特低渗油藏考虑启动压力梯度的物理模拟及数值模拟方法

从流体在低渗透多孔介质中的渗流机理出发，通过室内基础实验和基础理论研究，以及物理模拟和数值模拟方法，运用流体边界层理论，分析了由于启动压力梯度的存在而使得低渗储层产生非达西渗流的机理和规律，建立了描述低渗油气非达西渗流模型，并对特低渗长庆油田某区块一个菱形反九点注采井网进行了实例模拟计算。结果表明，启动压力梯度的存在不但降低了低渗透、特低渗透油田的开发指标，而且还增加了开采难度。增大注入率、缩小井距可以在某种程度上降低启动压力梯度的不利影响。     

低渗透多孔介质变渗透率数值模拟方法

 根据流体在低渗透多孔介质中的渗流特征,建立了低渗透多孔介质数学模型,通过引入无因次渗透率变化系数描述低速非达西渗流规律,并基于黑油模型数值模拟系统,开发了低渗透多孔介质变渗透率数值模拟软件。采用矿场实际数据,分别使用达西渗流、考虑启动压力梯度为常数的拟线性渗流和变渗透率渗流模型,对五点井网进行模拟计算,对比分析了不同渗流规律下的油井产油量、含水率、含油饱和度及不同时间的地层渗透率分布。结果表明,变渗透率渗流模型计算的油井产油量、含水率和含油饱和度分布介于达西渗流和拟启动压力梯度渗流模拟结果之间,油水井附近地层渗流能力强,远离主流线地层渗流能力弱;井距越小,地层渗流能力越强;流体在低渗透多孔介质的渗流过程中,达西渗流仅发生在井筒附近小面积区域内,地层大部分区域发生变渗透率渗流,且占据了地层渗流的主导地位,变渗透率数值模拟方法弥补了其他方法未考虑渗透率变化因素的不足,变渗透率数值模拟软件能够更准确地预测流体在低渗透多孔介质中的流动特征。     

低渗透油藏弹性驱和溶解气驱采收率计算

针对低渗透油藏流体渗流存在启动压力梯度,基于达西定律的常规采收率计算方法难以适用的问题,结合非达西渗流理论,采用油藏工程方法,提出了考虑启动压力梯度的低渗透油藏弹性驱和溶解气驱采收率计算新方法.介绍了该方法的基本原理和计算过程,并进行了算例分析.研究结果表明:低渗透油藏启动压力梯度的存在降低了弹性驱和溶解气驱采收率,加密井网是提高弹性驱和溶解气驱低渗透油藏开发效果的有效途径.提出的计算方法拓展了非线性渗流理论的应用,可用于低渗透油田的开发设计.     

安塞油田长10储层渗流特征研究

为了全面研究陕北低渗透油田—安塞油田长10油藏渗流机理,解决开发过程中渗流阻力大、注水效果差等问题,进一步改善油田开发效果,应用室内高精度微量泵和高精度压差传感器对长10储层岩心开展了油水渗流特征、水驱油效率、启动压力梯度等多项实验研究,并推导了低渗透油田IPR新方程,结果表明该储层原油的物性非均质性较强,流体渗流不遵循达西定律,存在启动压力梯度且启动压力梯度与储层的渗透率成反比;油水两相渗流特征反映束缚水饱和度较高,油水两相流动范围窄,具有典型的低渗亲水油藏特征,因此可通过降低启动压力梯度、增大生产压差来改善开发效果。     

非达西效应对低渗气藏见水时间的影响

大量实验研究证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应的影响.针对这种气藏的非达西渗流特征,推导了同时考虑启动压力梯度和应力敏感效应的低渗透底水气藏见水时间预测公式,并以某低渗透底水气藏为例,研究了启动压力梯度和应力敏感效应对见水时间的影响.研究结果表明,启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透底水气藏的见水时间有显著影响,考虑启动压力梯度和应力敏感效应的低渗透底水气藏见水时间预测公式对此类气藏见水时间的研究具有一定的指导意义.     

一种测定低渗油藏启动压力的新方法

低渗油藏孔隙细小,渗流不符合达西定律,流体在其中流动存在启动压力.根据低渗油藏渗流特点,设计了合理确定启动压力的测试方法.利用胜利油田天然低渗岩心、产出水及现场脱气原油配制的模拟油,测定了单相水及束缚水饱和度下油的启动压力及非线性渗流规律,回归得到了启动压力梯度与岩石气测渗透率和流体粘度比值的关系.结果表明,利用该测试方法能准确地测定低渗及特低渗岩心的启动压力;油、水的启动压力梯度与岩石气测渗透率和粘度的比值呈幂指数关系,且随渗透率与粘度比值的降低而迅速增加.     

