碳酸盐岩酸蚀蚓孔分形模型及酸化参数优化

碳酸盐岩基质酸化的主要特征是形成酸蚀蚓孔,蚓孔在欧氏空间上被认为是无序和杂乱无章的,采用经典数学方法对蚓孔进行实验模拟和数学描述难度较大,但准确描述酸蚀蚓孔的穿透深度对施工参数的优化和提高酸化效果具有重要意义。基于此目的,首先完成了多组岩芯酸化流动实验,采用CT扫描得到了蚓孔的真实形态,引入“盒维数”计算方法,对实验得到蚓孔的分形性进行了验证,并求取了不同蚓孔形态的Hausdorff分形维数。结果表明,实验得到的酸蚀蚓孔具有较好的分形性,且分形维随着溶蚀形态的变化而不同,范围在1.19~1.98,最优排量对应的分形维数在1.6左右。其次,将室内实验和分形几何数学方法相结合,建立了酸蚀蚓孔等效长度分形计算模型,并对影响蚓孔等效长度的因素进行了敏感性分析。     

基于Hausdroff分形维数的碳酸盐岩酸蚀蚓孔计算模型

在碳酸盐岩基质酸化过程中,一个主要特征是形成蚓孔。欧几里得空间认为蚓孔是无序的、杂乱无章的,采用经典数学的方法进行模拟难度极大。为了能够对酸蚓孔进行精确的定量分析、优化酸液用量、施工排量,以期获得最优酸化效果,需要建立蚓孔计算模型。由于蚓孔的整体与局部具有相似性以及标度不变性,因此利用分数维描述蚓孔,引入“数盒子”计算法对蚓孔的Hausdroff分形维数进行研究,推导了碳酸盐岩基质酸化蚓孔有效作用距离的分形模型。进行了影响参数敏感性分析及现场酸化实例计算,结果表明酸化后表皮系数与计算结果较为一致。对酸化优化设计具有较好的指导意义。     

基于等效基质颗粒模型的自调节效应孔渗计算方法

考虑煤层气吸附-解吸过程,提出等效基质颗粒模型,将等径颗粒正排列模型与煤层气解吸结合,建立考虑基质收缩的孔渗计算数学模型,与传统的应力敏感公式相结合得到自调节效应下的孔渗计算式。通过给定不同煤阶储层基本参数,计算分析基质收缩和自调节效应条件下不同煤阶储层的孔渗变化规律。结果表明,在相同生产压差条件下,基质收缩对高煤阶储层孔渗变化幅度的影响最大,中煤阶储层次之,低煤阶储层最小。低阶煤层算例计算结果表明该方法具有可行性。     

低、无污染基质孔隙型灰岩储层基质酸化增产可行性探索

伊拉克某油田灰岩储层三口低、无污染井基质酸化作业后平均增产幅度仅7%,符合目前业界对此类井酸化提产效果甚微的共识。根据目前碳酸盐岩储层酸化增产机理最新研究,并结合该单重介质储层渗流特征分析以及该储层测井、试井解释结果,对无污染井酸化提产幅度公式进行改进,引入蚓孔参数对提产幅度的影响。然后根据Gadanski等公式计算目标蚓孔长度和提产幅度所需的酸液量,并优化排量形成深穿造主蚓孔酸化设计。现场实验结果表明,三口普通酸化工艺无效或提产幅度低的井在采用深穿工艺后产量均有一定幅度提高。从而通过理论计算以及现场实验证明,对于基质孔隙型灰岩储层,即使是无污染或者污染程度低的油井,采用适当的深穿透酸化造主蚓孔工艺仍可实现一定幅度的提产。     

酸蚀蚓孔区和气体PVT参数变化对酸压井产能影响分析

 针对酸压过程中形成蚓孔区和气体PVT参数随压力变化的情况,根据压后气体渗流规律变化,基于稳定渗流理论建立了考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感共同影响下低渗气藏有限导流垂直酸压裂缝井产能预测模型,并通过实例分析各因素对产能特征的影响.研究结果表明,在高流压阶段PVT参数变化对气井产能影响较小,在低流压阶段PVT参数变化对气井产能影响较大;在PVT参数变化和PVT参数不变化2种情况下,启动压力梯度、应力敏感和滑脱效应各自对气井产能的影响作用差异不大,但作用机制不同;蚓孔区系统的蚓孔长度越长,气井产能下降幅度越大,而蚓孔区渗透率越大,气井产能下降幅度越小.     

