复杂裂缝中CO_2流体携砂规律的数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法,建立了适用于模拟CO_2流体和支撑剂两相流动规律的固液两相流数学模型,并利用有限体积法进行求解,分析了泵注速度、砂比、支撑剂密度和粒径以及裂缝复杂程度对支撑剂在复杂裂缝中运移规律的影响。结果表明:支撑剂流入分支缝的方式主要包括主裂缝在分支缝缝口处形成砂堤后依靠重力作用滚入二级缝中,或是依靠携砂液的流速携带至分支缝内;泵注速度、支撑剂目数与平衡高度呈负相关,且泵注速度与平衡时间呈负相关、支撑剂目数与平衡时间呈正相关;砂比、支撑剂密度与平衡高度呈正相关,与平衡时间呈负相关;裂缝的级数越多,达到平衡所需要的时间越长,复杂裂缝中支撑剂在各分支缝节点处出现转向运移,且主要沉降在离主裂缝较近的二级缝中;由于三级缝较窄,进入三级缝深部的支撑剂量较少,且各分支缝中的砂堤高度小于主裂缝中的砂堤高度。     

碳酸盐岩储层闭合酸化模拟研究

酸压裂缝生产一段时间后导流能力会逐渐降低,常采用闭合酸化来提高已酸压裂缝的导流能力,闭合酸化模拟对闭合酸化设计意义重大,因此,本文针对该问题进行闭合酸化建模及数值模拟。首先,基于达西定理、物质平衡原理、酸岩反应动力学建立闭合酸化数学模型;然后通过地质统计学中的序贯高斯模拟算法生成具有非均质性和空间关联性的初始裂缝宽度空间分布和裂缝表面基质渗透率分布;利用有限体积法对模型进行数值求解,用C++编制模拟计算程序;最后基于该模型进行广泛的数值模拟研究,分析酸液分布规律、裂缝表面溶蚀规律、酸液作用距离的影响因素及规律,并形成各种条件下的酸液作用距离图版。研究表明,初始裂缝宽度和裂缝表面粗糙度对裂缝表面溶蚀形态起主导作用,裂缝面溶蚀形态有均匀推进、指进溶蚀和沟槽溶蚀;裂缝宽度越小、粗糙度越大,裂缝表面溶蚀竞争越强烈,越容易形成沟槽,酸液作用距离越远;排量、注酸量正相关于活酸作用距离,酸液传质系数负相关于活酸作用距离;典型的施工排量、酸液用量、常用的酸液类型下,闭合酸化中酸液作用距离为20～60m。此模型可以预测不同条件下酸液作用距离和酸蚀裂缝表面溶蚀形态,优化闭合酸化参数,为现场闭合酸化施工设计提供理论依据和指导。     

水力压裂效果影响因素的多元线性回归分析

随着油田进入高含水开发后期阶段,油水分布更加复杂,改造对象的地质条件逐渐变差,重复压裂井选井选层难度加大,压裂挖潜的难度日益增大。为了进一步提高重复压裂的效果,必须对影响水力压裂效果的因素进行综合分析,从而为重复压裂选井选层提供依据。影响水力压裂效果的因素不仅有地质因素,还有工程因素;对于注水开发油田,还与注采关系有关。论文应用多元线性回归分析方法,对大庆油田萨2层的地质参数和工程参数建立了多元线性关系;通过对C63-7井萨2层和B1-72-24井萨3层敏感性分析,研究了各参数的影响程度,并对其进行排序,得到了对水力压裂效果影响较大的具体参数。     

低渗透油藏矩形井网水力压裂适应性研究

水力压裂技术是低渗透油藏增产改造的主要措施。矩形井网由于注采井数比高、注水强度大等特点,可以提高油井产能和注水井注水能力,是目前油田开发的有效井网形式之一。针对低渗透油藏的地质特点,对矩形井网在低渗透油田水力压裂中的适应性进行了研究。结果表明,对低渗透油田,采用矩形井网开发能获得较好效果。研究了矩形井网在不同井距和排距条件下裂缝长度和导流能力变化对压裂井产能等开发指标的影响。研究结果表明:对于矩形井网,井距一定,压裂效果并非排距、缝长比和导流能力越大越好,而是存在一个合适的范围。     

用分段回归方法计算孔隙结构的分形维数

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以用来定量描述孔隙结构的复杂程度。应用分形几何的原理,推导了储层岩石不同孔隙分布和毛细管压力曲线的分形几何模型。根据毛管压力曲线资料,用分段回归的方法计算了不同孔隙结构的分形维数。计算结果表明,用分段回归方法计算孔隙结构的分形维数能更好地反映孔隙结构的实际情况。若孔隙大小相差不大,孔隙结构的分形维数相等或比较接近;若孔隙大小相差较大、非均质性较强,得到的孔隙结构分形维数不同。     