一种测定低渗油藏启动压力的新方法

低渗油藏孔隙细小,渗流不符合达西定律,流体在其中流动存在启动压力.根据低渗油藏渗流特点,设计了合理确定启动压力的测试方法.利用胜利油田天然低渗岩心、产出水及现场脱气原油配制的模拟油,测定了单相水及束缚水饱和度下油的启动压力及非线性渗流规律,回归得到了启动压力梯度与岩石气测渗透率和流体粘度比值的关系.结果表明,利用该测试方法能准确地测定低渗及特低渗岩心的启动压力;油、水的启动压力梯度与岩石气测渗透率和粘度的比值呈幂指数关系,且随渗透率与粘度比值的降低而迅速增加.     

葡南扶余油层非达西渗流有效驱动理论

为了模拟研究注水井、油井间驱替半径和合理井距。在室内实验和低渗透非线性渗流理论的研究基础上,建立反映真实的低速非达西流动全过程的渗流数学模型和具有启动压力梯度的非达西渗流有效驱动理论,以及压裂条件下有效驱动半径为核心的特低渗透条件下有效动用理论公式,推导出了低渗透油层驱替压力预测方法的新公式。并以扶杨油层试验区333区块为例,进行模拟计算,得出葡333区块合理注采压差界限,该计算结果并得到了试验和矿厂动态数据的证实。     

考虑启动压力梯度的面积井网极限井距计算

低渗透储层具有低孔、低渗特征,其孔隙结构异常复杂,表现出非达西渗流,存在启动压力梯度现象。本文在归纳总结启动压力梯度的表现形式基础上,得出启动压力梯度应综合反应储层和流体特性,即应与流度存在相应的关系。并选取某油田盐膏层间低渗透致密岩心,通过实验研究,得出了启动压力梯度与流度之间的关系式。在考虑启动压力梯度情况下,推导出直井、水平井极限井距计算公式,研究直井极限井距与渗透率、生产压差之间的关系。并通过控制变量法,研究了水平井长度、岩石渗透率、流体粘度、生产压差对水平井极限井距的影响,得出相应的图版。且在研究单口直井、水平井极限井距的基础上,扩展到不同类型井网组合井距的计算。最后通过实例结果验证,此方法简单、实用,对确定低渗透储层合理井网井距具有重要的指导意义。     

考虑动边界影响的低渗透油藏反九点水力压裂注采井网数值模拟研究

考虑低渗透地层中因启动压力梯度存在而产生动边界的影响,利用CMG三维三相黑油油藏数值模拟器对开发低渗透油藏的正方形反九点水力压裂注采井网进行了精确的数值模拟。数值模拟结果表明:相对于达西渗流模式等压面足够光滑、整个油藏区块均参与流动,低渗透油藏启动压力梯度为0.2 MPa/m下的等压面(油藏初始压力)空间分布有较大间断性,在远离注水井和生产井的部分区域仍保持了油藏的初始状态,该区域还未参与到油藏的渗流系统中;地层中存在随时间变化的动边界,会降低油田注水的油藏波及体积和原油采出程度。由饱和度的三维空间分布图可以看出:达西渗流模式下的压裂注水效果较好,油水分布比较集中,界面清晰,更接近于活塞式水驱油;而启动压力梯度的存在会使压裂注水井驱油效果变差,油水存在较大的油水混合渗流区域,油水分布比较分散,属于典型的非活塞式水驱油。由绘制的油田开发特征曲线可以得出:启动压力梯度越大,累计产油量越小,累计产油量随时间上升越慢,生产井含水上升越快,日产油量越低;启动压力梯度对低渗透油藏压裂注水开发效果影响显著。     

低渗透多孔介质中溶质运移的灰色数值模拟

针对低渗介质中启动压力梯度难以确定的问题,将启动压力梯度等参数视为未确知变量,并以灰参数的形式表示,建立了低渗多孔介质中的地下水水质模拟的灰色数学模型.在数值求解过程中,对一维低渗介质中地下水水污染的灰色模型求解过程中有限差分法的截断误差进行了修正,得到了一种具有特殊结构的数值模型,并且给出了求解这类模型的灰色数值算法.通过实例表明,该方法是可行的,模拟结果是合理的.     

油层内非线性渗流分布区域确定方法

 针对非线性渗流对应的压力梯度范围以及油层内的分布区域进行了研究.依据实验确定最小启动压力梯度,结合最小启动压力梯度、最大启动压力梯度与喉道半径的关系,提出了先计算极限剪切应力,然后再计算最大启动压力梯度的方法.通过回归分析得到非线性渗流对应的压力梯度范围,该压力梯度范围与注采井间压力梯度剖面相耦合,即可得到油层中非线性渗流分布区域,两个井组的实例分析表明,非线性渗流分布区域与油井动态吻合,从而证明该方法可行.根据注采井间压力梯度分布计算公式,提出了新的极限注采井距确定方法,对开发方案中注采井距的确定具有重要意义.     

