欠平衡钻井随钻试井数学模型及实用方法研究

认为欠平衡钻井的物理过程与传统的测试理论的主要区别是：随着欠平衡钻井的进行，井深不断增加，产层的暴露厚度是时间的函数，产能与井底压力是随时间变化的，在原有的试井理论基础上，推导出欠平衡钻井随钻试井数学模型，并结合现有的试井方法，提出欠平衡钻井随钻试井实用方法－－修正压降试井法和修正压力恢复试井法，同时，结合两口井的欠平衡钻井现场实例数据进行了该方法的计算，结果与实际地层压力对比，偏差较小，从而验证了这方法的可行性。     

数值试井与不稳定试井结合计算物性参数

通过对数值试井的地层压力与不稳定试井结合的数学模型使用径向网格求解,介绍了一种新的应用方法。利用数值试井和不稳定试井各自的优点进行优化,该方法可以利用数值试井获得地层压力随时间的变化,同时利用压力变化获得单井控制储量,利用不稳定试井的优点是可以获得单井的物性参数,并且应用该方法对塔里木克拉2气田进行了分析。     

变形介质储层压力恢复试井曲线特征

针对深层高压、致密低渗和裂缝性油气藏介质变形对储层物性影响显著的特点,建立了变形介质储层压力恢复试井理论模型。定义了表征渗透率变化的拟压力函数对方程进行拟线性化处理,并利用数值方法计算得到了变形介质储层不稳定试井典型曲线,对比分析了介质变形对典型曲线特征的影响。变形介质储层压降试井和压力恢复试井曲线特征明显不同。径向流阶段,压降试井和压力恢复试井导数值均高于0.5;压力降落试井压力导数曲线随生产时间逐渐上升,且渗透率模量越大,压力曲线与压力导数曲线的距离越小;压力恢复试井压力导数曲线随关井时间逐渐下落,且渗透率模量越大,压力曲线与压力导数曲线的距离越大。生产时间越长,压降曲线与压力恢复曲线差别越明显,叠加原理不再适用于变形介质储层。     

韩城矿区煤层气井试井分析

注入/压降试井是确定中国中高煤阶煤层气渗透率的主要手段,具有重要意义。本文以无限大边界定产微分方程组为基础,在限定微分方程近似解所需要满足的假设条件基础上,详细推导了注入/压降试井求取渗透率等地层参数的公式。依据物质平衡原理,通过时间转化将多排量试井等效为单排量试井,使压力恢复试井法能够解决多排量试井问题,精度高。对韩城矿区试井资料、生产资料进行分析,求取了煤层的渗透率、原始地层压力、每米吸水指数等参数。煤层的渗透率普遍小于0.1×10-3μm2,含气饱和度低。把试井结果对比分析,吻合程度较高,试井结果可以作为求取煤层渗透率参数的一个重要依据。     

塔里木油田却勒四井反循环压井方法

目前油气钻井的难度和深度不断加大,井眼压力与温度较高,尤其是塔里木油田却勒四井这样的高压气井,井控问题日益突出,最为核心的问题就是选取合适、有效的压井方法。文章通过介绍反循环压井法的工艺要求,给出了套压与磨损处受压的计算方法,结合塔里木油田却勒四井的实际数据,对这种方法与司钻法及工程师法做了对比分析,进一步说明这种压井方法更为安全可靠。     

介质变形引起地层孔渗变化条件下的试井分析

储层介质变形分为弹性变形、塑性变形和弹塑性变形 3种类型 .重点研究了介质塑性变形后地层孔隙度和渗透率变化条件下的不稳定渗流问题 .建立了孔隙度、渗透率指数变化规律的试井分析模型 ,通过有限元方法得到了井底压力随时间变化的双对数理论曲线 ,并对理论曲线的特征进行了分析 .通过实际井例分析 ,说明变孔渗试井模型具有较好的应用效果     

二阶导数识别井储效应的气井试井解释新方法

气井受井储效应影响严重,利用传统试井分析模型难以得到准确的解释结果。本文从试井理论入手,针对气井受井储效应严重,压恢试井曲线很难达到直线段的现象,分析实测曲线的偏离原因,从而对常规试井模型进行改进,并创新性的运用二阶导数法对试井曲线进行分析,明确井储效应影响下的压恢试井曲线具体变化情况。根据井储效应影响程度的大小划分了两类试井解释问题,结合二阶导数分别提出了气井试井解释新方法,进而运用有限差分等方法,根据实际数据,对压力恢复值随等效时间的变化、压力恢复值随等效时间的多阶导数变化情况进行拟合,从而得到两者耦合作用下的更准确的储层参数,达到指导区块合理开发的目的。     

