垂直裂缝井开发低渗透气藏产能方程求解新方法

为更加有效地表征气藏压裂后地层流体渗流规律的变化,得到预测更接近实际的产能动态方程,进而得到更加准确的绝对无阻流量值。基于稳定流理论,根据低渗透气藏压裂后气井的渗流特征,引入椭圆坐标的拉梅系数;并采用椭圆积分方法重新推导、建立了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏垂直裂缝井的产能动态预测方程。研究结果表明:气体渗流中启动压力梯度是一种附加阻力,其越大气井产量越低;裂缝导流能力越强、裂缝越长,整个渗流过程总压降越小,气井产量越高。低渗透气藏压裂设计中,当裂缝达到极限导流能力后,限制低渗透气藏产量的重要因素之一是椭圆渗流能力的大小,此时增加裂缝长度对增产更有效。某压裂气井实例计算得绝对无阻流量值与试井结果的相对误差为2.8%。     

致密储层垂直裂缝井压力动态特征

 针对致密储层非达西渗流规律及垂直裂缝井的特殊流动模式,采用考虑井筒存储和裂缝表皮的三线性流模型描述早、中期流动阶段及考虑启动压力梯度的有效井径模型反映晚期拟径向流阶段。通过三线性流模型和有效井径模型的优化组合,建立了致密储层垂直裂缝井不稳定渗流试井分析模型,采用最小二乘法拟合三线性流模型与有效井径模型的压力解。分析了无量纲导流系数、裂缝表皮及启动压力梯度对井壁压力及压力导数动态曲线的影响,结果表明：无量纲导流系数越大,压力降越小,从而能量损耗越小;裂缝表皮主要影响早、中期压力动态;启动压力梯度越大,后期无量纲压力增加越明显,说明渗流过程能量损失增大。     

低渗透油藏中幂律流体的垂直裂缝井渗流

从垂直裂缝井椭圆流态出发,对于非牛顿幂律流体,在椭圆坐标内分析了具有启动压力梯度的低渗透油藏中,垂直裂缝井的稳定及不稳定压力动态.对稳态流,给出了近似压力分布和产能公式,启动压力梯度增大,产量降低;对不稳定渗流,得到了非牛顿流体无限及有限导流垂直裂缝井的不定常试井公式,并绘制了理论图版;所得近似的压力分布公式以及试井公式均有常规项(不考虑启动压力梯度时的公式)和启动压力梯度项组成,形式简单,易于理解和应用;分析表明启动压力梯度对试井曲线的影响为启动压力梯度越大,井底压差越大,径向流特征段消失;非牛顿幂律指数对试井曲线的形状产生很大影响.     

低渗透裂缝性油藏压裂水平井产能动态分析

低渗透裂缝性油藏,裂缝分布复杂、储层物性差、渗透率低、流动过程符合低速非达西渗流特征,需要采用水平井结合水力压裂技术进行开发。基于压裂水平井三线性流模型,结合沃伦-鲁特模型,建立考虑启动压力梯度的压裂水平井不稳定渗流数学模型,得到其在Laplace空间的解析解。运用Stehfest数值反演算法得到实空间的数值解;并绘制无因次产量随时间变化的双对数特征曲线图,进一步对诸多影响因素进行分析。结果表明:启动压力梯度越大,流动阻力越大,压裂井后期产量越低。人工主裂缝导流能力主要影响初期产量;内区储容比越大,中期产量递减越平缓,窜流系数越大,压裂井中期产量越大,下降越平缓。外区储容比越大,后期产量下降越平缓,窜流系数越大,后期产量越大,下降越平缓,外区边界反映出现时间越早;综合考虑增产效果和经济效益,人工压裂主裂缝条数存在最优值范围。     

