煤层中双重孔隙介质渗流理论的应用

 考虑煤层气稳定解吸和不稳定解吸特征,提出了两类窜流方式不同的双重孔隙介质煤层不定常渗流模型——双重孔隙介质煤层拟稳态和不稳态窜流不定常渗流模型.用有限体积法对其求解,并分析了两类模型在不同地质参数情况下的特征曲线.结果表明,稳定解吸和不稳定解吸现象的存在都延缓了煤层中压力波的传播;解吸系数的增大使煤层压降变缓,且在压力和压力导数曲线上表现为边界距离的增大.对于不同的煤层,当窜流系数过大或过小,或煤层储能系数过大时,计算得到的理论曲线不能表现出双重孔隙介质特征.这与现场测试资料曲线较难出现双重孔隙介质特征一致,从而找到了现场煤层测试难以出现双重介质特征问题的根源.     

裂缝性致密油藏非线性渗流试井分析方法*

传统试井模型的非线性偏微分方程中根据弱可压缩流体的假设,忽略了二次梯度项,这对于裂缝性致密油藏计算带来一定偏差。裂缝性致密油藏的渗流通常需要克服启动压力梯度,且存在压力敏感性。本文推导出了考虑二次梯度项和介质变形影响的渗流方程,建立了裂缝性致密油藏的数学模型;采用数值方法进行求解,绘制井底压力动态曲线,并对影响因素进行分析。研究表明,启动压力梯度和介质变形的值越小,后期的无量纲压力越大,即地层的压力下降越快,且二次梯度项系数影响着径向流动过程。此试井解释模型能够更加科学地指导裂缝性致密油藏的试井解释,具有一定的理论价值和实用价值。     

硬脆性泥页岩渗流-应力耦合井壁坍塌压力计算方法

硬脆性泥页岩的井壁坍塌是制约我国油气资源战略向深部地层成功转移的重要技术瓶颈。建立了裂缝渗流-应力耦合作用下孔隙压力的计算模型,选用弱面破坏准则,综合考虑各向异性、裂缝产状、井眼轨迹、地应力、渗流应力的影响建立了硬脆性泥页岩井壁坍塌压力的计算方法,分析了裂缝渗流、井眼轨迹和裂缝产状对坍塌压力的影响规律。研究发现,钻井液沿裂缝渗流导致坍塌压力升高,渗流初期坍塌压力升高较快,随时间推移,升高量逐渐逐渐减小;在高倾角裂缝中沿裂缝倾向钻进水平井坍塌压力较低。改善钻井液的封堵性、流变性和润湿性,减缓钻井液沿裂缝面的渗流,避免在坍塌压力较高的区域钻井,是该类地层安全钻井的关键。     

致密砂岩气井气水两相产能预测半解析模型

致密砂岩气井产能预测受气水两相流特征和裂缝渗流参数影响大,相比于数值模拟,基于解析模型的产能预测计算快、应用较广,但传统的解析模型在处理两相渗流方程非线性问题时简化过大,造成动态分析结果误差较大。针对这一问题,本文考虑了储层和裂缝中的气水两相流动特征,利用三线性流模型表征压裂缝及储层应力敏感性,建立了致密砂岩气井气水两相产能预测模型。将流动物质平衡方程与牛顿迭代法结合,利用平均地层压力逐步更新渗流模型非线性参数,并通过逐次迭代将气水两相模型线性化,获得了模型的半解析解。通过与商业数值模拟软件结果对比以及矿场实例应用验证了模型的准确性,并绘制了气水两相产能预测曲线,分析了敏感性参数对产能的影响规律。研究结果表明,所建立的半解析求解方法能够高效地处理气水两相非线性渗流问题,快速准确地获取致密气井产能预测曲线;致密储层产水严重影响了气井产能,合理的裂缝参数对提高气井产能至关重要;气藏开发过程中应合理控制生产压差,降低应力敏感效应对致密气井产能的影响。     

裂缝性油藏有限元数值模拟

本文基于DFN模型研究裂缝性油藏渗流机理,推导其全耦合矩阵形式的有限元解法,建立了基于压力,饱和度的有限元方程。对具有控制油藏渗流的大裂缝特性进行研究,考虑基质毛管力,忽略裂缝中毛管力影响,采用四边形网格,针对DFN模型的渗流问题进行了模拟计算,得到油藏渗流动态结果,为裂缝性油藏的优化开发及精细油藏数值模拟提供理论依据。     

