贝塞尔函数理论在现代不稳定试井中的应用

本文应用拉普拉斯交换方法,根据贝塞尔函数理论,对均匀微可压缩流体在均质地层中,考虑井筒存储及表皮因子影响的渗流问题,建立了数学模型的定解问题,给出了完整的数学推导,从而补充了Agarwal解析解的方法和内容,同时对早期、晚期压力动态公式的近似解也作了全面的分析推导。     

非牛顿幂律流体试井模型的有效半径解及其曲线特征

 在实际油藏的三元复合驱条件下,三元复合体系多表现出非牛顿幂律流体的渗流特征。将三元复合体系假定为非牛顿幂律流体,建立了考虑井筒储集与表皮效应的无限大、圆形定压、封闭3种外边界条件下的非牛顿幂律流体均质试井模型;通过引入有效半径等的无量纲定义,利用组合参数的方法,求得了Laplace空间中的有效半径解,进一步对井筒储集早期段和径向流晚期段进行了简化,求得了相应的解析式,绘制了理论图版,对曲线形态进行了进一步分析。分析结果表明,均质模型试井曲线早期阶段受井筒存储系数、表皮系数组合参数的影响,径向流段受幂律指数的影响。该模型可以为三元复合驱试井测试资料分析提供理论基础。     

水平井流固耦合及井筒压降规律分析

为了预测水平井产能和检验井壁稳定性与储层变形、流体渗流及井筒压降的耦合作用密切关系,考虑了近井储层变形和径向渗流及井筒内变质量管流流动的相互作用,建立了耦合力学数学模型,并对其进行了数学解耦,推导出孔隙压力解析解,主要分析了反映储层变形的物理力学性质非线性程度对孔隙压力和径向渗流对水平井井筒压力降的影响规律。研究表明:储层物理力学性质的非线性程度越明显,孔隙压力消散得越慢;计算井筒压力降时,应考虑径向渗流对主流流动的影响,且径向渗流对井筒压力降变化有较大影响;储层变形、径向渗流和井筒压降之间的耦合效应与非耦合效应差别较大,在实际工程中,不应忽略耦合效应。     

分形油藏低速非达西渗流问题的组合数学模型

将非线性分形几何理论应用于渗流力学,建立分形油藏低速非达西渗流问题的组合模型。该模型由两个同心圆(圆中心为一口定产量的生产井)的分形油藏组成,内域为低速非达西渗流的分形油藏,外域为达西渗流的分形油藏。在内边界定流量和考虑井筒储存、表皮效应影响情况下,建立了分形油藏低速非达西渗流问题的有效井径组合数学模型,应用拉普拉斯变换方法求出了在两区域内压力分布的解析解,应用Stehfest数值反演方法求得井底的无因次压力,并分析了井底压力动态特征和参数影响。     

页岩气储层压裂水平井非线性渗流模型

水平井+体积压裂技术已经成为目前高效高速开发页岩气藏的主要技术手段。针对页岩储层存在的吸附扩散效应和应力敏感效应以及流体的滑脱效应和高速紊流效应,建立了水平井多级压裂复合渗流模型,并获得了其在Laplace空间的解析解;通过Stefest数值反演和Duhamel原理,得到了考虑井筒储集效应和表皮效应影响下的实空间无因次产量模型,从而绘制了无因次产能模型图版并进行了产能影响因素敏感性分析。根据实践应用结果显示,模型能够预测水平井产量并具有更高的预测精度。研究结果表明:页岩气藏压裂水平井产能可划分为三个渗流区域和五个流动阶段,前期由裂缝线性流占主导地位,产量高但递减速度快;中期由天然裂缝供气,是处于基质和裂缝供气的过渡阶段;后期由基质线性流占主导地位,产量低但递减缓慢。启动压力梯度对水平井前期产量影响较大,而储层应力敏感性对后期产量影响较大。模型为认识体积压裂水平井复杂渗流规律、预测页岩气藏压裂水平井产能、评价压裂效果以及优化水平井压裂参数提供了有效的科学依据和理论支撑。     

底水稠油油藏水平井含水规律预测方法

针对底水稠油油藏水平井出水位置难以确定的问题,通过建立底水稠油油藏物理及数学模型,利用Green函数、Newman乘积方法和叠加原理推导底水稠油油藏水平井非均匀产液的压力响应解析解,采用Stehfest数值反演算法得到考虑井筒储集效应和表皮效应的底水稠油油藏水平井分段产液试井井底压力解.通过绘制水平井分段试井典型图版,进行流动阶段划分及分析,进而得到不同生产段长度、生产段数目、生产段位置分布、流量分布等影响因素影响规律,并绘制相关解释图版.矿场应用实例验证了研究结果的有效性及广阔的应用前景.     