用分段回归方法计算孔隙结构的分形维数

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以用来定量描述孔隙结构的复杂程度。应用分形几何的原理,推导了储层岩石不同孔隙分布和毛细管压力曲线的分形几何模型。根据毛管压力曲线资料,用分段回归的方法计算了不同孔隙结构的分形维数。计算结果表明,用分段回归方法计算孔隙结构的分形维数能更好地反映孔隙结构的实际情况。若孔隙大小相差不大,孔隙结构的分形维数相等或比较接近;若孔隙大小相差较大、非均质性较强,得到的孔隙结构分形维数不同。     

页岩油水平井多段压裂裂缝高度扩展试验

针对吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层压裂垂向改造程度低的问题,基于真三轴水力压裂模拟试验研究CO₂与胍胶复合压裂相比于常规水基和超临界CO₂压裂缝高扩展的优势。创新性建立一套针对天然页岩的水平井多段压裂模拟试验方法,并通过试样剖分、CT扫描和声发射监测等方法综合确定多段压裂裂缝形态和破裂机制。结果表明低黏度滑溜水和超临界CO₂压裂缝高受限,且超临界CO₂压裂缝高受限更严重;高黏度胍胶向层理中滤失较弱,可提高裂缝垂向扩展程度,但开启的层理较少;CO₂-胍胶复合压裂时胍胶的隔离作用可有效降低CO₂的滤失,从而促使CO₂突破层理对裂缝高度的限制,同时CO₂的高压缩性在破裂瞬间释放大量弹性能,促使层理和天然裂缝发生剪切破裂,从而形成复杂裂缝网络;提高注入排量,破裂压力升高10.1%,剪切事件比例升高4.2%,CO₂-胍胶复合压裂形成的裂缝更复杂。进而提出并论证一种适合于层理性页岩储层的CO₂-胍胶复合压裂新方法,即先采用高黏度胍胶压裂液启缝,在近井区域突破层理,然后大排量注入CO₂进一步提高储层压裂改造体积。     

耐高温低伤害压裂液配方优化评价研究

东海低孔渗气田具有埋藏深、温度高、低孔低渗的特征,加之海上压裂施工工艺,要求东海气藏压裂液应具有耐高温、耐剪切、低伤害、高温延迟交联、破胶快及易返排等特性。因此,研究在对稠化剂、交联剂、温度稳定剂以及破胶剂等优选的基础上,通过实验优选出适合此区块的压裂液体系;并对其性能进行评价。研究结果表明,优化后的压裂液耐温耐性能好,适用于160℃的地层,剪切稳定性强,高温延迟交联剂的使用提高了交联性能,施工摩阻低;配伍性强,对储层伤害率低;破胶性能能够满足海上压裂施工的需要。该体系在海上160℃储层压裂施工中得到成功应用,保证了海上压裂施工的顺利进行。     

矩形井网整体压裂技术在浅层油藏适应性研究

针对浅层油田的地质特点,在充分分析区块注采系统、油层地应力场以及油层裂缝发育情况的基础上,利用水力压裂整体优化设计软件,对矩形井网、正方形反九点井网和菱形反九点井网有利裂缝方位在油田的适应性进行了对比研究。确定最优整体压裂方案,争取最少的投入,获得最好的措施效果,以期在该区块实现整体高效开发。研究表明,矩形井网较适合于此油田。在此基础上,研究了矩形井网在不同井距和排距条件下缝长比和导流能力变化对压裂井日产油量和累积产油量这些开发指标的影响。研究结果表明:对于矩形井网,井距一定,压裂效果并非排距、缝长比和导流能力越大越好,而是存在一个合适的范围。导流能力40μm2·cm较好;缝长比0.1—0.2,井排距300m×250m较好;缝长比0.2,井排距400m×300m较好。     

考虑天然气高压物性变化的气藏平均压力计算方法

地层平均压力是气藏分析的重要参数,虽然目前计算方法较多,但大多需要通过关井来实现。针对定容气驱气藏,在考虑天然气高压物性随压力变化的基础上,结合物质平衡原理及气藏渗流机理,建立了地层压力与生产数据的关系等式,提出了在不关井的前提下,利用生产数据计算地层平均压力的方法。同时依据该方法,给出了地层平均压力的计算图版,进一步提高了该方法的实用性。通过验证,利用该方法确定的地层平均压力误差在2%以内,具有较高的精度。