裂缝性低渗气藏水平井不稳定产量递减探讨

针对气体在低渗储层中低速流动时存在启动压力梯度的问题,开展了渗流模型建立、求解及定性分析研究。采用低速非达西渗流机理,建立了考虑启动压力梯度的裂缝性低渗气藏水平井不稳定渗流模型,求解了数学模型并绘制了水平井产量递减典型曲线。该渗流模型最终求取的是定压生产条件下低渗气井的不稳定产量解,为采用图版拟合法评价储层参数提供了理论依据。启动压力梯度等相关参数对递减曲线的影响分析表明,启动压力梯度越大、储层物性越差,流动越困难,水平井产量越低,产量递减曲线位置越低;弹性储容比越小,基质窜流发生越早,产量导数曲线上的下凹部分持续时间越长,下凹程度越深;窜流系数越小,产量导数曲线上的下凹部分出现时间越晚,窜流越难发生。     

低渗透双重介质垂直裂缝井产能分析

针对低渗透双重介质地层进行水力压裂后形成的有限导流垂直裂缝,结合沃伦-鲁特模型,利用质量守恒和椭圆流法建立了低渗透双重介质油藏椭圆流数学模型,并应用拉普拉斯变换,求得了低渗透双重介质有限导流垂直裂缝井无因次产量表达式。运用Stefest数值反演,绘制了无因次产量随时间变化的双对数特征曲线图,对影响低渗透双重介质油藏有限导流垂直裂缝井井底压力动态的诸多影响因素进行了分析。分析结果表明,随着生产时间推移,启动压力梯度对产能影响越来越显著。     

低渗透油藏压裂井产能分析

 为了研究启动压力梯度、压力敏感性、人工裂缝导流能力衰减对低渗透油藏压裂井产能的影响,以油藏工程数值计算方法为基础,提出了一种弹性产能变化规律分析方法。以矿场实际数据进行算例分析,并将不同产能影响因素下的预测结果进行对比分析。结果表明：井底流压越低、拟启动压力梯度越小、介质变形系数越小、裂缝导流能力衰减系数越大,初始产量越高,产量递减越快。最后,应用该产能分析方法对实际油井进行产能预测,预测结果与实际生产数据吻合较好,验证了该产能分析方法的正确性。     

基于离散裂缝模型致密储层压裂直井动态分析

针对致密油藏渗流规律表现出的启动压力梯度和应力敏感等非线性特征,基于离散裂缝模型建立致密油藏压裂直井的不稳定渗流模型。由于有限体积方法具有物理意义明确的特点,易于计算压力梯度,方便考虑启动压力梯度的影响,采用该方法对模型进行数值求解,并对压力动态进行敏感性分析。结果表明:启动压力梯度与应力敏感的存在使得压力导数曲线上翘,启动压力梯度与渗透率模数越大,上翘幅度越大,流动阶段越难划分;与启动压力梯度不同,应力敏感使得边界响应段的压力导数曲线上翘;裂缝半长越短,启动压力梯度和压敏效应导致的曲线上翘越明显;裂缝导流能力对早期流动阶段的影响较大,随着裂缝导流能力的增大,压力导数曲线向下移动。     

裂缝性油藏分段压裂水平井试井模型研究

建立了裂缝性油藏分段压裂水平井试井模型,模型分水力裂缝区域与储层区域两部分,水力裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层区域使用双孔双渗模型表征,使用伽辽金有限元方法进行求解,最后通过编程计算绘制了压力动态曲线,并对曲线的形态特征及影响曲线的因素进行分析.研究结果表明:压力动态曲线分为双线性流、裂缝径向流、椭圆流、拟径向流、窜流及边界反映6个流动阶段.裂缝间距越大,裂缝径向流持续的时间越长;裂缝条数越多,消耗的压差越小;弹性储容比越小,窜流形成的"凹子"就越宽越深;窜流系数越大,"凹子"形成的时间就越早.研究结果不仅丰富了试井模型,而且可为裂缝性油藏分段压裂水平井试井解释提供科学依据.     