双重介质油藏水平井试井分析方法

水平井开发双重介质油藏比直井能取得更好的开发效果,已为油田开发的实践所证实。水平井试井分析是油藏类型识别及求取地层参数的重要手段。考虑井筒储集和表皮效应的情况下,建立了双重介质无限和盒型封闭油藏中水平井三维渗流的数学模型,利用拉普拉斯变换获得了数学模型的解,并对一口实例水平井的试井资料进行了分析,获得了裂缝渗透率、表皮系数、井筒储集系数、弹性储容比和窜流系数,结果表明,所提出的理论和方法是可行和实用的。     

分形油藏与井筒耦合非牛顿幂律流体流动分析

针对油藏的低渗透特征和油气实际流动过程,同时考虑油藏的分形特征,以及油藏和井筒耦合流动的影响,将分形油藏渗流与井筒管流作为整体进行研究,建立了低渗透分形油藏中非牛顿幂律流体径向渗流与井筒耦合流动模型。并采用差分方法求得模型的数值解。最后探讨压力动态变化规律,绘制压力图版。     

徐家围子低渗储层气井试采动态特征分析

利用升平、兴城区块深层天然气井试气和试采过程中录取的压力恢复试井资料,分析徐家围子地区火山岩储层的开发动态特征。通过对比不同类型储层压力测试图版形态,建立井筒附近储层的动态模型,拟合得出储层动态参数,研究储集空间的结构特性及裂缝在地下渗流中所起的作用。结果表明:徐家围子地区低渗压裂气井表现出不同的动态特征,裂缝为主要储集空间,对压力恢复曲线所表现出的渗流特性有重要影响。     

页岩气藏单井产能预测的影响因素

为了预测页岩气井的产能,指导页岩气高效开发,该研究在对页岩的渗流机理进行调研的基础上,建立了考虑气体吸附解吸作用、渗透率应力敏感性、近井筒表皮效应、气体滑脱效应等四个关键因素的页岩气在单一介质中渗流的数学模型,并利用数值差分方法进行求解,分析了页岩气井产能的影响因素。研究结果表明：（1）页岩的气体吸附能力越强,页岩气井稳产时间变长,产量递减变慢。（2）随着近井筒表皮系数的增大,井底附近渗流阻力增大,压力损耗升高,页岩气井产量递减速度加快。（3）随着滑脱系数的增大,页岩气井产稳产时间变长。（4）随着应力敏感系数的增大,页岩气井产量降低,稳产时间变短。     

双渗透聚合物驱油藏不稳定压力动态

针对双渗透聚合物驱油藏,提出试井解释模型,求出该问题的Laplace空间对于有限井眼情况、具有井筒储存和表皮效应情况的分层和井筒压力响应解及分层流量解,讨论了零窜流系数的混合油藏解的有限形式,双渗透油藏的无限作用早期和后期有限形式。这些解可通过Laplace反演变换产生典型曲线,拟合实测井压力资料,分析油藏中非牛顿流体幂律指数及两个层中的渗透率和分层流量。     

具有越流的多层气藏的压力曲线特征

在多层油藏半透壁模型的基础上 ,建立了多层气藏的半透壁模型及其微分方程组 ,内边界条件考虑了表皮系数和井筒储集效应的影响 .利用有限差分方法编制了模拟试井程序 ,并与精确解进行了比较 .阐明了半透率、表皮系数、井筒储存对井底压力曲线、分层产量的影响 .随着半透率的增大 ,压力曲线越平缓 ,压力导数曲线的“凹陷”不断向外漂移 ;当各层表皮系数相同的时候 ,各层的井壁压力是相同的 ,各层产量趋于各自的产能系数 ;当各层的表皮系数不同时 ,各层的井壁压力是一组平行线 ,井底压力与井壁压力平行 ,各层产量不在趋于各自的产能系数 ;井筒储存可以减小层间越流的早期作用 .这些结果可用于多层气藏的不稳定试井分析     