考虑应力敏感和水力裂缝方位角的页岩产能模型

产能预测对页岩气的高效合理开发有着重要的作用，而目前国内外对于页岩气分段压裂水平井产能的研究没有同时考虑到天然裂缝应力敏感和水力裂缝形态及渗流特征对产能的影响。为此，根据双重介质渗流理论，综合考虑了页岩储层的吸附解吸、扩散运移、天然裂缝的应力敏感效应，建立了页岩储层渗流模型；同时考虑水力裂缝的有限导流能力、裂缝方位角等因素，利用点源函数方法将裂缝离散，之后叠加建立水力裂缝模型，最后将两种模型耦合得到页岩气藏压力水平井不稳定渗流模型和产能模型。根据已建立的页岩气压裂水平井产能模型，编程计算出产能特征曲线；通过对比模拟结果分析出，与实例类似的页岩气压裂水平井的最优水力裂缝导流能为15~18 D·cm，最优缝长分布方式为外高内低的U型，最优水力裂缝间距分布为等间距分布；模拟结果与页岩气井的现场数据的对比，也验证了该模型的准确性。该研究对页岩气开发有着重要的指导意义。     

煤层气井两相流试井分析方法

建立了煤层气井平面径向、两相流动试井的数学模型和数值模型,模型考虑了气体从基质中的解吸以及气、水在裂缝中的渗流、扩散等过程,考虑区域中的相变特性;提出结合运用遗传算法和高斯牛顿最优化方法,通过拟合井底压力曲线得到地层渗透率、表皮系数等试井参数的方法.     

气藏压裂水平井产能预测新方法

根据流体力学理论和动量定理 ,结合气体的性质和实际气体的状态方程 ,建立了气藏压裂水平井地层渗流和水平井筒管流耦合的计算模型 ,并给出了模型的求解方法。运用该模型对长庆油田低渗气藏进行了实际计算 ,同时分析了井筒半径、水平段长度、裂缝条数以及管壁粗糙度等参数对井筒压力损失和压裂水平气井产能的影响。计算结果表明 ,水平井筒内的压力损失对压裂水平气井的生产动态有一定的影响 ;水平井内每条压裂缝的产量并不相等 ,端部裂缝的产气量高于中部裂缝的产气量 ;水平井筒内的压力呈不均匀分布 ,从指端到根端压力逐渐降低     

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。     

低渗气藏压裂水平井渗流与井筒管流耦合模型

目前国内外压裂水平井已成为开发低渗透油气藏的重要手段,正确预测压裂水平井的产能对水平井的开发方案设计、地层及裂缝参数等敏感性分析具有重要的指导意义。应用复位势理论和势的叠加原理,考虑气体在地层中渗流和井筒内管流的耦合,根据流体力学理论和动量定理,结合气体的性质和实际气体的状态方程,建立低渗透气藏压裂水平井地层渗流与水平井筒管流耦合的渗流模型及其求解方法。结合长庆低渗气藏实际进行对比计算,结果表明：（1）水平井筒内的压力损失对压裂水平气井的生产动态有一定的影响;（2）井筒内的压力呈不均匀分布;（3）每条裂缝的产量并不相等。在此基础上还分析了井筒半径、水平段长度、裂缝条数以及管壁粗糙度等参数对井筒压力损失和压裂水平气井产能的影响,得出一些有用的结论。     

气藏压裂水平井产能预测新方法

根据流体力学理论和动量定理，结合气体的性质和实际气体的状态方程，建立了气藏压裂水平井地层渗流和水平井筒管流耦合的计算模型，并给出了模型的求解方法。运用该模型对长庆油田低渗气藏进行了实际计算，同时分析了井筒半径、水平段长度、裂缝条数以及管壁粗糙度等参数对井筒压力损失和压裂水平气井产能的影响。计算结果表明，水平井筒内的压力损失对压裂水平井的生产动态有一定的影响；水平井内每条压裂缝的产量并不相等，端部裂缝的产气量高于中部裂缝的产气量；水平井筒内的压力呈不均匀分布，从指端到根端压力逐渐降低。     

应力敏感储层相对渗透率计算方法研究

对于存在应力敏感的储层,地层压力的变化造成孔隙度及渗透率的降低,影响流体渗流规律及特征,导致相对渗透率曲线形态发生变化。孔隙网络技术是计算相对渗透率的有效手段。在该技术的基础上,考虑储层应力敏感,建立孔隙微观结构特征参数动态模型,计算地层压力变化下的相对渗透率,研究相对渗透率曲线的动态变化规律,并拟合实验数据,拟合精度在误差范围之内,拟合结果良好。结果表明:该方法能用于计算应力敏感储层相对渗透率,为油气藏工程及数值模拟研究提供必要参数。     

变形双重介质分形油藏渗流流动分析

研究了变形双重介质分形油藏渗流问题的压力不稳定响应,考虑了储层的双重介质特征和分形特征以及应力敏感地层中介质的变形问题,建立了新的应力敏感地层双重分形介质数学模型,包括只有裂缝发生形变和裂缝与岩石同时发生形变时定产量生产的两类数学模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的,故采用数值方法求解了这些数学模型。探讨了分形参数、变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律,给出了典型的压力曲线图板。这些结果可用于试井分析。     