压裂井产能预测理论曲线分析

目前水力压裂已成为勘探开发低渗透油藏较为常用且相当有效的增产措施。针对具有启动压力影响的低渗透储层压裂井的不稳定产能预测理论曲线进行了分析研究。分析结果表明,表皮系数对压裂井的初期产量影响较大。表皮系数越大,裂缝井初期产量就越低。随生产时间增长,表皮效应的影响逐渐消失。启动压力梯度主要影响压裂井的中后期产能,启动压力越大,产量下降就越快。因此,在进行低渗透油藏垂直裂缝井产能分析时,必须考虑启动压力梯度的影响。     

页岩气藏压裂水平井线性耦合渗流模型研究

为研究页岩基质孔隙中气体低速流动时启动压力梯度对试井的影响、解决页岩气复杂流动机理耦合的困难,提出了一种新的圆柱状三重孔隙页岩基质模型,并与五线性渗流模型结合,建立了表征气体流动过程的多级压裂水平井线性耦合渗流模型;应用Laplace变换、Green函数等方法得到模型的解,利用Stehfest数值反演算法计算并绘制了气井无因次拟压力响应曲线并进行敏感性分析。结果表明,基于新模型的压力响应曲线可划分为七个流动阶段;启动压力梯度主要影响曲线的中晚期阶段,若启动压力梯度越大,则渗流阻力越大、拟压力及其导数值越大;基质渗透率越小,则基质向裂缝系统窜流越困难、边界控制流动阶段发生时间越晚。     

考虑吸附效应的非达西流压裂水平井试井分析

页岩气藏渗透率较低,流动过程中存在边界层影响和吸附解吸现象。在建立页岩气藏压裂水平井试井模型过程中,非压裂区域考虑为存在吸附效应的非达西流动,压裂区域考虑为双重孔隙介质达西流动,水力压裂裂缝区为达西流动。基于油气渗流理论和数学物理方法,建立了考虑吸附效应的非达西流压裂水平井试井模型,求解得到了考虑井筒存储和表皮效应的压裂水平井井底压力响应,并进行了压力响应参数敏感性分析。结果表明:启动压力梯度主要影响特征曲线后期上翘程度;窜流系数主要影响"凹槽"的位置,当同时考虑启动压力梯度和吸附解吸时,窜流系数还影响着解吸时间的长短;解吸系数主要反映解吸扩散程度,随着压力降低,页岩气解吸效果越明显,特征曲线中的"凹槽"宽度和下凹程度越大。研究对于页岩气藏压裂水平井的开发与动态监测具有一定的指导意义。     

页岩气压裂水平井不稳定流动模型

水平井多级压裂技术已经成为目前开发页岩气藏的主要手段。针对气体在页岩流动过程中存在的吸附解吸、扩散、滑脱、启动压力梯度和应力敏感等效应,基于三线性渗流方程的基础上,推导出五线性渗流方程,建立了页岩气藏压裂水平井渗流数学模型。运用Laplace变换和Duhamel原理,求解出考虎井筒储集效应和表皮效应的页岩气藏压裂水平井Laplace空间的无因次井底拟压力解。通过Stefest数值反演,绘制了无因次拟压力曲线和拟压力导数曲线。依据特征曲线划分了流动阶段,并分析了不同影响因素对气井压力特征曲线的影响。研究结果表明：压裂水平井泄流范围可划分为五个流动区域,气井的压力特征曲线可划分为六个流动阶段。裂缝导流能力对水平井压力特征曲线的影响主要在过渡阶段、双线性流阶段;吸附系数主要影响过渡段、双线性流段、线性流段以及拟稳定流阶段;视渗透率系数主要影响双线性流动阶段、过渡阶段、窜流扩散阶段、地层线性阶段和拟稳定流阶段;导压系数影响窜流扩散阶段、地层线性流阶段和拟稳定流阶段;压裂改造区宽度主要影响地层线性流和系统拟稳态流动段。模型可以正确认识页岩储层复杂渗流规律,判别页岩气藏压裂水平井流动阶段,为预测单井产能和优化压裂设计参数提供了科学依据。     