碳酸盐岩油藏基质酸化水平井表皮因子模型研究（Ⅱ）模型实例分析

借助（Ⅰ）文中所建立的碳酸盐岩基质酸化水平井表皮因子综合模型，考察了来自酸液、油藏以及酸化过程中的一些主要因素对碳酸盐岩油藏水平井基质酸化效果的相对影响。经实例分析发现，当酸蚀孔洞径向等效半径小于或等于储层伤害径向半径时，影响其酸化效果的因素主要有酸液浓度、酸液排量、酸液用量、酸蚀孔洞分形维数、地层孔隙度、地层渗透率非均质变量、最大椭圆污染带水平轴长以及未污染与污染带渗透率比值；而当酸蚀孔洞径向等效半径大于储层伤害径向半径时，影响其酸化效果的主要因素则为酸液浓度、酸液排量、酸液用量、酸蚀孔洞分形维数、地层孔隙度。分析结果可为深入进行油井动态分析、评价水平井基质酸化技术有效性以及优化处理施工提供一定的依据和参考。     

碳酸盐岩油藏基质酸化水平井表皮因子模型研究(Ⅰ)理论模型建立

水平井开采技术是近年来广泛用于页岩薄层、低渗透等复杂油藏开采的一种主要方法.然而,如何全面考察来自油藏、酸液及酸化过程中的一些主要因素特别是难于用一般方法描述的酸蚀孔洞形成和生长的随机因素对酸化处理效果的影响,则是碳酸盐岩油藏水平井基质酸化技术设计和效果评价时所遇到的难题之一.通过首次综合考虑当代分形理论研究的新成果——酸蚀孔洞形成和生长过程中的分形与分维特征、水平井地层伤害沿水平井筒的椭圆柱体分布形态以及水平井油藏渗透率各向异性特性,提出了一种碳酸盐岩油藏水平井表皮因子综合模型,从而为上述问题的探讨在一定程度上提供了理论基础和可能途径.     

基于真实孔隙空间分布的酸蚀蚓孔扩展规律数值模拟研究

碳酸盐岩储层酸化、酸压改造中会形成酸蚀蚓孔,蚓孔扩展规律决定储层改造效果,孔隙空间分布对蚓孔扩展影响较大,很多学者进行了酸蚀蚓孔扩展数值模拟研究,都使用人工生成的随机孔隙度空间分布;其分布与真实的孔隙分布有较大差异,特别是有孔洞存在时。基于普光气田岩心真实孔隙空间分布,用数值模拟方法进行了酸蚀蚓孔扩展规律研究。首先通过岩心CT扫描获取岩心孔隙空间分布,用于蚓孔扩展数值模拟;然后建立双尺度蚓孔扩展数学、数值模型,基于该模型和岩心的实际孔隙空间分布进行了蚓孔扩展数值模拟,分析对比了真实孔隙分布下和人工合成孔隙度分布下的酸蚀蚓孔扩展规律。还研究了普光气田岩心注入速度与蚓孔突破孔隙体积倍数间的关系,优化了注入速度及对应的孔隙体积倍数,分析了孔隙度和孔隙空间分布与蚓孔形态和突破孔隙体积倍数间的关系,该研究为普光气田酸化或酸压设计提供了理论依据。     

完井方式对酸蚀蚓孔扩展的影响

在碳酸盐岩油藏酸化中,裸眼完井和射孔完井对酸蚀溶解形态特征的影响不同。酸液在裸眼完井的井筒中与
岩石接触面积远大于射孔完井,酸液受地层非均质性的影响选择性地进入地层,这与射孔完井时酸液针对性地进入地
层不同,有必要对不同完井方式的酸蚀溶解形态进行研究。通过一种达西–孔隙双重尺度模型,创新性地利用正态分
布函数生成模拟区域初始孔隙度值,研究了射孔完井对酸蚀溶解形态的影响,并分析了孔眼沿程滤失的影响。结果表
明：由于射孔在孔眼区产生局部高导流能力的通道,酸液通过孔眼进入地层,溶解形态与裸眼完井不同,且射孔越短蚓
孔分支越多,射孔越长蚓孔分支越少;同一注入速度下,孔眼沿程无滤失的突破体积最小,裸眼完井的突破体积最大;
完井方式和滤失对蚓孔形成的最优注入速度没有影响;当注入速度较小时,由于反应前缘与残酸前缘距离很小,在酸
液临近突破时压力骤然下降,当注入速度较大时,由于反应前缘较宽,压降比较平缓。     

径向井远端压裂产能计算模型及应用

考虑到近端裸眼段井筒中流体的流动为变质量流动,基于质量守恒定律、动量定理、微元线汇理论推导了径向井近端裸眼段井筒内管流模型,基于复位势理论、镜像反映原理推导了油藏中流体渗流模型,进而推导出考虑井筒压降的径向井近端裸眼段产能计算模型,并建立径向井远端压裂段的产能计算模型。通过实例计算研究径向井近端裸眼段沿井筒径向流量分布以及径向井远端压裂产能情况。研究结果表明:沿近端裸眼段井筒径向流量分布图呈现凹槽状,在近段裸眼段跟端和趾端附近径向流入量较大,中间部位流量较小,而且较为平均;压裂产能的计算精度较高。     