利用试井资料描述塔河裂隙油藏储层非均质特征

对塔河碳酸盐岩油藏储层缝洞分布规律、储层的非均质性和连通性研究是提高该油田开发效果的基础.针对该储层的特点,提出了双重介质径向复合油藏模型,并对其进行求解.分析了模型油藏的压力恢复曲线的特征和意义.在此基础上,对塔河油田试井资料进行了解释与分析.试井解释结果表明,塔河油田奥陶系油藏储集空间的多样性、复杂性决定了所测试井压力导数诊断曲线形态的多样性,只有结合钻井、测井、地质及该井与其邻井的生产史才能对试井曲线做出较合理的解释;储层存在多种类型,但以径向复合类型为主;近井区物性好的井生产初期产量高,但递减快,而钻遇差物性储层的井可能是低产井或干井;塔河油田奥陶系油藏储层非均质强,横向连通性有待深入研究.这些认识对该储层开发中后期的井网调整、措施实施及最终提高采收率有重要指导作用.     

油水两相渗流压降数值试井模型的建立

数值试井问题不同于常规油藏数值模拟问题。介绍了数值试井模型中采用的非结构网络技术,给出了在非结构网络下油水两相流动控制方程的离散形式,而后耦合了井筒存储和表皮系数公式,得到了压力降落数值试井问题的产量模型。将压力法与数值试井模型进行了对比校验,发现随油井的生产,压力导数曲线呈上翘趋势。通过计算结果对比,对原压力法提出的无量纲方法进行了修正。修正后的双对数曲线均可与同参数的单相流双对数曲线重合,边界反应也可以从两相流的压降式井曲线中获得。     

整体式Y型采气井口装置冲蚀规律及量化计算

 国内某油田在应用氮气欠平衡钻井技术以及钻油管技术过程中, 采用钻油管完井一体化井口装置。由于钻完井过程中气体流量大, 高速携岩气流容易造成完井井口装置的冲蚀磨损, 导致井口装置的承压能力下降, 造成井控风险增大, 极易诱发工程安全事故。本文结合冲蚀磨损仿真与缺陷量化计算, 定性、定量地探索整体式Y 型采油树井口携岩气体流动特性及缺陷深度随时间的变化关系, 计算得出不同采油树的安全生产时间, 为整体式Y 型采油树在高压高产气井的安全使用提供了理论依据。研究表明:同等工况条件下, 冲蚀深度随采气量的增大而增大, 随井口压力的增加而减小。     

油田开发后期试井技术应用

为解决油田开发后期试井技术所面临的问题,对非均质油藏多相流试井技术进行了研究,建立了一套利用试井及其他动静态资料,确定油藏非均质性质的流线数值试井解释方法,该方法首先根据油藏描述成果,建立预研究区域的地质模型和生产阶段的数学模型,用流线方法求解模型并进行生产指标拟合,得到测试时刻的压力分布、饱和度分布和流线分布等。再沿流线建立测试阶段的数学模型,求解后得到理论压力响应,对实测资料和理论压力响应进行多参数自动拟合解释,得到井和地层参数,包括渗透率分布、含油饱和度分布、井筒储存系数、表皮系数等。该技术已在胜坨、孤东、孤岛等油田进行了广泛的应用,并取得了较好的应用效果。     

井下节流气井的井底压力确定新方法

针对气井压力计测试方法测取节流器以下井段压力存在困难,回声仪测压方法有时测不准液面等问题,推导了具有节流效应影响的压力公式:由节流器上流油压与套压的变化关系,计算出积液深度,再从油套环空采用井深迭代方法,得到一种新的计算井底压力的方法.通过气田现场应用表明:该方法与回声仪测压方法的静压平均相对误差小于2%,流压平均相对误差小于6%;与压力计测试方法的静压和流压平均相对误差分别小于9%和4%.该方法能比较方便和准确地得到气井井底压力,是气田动态监测的一种可靠手段.     

斜井试井分析方法研究

针对上下边界封闭或定压的水平方向无界的板状油藏中,斜井试井解释数值积分计算量大、实用性差的问题,在Ozkan等人的研究基础上,提出了一种实用的计算斜井压力响应的方法,计算效率提高一个数量级.同时还提出了一个求等价压力点的理论公式及其实用算法.这两种算法都通过理论模型和实测资料进行了验证,解决了斜井试井分析方法实际应用的关键问题.     

