井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测(Ⅱ)——计算模型

在段永刚、陈伟等提出的井筒与油藏耦合作用下的水平井产能预测数学模型的基础上,借鉴Cinco H等人求解有限导流垂直裂缝压裂井压力动态的计算方法,建立产能预测计算模型,同时,考虑到工程应用计算的方便性与实用性,进一步建立Laplace空间中的计算模型,从而能够在油藏模型中利用大量现存的水平井渗流数学模型及其压力解,通过迭代求解可以获得定产量条件下的井筒流入流率分布、井筒压降分布等重要信息。     

热采井简变质量流与渗流耦合的数值模型

在"微元段"假设的基础上,提出了"交错网格"和"等效渗透率"概念,建立了热采水平井井筒单相和多相变质量流的等效渗流模型以及井筒变质量流与油藏渗流耦合的水平井产量公式.根据质量守恒和能量守恒方程建立了井筒变质量流与油藏渗流耦合的数学模型.利用该模型进行了热采水平井开采机理研究,研究认为(1)水平井井筒内的压降影响水平井生产动态,忽略井筒内的压降将使计算的产油量和油汽比偏高;(2)水平井的产油量主要来自水平井筒的始端,对于一定的具体条件(油藏条件、水平井参数等),存在一个水平井段的最优长度.     

射孔水平井孔眼分布优化研究

利用油藏流体渗流模型和水平井筒内流体流动模型 ,推导出了油藏井筒流体流动耦合模型 ,在该模型中考虑了两种流动的相互作用和影响。建立了以水平井产量为目标函数、以孔眼分布为决策变量的优化模型 ,将其计算结果与均匀流入剖面、均匀射孔分布的结果进行了对比。由于优化模型中考虑了水平井筒内变质量流的影响 ,从而可为现场水平井的优化设计提供理论依据。     

低渗透油藏水平井流入动态及影响因素

对低渗透油藏渗流规律不符合达西定律,普遍存在启动压力的特点,建立了低渗透油藏水平井油气两相渗流的数学模型,为水平井流入动态关系（IPR）曲线在低渗透油藏的应用提供了理论依据;分析了启动压力梯度、边界压力、边界半径、直线段斜率和截距等因素对水平井IPR曲线的影响程度。研究表明：对于低渗透油藏,相同井底流压时,启动压力梯度越小,水平井产量越大;边界压力越大,水平井产量越大;边界半径越小,水平井产量越大;直线段斜率越大,水平井产量越大;直线段截距越大,水平井产量越大。     

各向异性油藏水平井线性井网渗流场分析

为了直观地反映各向异性油藏水平井线性井网地层压力分布及流体运动轨迹的特点,建立了各向异性油藏水平井不稳定渗流的数学模型,利用源汇理论、Newman乘积法及压降叠加原理获得了各向异性油藏水平井井网不稳定渗流地层压力公式,给出了流线生成方法,研究了水平井线性井网渗流场分布规律。结果表明:储层各向异性和生产时间对水平井线性井网渗流场影响较大。在不同的各向异性强度下存在着不同的最佳井排距,使水驱波及效率和水平井的产能达到最大。生产时间越长,则压力传播范围越广,采出程度越高。利用本文方法产生的流场图能够为各向异性油藏水平井开发井网设计、剩余油分析及注入方案的优化提供科学依据。     

多分支井渗流和不稳定压力特征分析

根据多分支井的非稳态渗流特点,建立了多分支井的非稳态渗流模型,利用单支水平井的压力分布叠加得到了多分支井的压力分布.采用井筒流动与油藏流入相互作用的耦合模型,得到各种多分支井压力不稳定动态曲线,并分析了其不稳定压力动态特征.通过对多分支井压力不稳定动态曲线特征分析划分出了不同多分支井的渗流特征段,这对于多分支井试井解释和油藏评价具有重要的意义.     

无限导流水平井动态压力分布研究

针对水平井渗流中一系列问题,以单井作为研究对象,从渗流力学基本理论出发,围绕物理数学模型,综合渗流力学、油藏工程、现代数学等多学科交叉的方法,研究了无限导流水平井的非稳态渗流理论。在此基础上推导了顶底封闭油藏中无限导流水平井的线源渗流模型及体源渗流模型。得到其在时间域、空间域上的动态压力分布。     