压敏性特低渗透油藏压裂水平井产能计算

基于考虑启动压力梯度和压敏效应综合影响的广义达西定律,以椭圆渗流理论和平均质量守恒定律为基础,通过当量井径原理,推导压裂水平井产能计算公式。分析启动压力梯度、压敏效应、压裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、均一性和变形系数对压裂水平井产能的影响。结果表明:启动压力梯度越大,对产量的影响越大,当油藏渗透率很低时,应该考虑启动压力梯度的影响;变形系数越大,对产量的影响越明显,并且变形系数对产量的影响与生产压差有关;在算例条件下,最佳压裂缝条数为3～4,压裂缝长度以200～280 m为宜,压裂缝导流能力为5～50μm2.cm,即长裂缝、低导流、压裂缝非均匀分布、非等长裂缝有利于均匀采油。     

低渗透油藏压裂水平井产能预测研究

压裂水平井是开发低渗透油藏的重要技术之一。压裂水平井的产能预测是压裂水平井优化设计、取得较好开发效果的基础。考虑启动压力梯度,建立了压裂水平井的产能预测公式,分析了启动压力梯度、裂缝条数对压裂水平井产能的影响。与文献中的压裂水平井产能公式对比具有较高的精度。对低渗透油藏压裂水平井的优化设计具有重要的指导意义。     

低/特低渗透油藏压裂水平井布缝模式研究

针对目前商业软件模拟低/特低渗透油藏非达西渗流特性的局限性,建立了考虑启动压力梯度、地层应力敏感性及裂缝长期导流能力的三维两相数值模拟模型;并以某低渗透油田的数据为基础,验证了模型的有效性;同时进行了压裂水平井布缝模式分析。压力波及区域及累积产量协同优化结果表明:压裂水平井布缝时应避免缝间干扰;在相同裂缝间距条件下,裂缝对称分布模式波及面积最大、产量最高;其次为裂缝交错分布模式和裂缝不对称分布模式。为了提高低/特低渗透油藏的采收率,应采取维持裂缝长期导流能力、注水补充能量等有效措施。     

一种新的多因素压裂水平井产能评价方法

水平井压裂是致密砂岩气井重要的开发手段,且裂缝之间存在干扰,渗流规律复杂,因此准确的产能预测尤为重要。本文研究在充分考虑气-水两相流在地层和裂缝中不同渗流规律及裂缝间相互干扰,并同时考虑在滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感和高速非达西等因素条件下,建立了强适用性的压裂水平井气-水同产产能预测模型。此外,还对气-水两相流中地层应力敏感、气体滑脱因子、启动压力梯度、裂缝各项参数及水气比等因素进行了分析,结果表明：水气比、裂缝导流能力和裂缝半长与产能呈正相关;裂缝应力敏感与产能呈负相关;地层压力敏感、气体滑脱效应和启动压力梯度对产能影响相对较小。研究结果为致密砂岩压裂水平井产能评价提供了理论依据。     

双重介质致密油藏压裂水平井产能预测模型及参数分析

随着越来越多的致密油藏投入开发,压裂水平井产能的预测也越来越受到重视,但是由于致密油藏存在启动压力梯度和应力敏感效应,一些产能预测公式存在一定的局限性。为此,在研究致密油藏流体流动特征的基础上,考虑了原油在基质内的椭圆流动以及裂缝内的近径向流动,将两个流动区域进行耦合建立了两区渗流模型;同时考虑启动压力梯度、应力敏感效应及缝间干扰问题,推导了致密油藏压裂水平井产能预测公式,并对敏感参数和裂缝参数进行了分析,结果表明:水平井产量与启动压力梯度、应力敏感系数负相关,与裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力及裂缝间距正相关。该模型全面地考虑了致密油藏特征对产能的影响,对致密油藏开发的压裂施工设计有一定的指导意义。     

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。