安塞地区加密井地层压力预测研究

安塞油田王窑加密试验区位于王窑区块中西部,开发时间较长,综合含水58.9%,地质储量采出程度11.8%, 地层压力系统紊乱,且同时存在天然裂缝和压裂裂缝,加密试验井地层压力预测难度大,安全钻井风险高。在分析安 塞加密试验区地质特征的基础上,针对注水过程中地层压力与原始地层压力差异较大,且经过注水后的地层压力分布 难以准确确定的问题,将裂缝性地层渗流理论引入到注水后地层压力预测过程中,给出了复杂裂缝地层加密井地层渗 透率的张量计算方法和加密井地层压力预测方法,对安塞试验区加密井地层压力进行了预测,预测结果精度较高,能 够满足确定安全钻井液密度窗口的需要;并分析了裂缝特征对加密井地层压力的影响,可为加密井安全钻井提供实际 指导。     

利用图版法预测欠平衡钻井井壁稳定性

与常规钻井液钻井相比,欠平衡钻井技术在提高机械钻速、保护油气层等方面有着无可比拟的优势;其中井壁稳定是欠平衡钻井过程中最为突出的问题。目前对于欠平衡钻井没有一套合理的井壁稳定分析方法,给现场钻井带来很多困难,需要进行欠平衡钻井井壁稳定性预测方法研究;通过建立坍塌周期图版来预测欠平衡钻井井壁稳定性。介绍了井壁坍塌过程动态计算模型研究、坍塌周期图版绘制、现场试验验证和现场应用。结果表明:国内外首次以坍塌周期图版的形式进行欠平衡钻井井壁稳定性动态预测,坍塌周期图版能够确定合理的钻井液密度,预测井壁坍塌的程度,为欠平衡钻井的设计和施工提供理论依据,是欠平衡钻井技术的配套技术,具有良好的推广应用前景。     

低渗透气井工作制度对试井解释的影响

为了得到低渗透气井正确、可靠的试井解释结果 ,根据不稳定试井理论 ,结合矿场实际测试数据分析 ,认为低渗透气井要以合理的工作制度测试 ,做到产气量与气藏供气能力相匹配 ;否则 ,如果低渗透气井工作制度不合理 ,即产气量过大时 ,会造成气藏供气能力不足 ,供不应产 ,导致压力半对数曲线出现明显的“假径向渗流”直线段 ,由此解释得到的地层系数、渗透率等误差较大、失真 .进一步完善了低渗透气井试井测试条件     

剪切变稀作用对聚驱试井分析影响的数值研究

考虑聚合物驱中剪切、吸附、不可及孔隙体积等物化现象影响,建立了耦合井储与地层渗流的两相四组分的聚合物驱模型。基于PEBI网格、采用有限体积法进行离散并用全隐式方法进行求解,形成了聚合物驱数值试井模型;研究了剪切变稀作用对聚驱井底瞬态压力响应的影响,发现由于聚合物溶液剪切变稀特性和关井后井周围水相速度的急剧降低,压力导数曲线在井储段结束后会出现明显的抖动。地层渗透率的变化会导致导数曲线抖动的位置发生明显变化但对抖动的幅度影响很小。基于以上结论给出了考虑剪切变稀作用的聚驱数值试井拟合方法。通过对油田现场压力测试数据的拟合验证了上述规律的正确性并表明该规律对合理解释现场压力测试资料,正确反演地层参数有很大指导意义。     

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。     

煤层气试井注入压降法模拟实验

 煤层气开发首先需要通过试井分析来反演地层参数,而注入压降法是煤层气开发过程中最常用的试井方法。为进一步扩展注入压降法在煤层气试井中的适用性,尽量在煤层气试井过程中获得更多的地层信息,提高试井解释合格率,通过室内模拟实验的方法研究了注入压降法试井新方法。首先建立了室内模拟实验装置,通过控制注入流量的变化,获得井底压力时程变化曲线,与现场试井得到的井底压力曲线形式一致,证明室内模拟实验能够复现现场试井过程。实验首次提出并采用一次试井过程中多级流量注入的方法,获取井底压力不同阶段的变化曲线,结果表明,多级变流量注入时井底压力增加的幅值与注入流量的增加呈非线性关系。实验模拟过程可控制注入流量,充分反映井底压力变化,以此获得更多的数据资料,为后续试井资料解释提供更充分的信息,以便提高试井解释准确率和合格率。同时还可通过控制和改变地层参数(如渗透性)进行实验,从而在已知地层参数前提下,达到校验试井理论解释模型的合理性和准确性的目的。     

控压钻井井控过程中排量优化设计

控压钻井井控是处理气侵溢流问题的有效新方法,包括前期控制和循环排气两个阶段。基于快速施加井口回压控制方法,根据气液固多相流理论,建立控压钻井井控数学模型,并采用有限差分法迭代求解。在此基础上,分析排量对最大井口回压、最大套管鞋处压力和最大立管压力的影响,并提出基于井控安全目标函数的排量优化设计方法。模拟结果表明:在循环排气阶段,立管压力维持不变且为最大值,井口回压达到最大值与气体前沿运移到井口之间存在明显的时间滞后性,气体运移到套管鞋处时套管鞋处压力最大;验证了以出入口流量一致表征井底气侵停止的合理性。模型计算得到的压力值与实验测量值吻合较好。