碳酸盐岩储层水平井靶向酸化研究及应用

水平井极大增加了油层泄油面积,具有直井无法比拟的优势。但是,油藏强非均质性给有效布酸带来了巨大挑战。结合中东地区碳酸盐岩油藏的开发现状,系统梳理了水平井酸化所面临的关键技术难点。针对油田不同开发阶段,提出了水平井的靶向酸化技术思路,推导了水平井三维径向酸化数学模型,模拟分析了不同布酸方法对水平新、老井酸化效果的影响。研究表明,针对水平(新)井酸化,基于钻井伤害特征的靶向布酸效果优于均匀布酸、物性布酸和锥台布酸;当达到相同酸化效果下,靶向布酸至少能够节约10%酸量;5口新井采液指数分析表明,靶向布酸能够提高新井酸化投产效果。针对水平(老)井酸化,采用局部酸化能够有效实现均衡水平井产液剖面目的;对于局部低渗层段改造,采用1.5 in.(1 in.=2.54 cm)连续油管进行定点喷射酸化,能够形成深穿透酸蚀蚓孔;7口老井酸化前后对比分析表明,靶向布酸能够大幅提高水平井重复酸化效果。     

等效裂缝渗流模型在天然裂缝储层产能预测中的应用

 为了研究天然裂缝发育的低渗透油藏产能特征,根据连续介质理论,简化了裂缝系统,建立了天然裂缝的等效渗流模型,得到了等效渗流模型稳态渗流的产能方程。应用产能方程进行实例计算,所得单井产能结果与实际油田单井产能相符合,验证了该产能方程的正确性及适用性。分析了裂缝宽度、裂缝长度和裂缝渗透率对产能的影响,结果表明,裂缝长度对产能的影响更大;当裂缝渗透率和裂缝宽度达到一定值之后,要提高产量应主要增加裂缝的长度。     

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。     

裂缝性气藏气井产能计算新方法

裂缝性气藏储层中的裂缝是其气井产能的主要贡献者,裂缝的形态与位置对气井产能影响较大。传统裂缝性气藏气井产能模型多基于等效连续介质理论模型提出,未考虑储层裂缝的形态与位置。本文基于等值渗流阻力法,充分考虑裂缝性气藏裂缝形态与位置对气井产能的影响,利用裂缝微元段的径向渗透率表征裂缝对气井产能的贡献,推导了裂缝性气藏产能计算新方法。通过实例计算发现本文提出新方法能够较为准确预测气井产能。裂缝性气藏的裂缝长度对气井产能的影响较小,而裂缝偏转角度、裂缝与气井距离对气井产能影响较大,随着裂缝偏转角度、裂缝与气井距离的逐渐增大,气井无阻流量逐渐减小,且减小幅度不断减小。     

海上埕岛油田低渗透油藏压裂井产能模型研究

低渗透油藏具有应力敏感性强、启动压力梯度等非线性渗流特征,对油井产能的预测也因此变得十分困难。综合考虑储层裂缝发育、应力敏感性、启动压力梯度以及流体的微可压缩性等因素,运用非线性渗流理论,建立了低渗透油藏垂直裂缝井的非线性稳定渗流模型,运用保角变换得到模型的解析解。结合埕岛油田埕北32东营组低渗透油藏开发实例,研究结果表明:油井产能随裂缝半长的增大而增加,随应力敏感系数的增大而降低。在生产压差小于2 MPa时,裂缝半长和应力敏感系数对产能的影响并不明显;采油指数随着生产压差的增加出现大幅下降。当生产压差超过2 MPa,裂缝半长和应力敏感系数的影响将变得十分显著,裂缝半长增大到6倍,油井产能相应增加为2.5倍,应力敏感系数增大到10倍,油井产能相应下降为1/2;而采油指数的下降将变得比较平缓,直至最后趋于稳定或略有上升的趋势。对CB32A-3、CB32A-4两口压裂井产能进行预测,预测误差在10%以内,测算结果具有较高的精度。     

低渗透率油藏时空试井解释方法研究

低渗透油藏试井测试过程中,压力降落或恢复速度非常慢,试井数据一般只测试到早期段,导致试井解释困难和结果多解性。研究在试井解释方法理论基础上,提出了时空试井解释方法,确定了试井解释结果可靠性判别标准,并以国内典型超低渗透油藏为例,利用井在不同时期、不同空间的试井测试数据,结合油藏的地质认识和开发现状,对试井解释结果进行分析,确定了合理试井解释模型和解释结果,该方法可为低渗透油藏试井解释提供技术参考。     

致密气藏压裂水平井动态产能评价新方法

由于裂缝与裂缝之间、裂缝与井筒之间和水平井筒渗流的综合影响,导致致密气藏压裂水平井的渗流场十分复杂,二项式产能公式难以确定。鉴于此,采用一种新的思路,建立多级压裂水平井的数值模型,通过拟合生产历史曲线得到井筒和储层的相关参数,进而获得该井的初始及目前的二项式产能方程。苏里格气田苏53区块的实际应用表明,该方法对于致密气藏压裂水平井产能评价具有很强的适用性和可操作性,使产能评价真正地实现"动态化"。