考虑重力超覆的气窜通道体积计算方法

非混相注气驱过程中的平面和纵向气窜严重影响驱油效果。气窜通道体积是气窜封堵方案设计的一项重要参数。已有的计算方法过于简化,可靠性较低。根据渗流力学原理和油藏数值模拟结果发现,进入拟稳态气窜后,平面有效气窜通道可近似用两段圆弧来表征,单层气窜通道近似于一个椭圆柱体,多层气窜通道类似于多个部分叠置的椭圆柱体在纵向上的叠加。基于流体在多孔介质中的平面渗流机理,建立气窜通道的平面面积计算模型。在重力超覆作用下,底部注入气逐层向上部运移,通过考虑气体重力超覆建立了由多个渗流方程组成的非线性方程组,可用于计算纵向各层气窜通道的厚度。气窜通道的平面面积计算模型和纵向厚度计算模型构成了多层气窜通道体积计算模型。利用该模型分析了生产井产气率和注气井吸气剖面的不同对应的气窜通道体积的变化规律。研究结果考虑了气体在多孔介质内的渗流机理以及重力超覆机理,更加符合拟稳态下的气窜过程,能够提高封窜方案的准确性和可靠性。     

支撑剂铺置模式及其对水力裂缝导流能力的影响规律

为确定支撑剂铺置模式对水力裂缝导流能力的影响规律,通过对加砂和返排过程中支撑剂颗粒的定性受力分析,研究了支撑剂在水力裂缝内的铺置模式,在此基础上建立了支撑剂颗粒数目以及裂缝导流能力的理论计算模型,定量地把支撑剂铺置模式和裂缝导流能力关联起来.结果表明:支撑剂在裂缝内的铺置过程为通过受迫流动形成的两阶段非自然堆积过程,包括支撑剂颗粒被高黏度携砂液高速携带进裂缝内部的无序随机渐次堆积以及在工作液反向携带和裂缝有效闭合压力共同作用下的有序紧密压实堆积.根据最大填充率能量原理和颗粒堆积稳定性原理,经过两阶段的非自然堆积过程后,支撑剂颗粒的配位数会越来越大,颗粒体系的填充率会越来越大,颗粒之间的孔隙体积会越来越小,直至达到最稳定的六方密堆积或立方密堆积或二者的混合模式.六方密堆积模式和立方密堆积模式所对应的裂缝导流能力基本相当,但远低于正方体堆积模式.在实际压裂施工过程中,即便支撑剂颗粒体系可能达不到也会趋近这两种紧密堆积模式,最终的裂缝导流能力仍然会远小于立方体堆积模式.本文的理论模型以及研究结论可为水力压裂设计提供分析工具和理论依据.