超低渗透油藏非线性不稳定渗流特征研究

启动压力梯度和介质变形是油气在低渗透储层中渗流规律偏离达西定律的主要原因。基于超低渗透岩心非线性渗流实验,建立了在低速情况下渗流定律数学模型和同时考虑启动压力梯度及介质变形的超低渗透油藏非线性不稳定渗流数学模型。由于不稳定渗流数学模型的解法复杂,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界也会随时间的变化而发生改变。为简化计算,在前人研究基础之上利用油藏压力分布近似表达式,研究了超低渗透油藏非线性不稳定渗流压力分布特征,并讨论了不同非线性因素对不稳定渗流的影响结果。     

三重介质油藏负表皮系数水平井瞬态压力的有效算法

为了更好地描述多尺度孔隙碳酸盐岩油藏的渗流特征,建立考虑多重窜流的三重介质油藏水平井不稳定试井模型,并对模型求解,绘制典型曲线。通过对水平井与直井在不稳定渗流早期流线特征的相似性分析,以及对不同表皮系数定义的正确区分,确定各表皮系数间的关系,进而引入水平井有效井径的概念。结果表明:多尺度孔隙碳酸盐岩油藏水平井开采下的渗流过程可能出现9个流动阶段;该方法与传统方法相比计算结果可靠,彻底解决了负表皮系数水平井瞬态压力计算的难题,适用范围广。     

一种压裂水平井不稳定晚期产能预测模型

水平井压裂后流体渗流理论备受国内外学者的重视,现有的水平井压裂后产能预测模型大部分都关注的是压裂后水平井稳态渗流过程产量的计算,而对于整个生产渗流的过程一般都是由不稳定渗流和稳定(拟稳定)渗流两部分组成的,若需要准确的掌握油藏的生产动态,也需要不稳定阶段的产能预测;但是压裂水平井的不稳定渗流模型仅针对不稳定早期阶段,并未涉及压力波传到边界之后不稳定晚期渗流问题。为此,对于一口径向封闭的均质地层可以通过应用复位势理论和压降叠加原理等渗流力学理论,推导出适用于压裂水平井不稳定晚期的流体渗流模型。该模型考虑了裂缝间干扰、裂缝的非对称性、不同裂缝方位角和不同裂缝间距等参数的影响,可更好用于模拟水平井压裂后生产的渗流规律,并选取压裂水平井实例进行产量的计算分析。这对于水平井压裂效果预测和参数优化设计具有指导意义。     

页岩气储层压裂水平井三线性渗流模型研究

具有天然裂缝发育及纳米级孔隙的页岩气储层渗流具有多种模式,压裂水平井开发模式已成为页岩气藏主要 开发模式,渗流数学模型的建立与求解具有很强的理论意义和现实价值。借鉴已有的三线性渗流模型思路,重新设计 了模型的构成,并建立了包括解吸吸附的渗流数学模型,借助无因次化及拉普拉斯变换推导出单井压裂水平井页岩气 藏的产能公式和井底压力公式,最后,应用得到的结果进行了单井生产过程中影响因素的分析。通过研究与应用表 明,由该简化模型得到的公式能方便而且准确地计算并预测页岩气的产量变化,而且对于压裂设计也可提供设计参数 的优化分析方法。     

致密气藏多级压裂水平井生产动态机理分析

为准确预测致密气藏多级压裂水平井在非线性渗流和复杂裂缝下的生产动态特征,通过双重连续介质-离散裂缝耦合模型对原始致密储层和水力压裂裂缝系统流动特征进行刻画并构建综合渗流数学模型,采用非结构三维四面体网格和控制体积-有限元方法建立全隐式数值模型,并通过修正Peaceman方法建立复杂压裂水平井数值井模型,从而获得准确的数值解。开展含水饱和度、应力敏感系数、压裂裂缝压开程度和空间非对称分布等关键参数对X致密气藏某区块压裂水平井生产动态的影响因素分析。研究表明,该模拟方法能准确预测致密气藏压裂水平井生产动态特征,为致密气藏的高效开发提供理论支撑和计算工具。     

火山岩气藏水平井产能预测方法研究

水平井技术已逐渐成为火山岩气藏提高单井产量和储量动用程度的主体开发技术。由于火山岩气藏非均质性强,具有复杂的渗流机理,给水平井产能预测带来了很大的困难。考虑火山岩气藏储层的非均质性,分别建立了火山岩气藏常规与压裂水平井稳态三维渗流模型。采用有限元方法进行了数值求解,给出了火山岩气藏水平井产能预测方法。实例应用表明提高了产能预测精度,为火山岩气藏水平井设计及产能评价提供了依据。     