启动压力梯度确定井距和判断油井压裂的新方法

低渗透油藏最大的特征是存在启动压力梯度,其流动为非线性渗流。在一定的井距、生产压差情况下,启动压力梯度决定油藏多大范围内原油可参与流动,这直接影响油田的采收率。根据弹性渗流理论,以油井最大产量生产时产生的压力波传到油藏内某处,其压力梯度正好等于启动压力梯度时离油井的距离作为最大泄油半径,从而建立了计算最大井距的数学模型。根据压力在压裂裂缝中的传导特征,提出了判断油井是否需要压裂和计算最小压裂缝长的方法。对2个油区6个油田的41口油井计算表明,最大井距为(4~449)m,约68%的油井需要压裂,最小压裂缝长为(2~73)m。结果与实际情况的一致性较好,表明该方法具有较高的可靠性和实用性。     

低渗透底水油藏长水平井产能公式

低渗透底水油藏长水平井产能对长水平井开发可行性论证及优化有重要指导意义。依据渗流力学与油藏工程相关理论方法,在考虑低渗透底水油藏的各向异性、启动压力梯度、定压边界特征及长水平井流场特征的基础上,运用流场劈分、镜像反映原理、等值渗流阻力法及复势理论推导了低渗透底水油藏长水平井稳态产能公式,并通过实例计算研究了避水高度与启动压力梯度对产量的影响。发现产量随无因次避水高度增加而降低,并综合确定最佳无因次避水高度为0.5;启动压力梯度增加,产油量降低;启动压力梯度越大,油藏各向异性对底水油藏长水平井开发的产能影响越小。     

变形介质低渗透油藏油井真实产能计算与分析

基于变形介质带启动压力梯度低渗透油藏稳定渗流理论,研究了低渗透油井增产措施后稳定生产的真实压力分布与产能分析方法.研究结果表明低渗透油藏油井渗流场的真实压力分布具有分区域特征;在具有变形介质特征的低渗透油藏中,油井的产能随启动压力梯度和介质变形系数增大而降低,随增产激活半径和激活系数的增大而增加,随生产压差的增大而增加;同时油井产能指数随生产压差增大呈非单调增曲线,因此对于低渗透油井生产而言,存在合理生产压差与最小生产压差.同时,沿用同一思路对超低渗透油藏开发的有效途径进行了探讨.认为提高增产激活半径是显著提高超低渗透油藏产能的有效方法.理论计算结果表明,只有在增产激活半径大于60m(渗透率越低,该值越大)时油井的产能才会得到大幅度提高.因此,寻求深穿透的油井改造措施或采用水平井开采技术,将是超低渗透油藏开发的有效方法.     

低渗油藏注入水有效影响范围研究

低渗透油藏最显著的特征是存在启动压力梯度,这使其在注水开发过程中渗流阻力增大、降低注入水的波及范围,在考虑流体渗流时存在的启动压力梯度影响条件下,如何准确确定注入水影响范围,是有效开发低渗油藏的关键技术之一。根据等产量一源一汇渗流理论,获得了注采单元的等最大压力梯度等值线方程,在确定低渗透油藏合理注采井距的基础上建立了考虑启动压力梯度影响的注入水有效影响范围分析理论与方法,得到不同渗透率和注采压差下注入水有效影响范围。实例应用结果表明,该方法简单实用,分析结果与油田实际情况基本一致,该方法对油田合理井距的确定有指导意义。     

低渗透油藏油井产能预测新方法

为了准确预测低渗透油藏油井的产能,基于达西公式,考虑高压和低压状态下油藏流体性质以及启动压力梯度对渗流规律的影响,推导了新的低渗透油藏油井组合型产能预测模型。给出了极限井底流压和产量拐点的求解方法,分析了启动压力梯度、流体性质等因素对低渗透油藏油井产能的影响。将新模型与现有模型的预测结果进行了对比,并用实测数据进行了验证。结果表明,新模型预测出的流入动态关系更接近于实测数据,准确度较高,能用于工程计算。     

低渗透稠油油藏水平井极限动用范围

低渗透稠油储层具有明显的启动压力梯度,油藏储量动用受到更多条件的限制。基于低渗稠油油藏基本渗流特征,首先通过稳定逐次逼近法分析衰竭开发不稳定渗流过程,得到考虑启动压力梯度影响的直井渗流方程基本解;在此基础上,利用保角变换方法,建立考虑启动压力梯度影响下水平井在三维空间上的压力分布和驱替压力梯度分布计算模型;根据油藏开发的要求,提出考虑启动压力梯度影响时衰竭开发方式下水平井储量极限动用范围的确定方法,包括平面上的极限动用半径和垂向上的极限动用厚度。基于实际油田参数计算和分析表明,水平井在水平平面上的极限动用半径较大,而在垂向平面上的极限动用厚度较小;只有同时考虑水平井在水平平面和垂向平面上的极限动用范围,才能合理部署水平井开发井位,提高油藏储量动用程度。