孔隙渗流,又有溶洞自由
流,属典型的多尺度多相复杂流动,物理仿真实验及常规数值模拟难以准确地描述此类油藏流动特征。基于拟颗粒方
法建立油水两相流动多尺度离散计算模型,利用其在界面追踪上的优势,通过在两相界面处引入一种斥力的方式实现
表面张力模拟,建立了表面张力模型,实现了缝洞型油藏的油水流动模拟,并通过理论分析及与实验现象对比的方法,
验证了模型的正确性。结果表明：该方法能够在不同尺度上刻画此类油藏油水流动特征,可以取代室内物理仿真实
验,确定不同缝洞组合类型下的剩余油分布情况,能够进行宏观油藏模拟,为此类油藏的高效开发奠定基础。