稠油油藏水平井热采吸汽能力模型

目前在利用水平井进行稠油注蒸汽热采时,都认为蒸汽在注入过程中是均匀扩散到地层中的,简单的利用MaxLangenheim公式计算加热区面积。通过对地层的吸汽能力进行研究,得出了稠油油藏水平井热采的吸汽能力模型,该模型不仅考虑了热传递的影响,还考虑了蒸汽内能和摩擦损失能量的影响,并利用该模型开发了一套稠油油藏水平井热采分析软件(HHTS)。用所开发的软件对辽河油田冷42块油藏进行了计算,为稠油热采和水平井热采参数设计提供了理论参考依据。实际研究表明,蒸汽在注入过程中并不是均匀扩散到地层中,而是呈现某种数学分布,注汽速度与油藏参数、地层的吸汽能力和蒸汽的物性参数有关,即蒸汽的注入压力和注入流量并不是相互独立的变量,两者之间存在着一种数学关系。     

页岩气藏压裂水平井渗流数值模型的建立

水力压裂后的页岩气藏水平井渗流区域内储层呈现复杂的裂缝网络形态,考虑解吸–吸附机理的单井渗流数
值模型的建立对单井产能影响因素分析具有较强的理论价值和现实意义,基于Warren-Root 双重介质模型思想,建立
了考虑解吸–吸附的基质渗流数学模型和裂缝渗流数学模型,并进行了差分离散方法的设计及渗流方程的IMPES 方
法线性化处理,最后实现了通过Gauss-Seidel 迭代编程模拟。现场应用中,在页岩储层水平井压裂时的微地震结果基
础上构建了地质模型,所建立的数值模型可分析压力、吸附气量、渗透率、地层物性等多个参数特征对生产的影响,并
与页岩气产出规律相符,因此该简便模型可有效指导现场的工程设计及动态分析。     

各向异性断块油藏油井压力特征分析

各向异性对断块油藏地层压力分布及油井井底压力有明显影响。针对无限大两夹角扇形断块油藏,建立了
考虑断层闭合的单相不稳定渗流模型,利用坐标变换及数值计算得到不同生产时间各向异性断块油藏地层压力及油
井井底压力,分析了不同生产时间、断层夹角和渗透率强度系数对地层压力及油井井底压力影响。通过分析得出：各
向异性油藏压降损失在方向上存在差异,地层压降更多发生在主渗透率方向上;断层夹角越小,断层边界对生产影响
越大,地层及油井井底压力值越低;油井井底压力随渗透率强度系数变化不呈现出单调变化关系,存在先减小后增大
趋势。     

一种已压裂页岩气水平井的产量预测新方法

水平井加多段压裂已成为页岩气藏的主要开发模式,针对压裂后的页岩气藏具有人工裂缝、天然裂缝及纳米
级孔隙等多种流动空间,开展了渗流数学模型的建立与求解研究。通过等效简化构建了三线性渗流模型,考虑了具有
解吸吸附作用的基质空间线性渗流、以等效天然裂缝为主的裂缝网络空间线性渗流、等效主裂缝内的线性渗流。对
三重渗流分别建立了极坐标空间和拉普拉斯空间下的数学模型,并对数学模型进行求解,得出单井气藏的产能公式和
井底压力公式。应用所建立模型,对实际压裂水平井的产能进行了求解,与实际产量进行对比,表明利用文中方法建
立的模型及解析解进行产能预测分析是可行的。     

条带状断块油藏不稳定渗流压力传播规律研究

针对目前条带状油藏在压力传播方面研究的不足,从建立的简化条带状油藏模型出发,结合物质平衡原理,运用两参数连续模型和稳态逐次替换法,建立了定产和定压条件下的压力传播数学模型。不仅给出了条带状油藏的压力传播规律,同时也填补了低渗透油藏在一维不稳定渗流压力传播规律研究的空白,并对模型进行了相关应用及影响因素分析。认为：产量模型和定压模型的压力传播规律,时间均是传播距离的二次多项式,且在压力传播速度上,与产量呈正相关,与井底流压呈负相关。此外,还得出了获得最大产量所对应的最佳井底流压模型。     

水平气井井筒压降及产量变化规律研究

对于水平井开发气藏,其生产系统由气藏渗流和水平气井井筒内流动两部分所组成。过去人们忽视水平气井井筒中的压降,给水平气井的生产系统分析带来较大的误差。文章首先利用采气指数的概念,分别建立了气藏渗流及水平气井井筒流动的数学模型,然后应用体积平衡原理将气藏渗流和水平气井井筒流动联系起来,在层流、光滑管壁紊流及粗糙管壁紊流流态下,推导出水平气井井筒压降和产量分布的表达式,实例计算和分析了一口水平气井井筒的压力和产量变化规律。为水平气井的生产系统分析提供了理论基础。