面向随钻的井筒可视化方法研究

针对随钻过程中数据的复杂多样性以及井下信息可视化的重要性,以随钻井轨迹数据和随钻测井数据为研究对象,研究并给出随钻井筒可视化建模的方法,建立立体井筒模型。基于成像原理给出钻遇地层可视化建模方法,建立地质属性映射模型,采用纹理技术实现二者的有机融合,真正实现随钻井筒的三维可视化。利用Open Inventor图形开发工具包,实现三维井筒的绘制和钻遇地层信息在三维井筒上的展示。     

部分压开井渗流井底瞬时压力计算

论文将实际的垂直裂缝井简化成裂缝高度小于地层有效厚度的矩形,在此基础上采用乘积解级出该问题渗流的地层压力及井底瞬时压力。使用Laplace变换技术,给出考虑井筒存储及表皮系数的部分压裂垂直裂缝井在Laplace空间上的井底压力解,最后通过Laplace数值反演给出考虑井筒存储及表皮系数的部分压开垂直裂缝井无量纲压力及导数。     

川西硬脆性页岩力学特征及井壁稳定性研究

在硬脆性页岩地层钻井过程中井壁失稳现象频发,严重阻碍了现场钻井作业的进程。针对小塘子组页岩钻进过程中发生的井下垮塌现象,通过开展系统室内实验测试,并结合实验数据建立的理论模型,评价分析小塘子组页岩地层的井壁稳定情况。结果显示,小塘子组页岩属于典型的硬脆性页岩,层理缝发育,在外力或高应力环境下可以产生张性裂缝;钻井液浸泡效应可降低小塘子组页岩地层力学强度,层理走向及力学弱面效应对小塘子组页岩力学性能影响明显;裂缝走向、井眼轨迹及井壁渗流场影响小塘子组页岩地层井壁稳定性,当裂缝面与井眼轴线之间夹角满足一定关系,井壁岩石容易沿裂缝面发生滑移垮塌。     

高压气井井筒附近地层温度分布计算方法

 井筒附近温度的变化对高温高压气井的正常生产存在着明显的影响,塔里木油田高温高压气井的温度变化规律是一个较难解决的问题。为了保证西气东输气源井的正常生产,本文对该问题进行深入研究,建立了一种计算高压气井井筒附近温度的模型,通过有限元计算获得了井筒附近温度的理论曲线;给出了开关井时温度变化的过程,分析了热流密度对高压气井井筒附近温度分布的影响规律。根据气井实际数据计算了产层和非产层外井筒附近温度分布状况并进行了相应的分析,认为产层外井筒附近温度变化比非产层段外井筒附近温度变化幅度小。     

有界分形油藏的压力动态分析

从广义对流扩散方程出发,首先给出了其在拉氏空间中的通解,然后给出了等压或不渗透外边界条件下,考虑井筒存储和表皮效应的拉氏空间中的解;计算并讨论了孔隙度和渗透率谱指数θφ,θk和井筒存储系数Cd及表皮因子s′对无因次井底压力的影响,并求得了不渗透边界影响到达井底后双对数曲线上出现的直线段斜率为1。     

基于有限坍塌宽度的层理性泥页岩地层井壁稳定性评价

 钻井工程中一般允许实钻井眼存在有限宽度的崩落区域,如按传统井壁稳定理论模型进行设计会导致钻井液密度偏高、钻井成本增加、钻井效率降低、钻井液漏失甚至地层破裂等一系列问题。针对脆性层理泥页岩地层特性,根据测井资料和测试数据进行地质力学建模,利用基于有限坍塌宽度的定量风险分析方法合理地评估井壁稳定概率,优选钻井液密度窗口。以中国西部某油田泥页岩地层钻井实例进行分析,在基于有限崩落存在的情况下,通过定量分析方法在井壁稳定段及失稳段对钻井液密度窗口进行动态优化,可以提高机械钻速,降低钻井成本,评估的井壁稳定概率可达91%~98%,计算结果与实际情况基本吻合,说明该方法具有重要的工程价值和实际意义。