低渗透气藏垂直裂缝井椭圆渗流模型研究

针对低渗透气藏垂直裂缝井的渗流过程,考虑了非线性渗流和介质变形系数的影响,建立了椭圆渗流模型。根据此模型可以模拟气井生产压力降落过程中及关井压力恢复过程中地层压力分布状况。计算结果表明：在不稳定渗流早期,即压力波传播的第一阶段。压降漏斗曲线随时间不断扩大和加深;关井之后地层压力逐渐恢复,井底附近地层关井瞬间,地层压力上升趋势较为明显,关井时间越长,距离井底越远,地层压力上升速度越小。     

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。     

直井体积压裂不稳定试井研究—单孔双区模型

借鉴近年来美国迅速发展的页岩气储层体积改造技术,长庆油田提出了"体积压裂"的概念,作为一种新兴的增产措施,体积压裂的相关渗流理论及试井模型研究尚未大力展开,因此从裂缝性油藏储层特征出发,对Cinco-Ley的模型进行推广,提出一种可以描述体积压裂井渗流规律的基础模型:首先将渗流过程视为油藏不稳定渗流和裂缝内部稳定渗流两部分的叠加,然后利用源函数与叠加原理描述油藏渗流过程,利用一维达西渗流理论来描述裂缝内部稳定渗流过程并对其进行离散,最后在裂缝壁面处进行压力和流量的耦合。经过数学求解后得到了新模型下的压力及压力导数双对数特征曲线,并分析了导流能力和流度比对模型曲线的影响。该模型有效实现了垂直井、有限导流裂缝以及径向复合储层的耦合。     

裂缝性地层压降曲线分析方法及其应用

对于裂缝性低渗透储层 ,由于其基质孔隙度小、渗透率低 ,天然微裂隙成为决定压裂液滤失的主要因素。在总结Nolte经典G函数压降曲线分析方法的基础上 ,根据裂缝性地层存在微裂隙的特征 ,建立了裂缝性油气藏小型压裂压力降曲线分析模型。应用无因次压力函数图和叠加导数图 ,作出了压降特征曲线 ,判断出压降曲线类型 ,进而对裂缝参数进行了修正和求解。通过对已压裂井压降曲线的分析和解释 ,能够明显地判别依赖于压力变化的滤失特征 ,以及天然裂缝对滤失的影响 ,从而为裂缝性地层压裂施工参数的设计提供依据。     

致密气藏3D裂缝压裂水平井非稳态渗流分析

综合考虑压裂后裂缝未完全穿透地层厚度及致密气藏应力敏感性基础上,建立了致密气藏多段压裂水平井非稳态渗流模型,通过Laplace变换和无限傅立叶余弦变换得到了该模型半解析解。计算结果表明,致密气藏流体流动可划分为6个流动阶段,分别为早期线性流、早期拟径向流、过渡阶段线性流、过渡阶段拟径向流、拟稳态窜流和晚期拟径向流;应力敏感性主要影响晚期流动阶段,包括过渡阶段拟径向流、拟稳态窜流和晚期拟径向流;应力敏感系数γ越大,在晚期流动阶段压力和压力导数曲线"上翘"得越高;在早期渗流阶段,2D裂缝与3D裂缝压力导数曲线不重合,3D裂缝具有"球形流"渗流特征;垂向渗透率越小,"球形流"渗流特征表现得越明显;在垂向渗透率相同的情况下,穿透比越小,压力导数曲线上"球形流"特征越明显。     

裂缝性油气藏压裂滤失系数的计算方法

压裂过程中的天然裂缝诊断、滤失系数的计算是裂缝性油气藏压裂的关键技术;数值方法由于部分参数不易获得或参数代表性差,而影响其精度和实用性.分析了裂缝性地层压裂液滤失机理,建立了天然裂缝开启的滤失计算模型,根据实际压裂井的小型压裂测试数据,对天然裂缝的开启前后滤失系数进行了求解,得到了依赖于压力的滤失系数.计算表明,此滤失计算方法更能够反应天然裂缝地层的滤失特点,对裂缝性地层的压裂设计具有指导意义.     

应力敏感性低渗透地层渗流规律研究

基于低渗透油藏渗流特征,针对具有应力敏感性的低渗透地层垂直裂缝井,采用三线流分析方法,建立了带有启动压力梯度和渗透率变异系数的渗流数学模型。应用此模型可描述裂缝内和地层内的渗流规律,计算结果表明随着介质变形系数的增大,井底压力-流量关系曲线逐渐偏离线性关系,介质变形系数越大,在相同的井底压力下,渗流流量越小;同时,随着介质变形系数的增大,地层压降幅度也增大,任一流量下,介质变形系数越大,靠近裂缝面位置处的地层压降幅度也越大。