变导流能力压裂气井非达西产能研究

当前致密气藏开发中,压裂已成为一种重要的增产措施。大量室内实验及现场数据表明裂缝的导流能力并非定值,而是沿裂缝延伸方向逐渐减小。因此,引入裂缝导流能力与位置的关系函数,采用无因次采气指数的方法,建立了压裂气井变导流能力产能模型。同时,该模型也考虑了压裂过程中裂缝壁面储层污染效应;裂缝内气体高速流动引起的非达西效应。研究表明:与定导流能力相比,变导流能力时气井产量降低,且裂缝导流能力较低时影响严重。裂缝内气体的高速非达西流动,会降低支撑剂的有效渗透率。可采用雷诺数对支撑剂渗透率进行修正,进而计算产能;考虑非达西效应时,气井产量也将降低。水力裂缝不仅提供了气体流动通道,也减缓了裂缝内气体非达西效应。支撑剂渗透率和裂缝宽度对气井产量有显著影响,施工中应选用高渗透率支撑剂、造宽缝,提高裂缝导流能力。     

变导流能力多级压裂水平井生产动态研究

应用复位势理论、势叠加原理推导了无限大地层水平井多级压裂的产能公式。并且考虑了裂缝导流能力随时间变化对产能的影响。对比了考虑和不考虑裂缝导流能力时变性的产能变化规律。绘制了考虑和不考虑裂缝导流能力时变性的等势线分布图。可看出对多级压裂水平井,裂缝导流能力随时间变化对产能具有很大影响。     

变导流能力下压裂井生产动态研究

人工裂缝长期导流能力随时间变化,据此建立了考虑人工裂缝长期导流能力变化的数学模型。应用数值模拟方法研究长期导流能力变化对地层压力场及流场分布和压裂井产能的影响。数模结果表明:裂缝长期导流能力的损失,会导致地层流体更多地通过井底附近的裂缝流入井底,优化了裂缝内的流场,减缓了压裂井产能递减速率;其他情况相同时,裂缝半长越长,裂缝长期导流能力的损失对压裂井产能的影响越大。     

煤层水力压裂裂缝导流能力实验评价

水力压裂技术是煤层气井增产的重要手段,而由于煤层气储层与常规石油天然气储层存在较大的差异,对煤层压裂裂缝导流能力的研究不能照搬常规石油天然气储层的研究结论,有必要开展煤层水力压裂裂缝导流能力的针对性研究。使用FCES—100裂缝导流仪,用从现场取出的煤块加工而成的煤板进行了裂缝导流能力实验研究。根据实验结果,研究了闭合压力、铺砂浓度、时间和天然裂缝对煤层裂缝导流能力的影响。研究认为:随着闭合压力的增加,煤层裂缝导流能力下降幅度达50%以上;高铺砂浓度下的导流能力明显高于单层铺砂浓度下的导流能力,提高铺砂浓度有利于形成高导流能力的裂缝;随着闭合压力作用时间的增加裂缝导流能力逐渐下降,降幅为20%—35%。煤层天然裂缝对导流能力有着直接的影响,这种影响在闭合压力较高的情况下表现的尤为明显。     

四川须家河组页岩剪切裂缝导流能力研究

利用页岩体内部天然裂缝劈裂形成粗糙导流岩板,测试了页岩气藏清水压裂网络裂缝的导流能力,重点研究了裂缝剪切错位对页岩裂缝导流能力的影响.实验结果表明,不同支撑形式裂缝的导流能力差异显著,裂缝中缺少支撑剂时,需要形成剪切错位才能提供足够的导流能力,否则非支撑裂缝导流能力不足以利用复杂裂缝网络.非支撑裂缝导流能力至少在2个数量级内变化,主要受错位程度、粗糙度、岩石力学性质等影响.粗糙度较大的剪切裂缝更易形成高导流能力,但导流能力与粗糙度并没有绝对相关性,粗糙度对裂缝导流能力仅在低闭合应力条件下影响显著.低硬度页岩的剪切裂缝导流能力可比高硬度页岩低一个数量级以上.     

致密气藏压裂用支撑剂导流能力评价及优化

为降低致密气储层改造成本,探究了石英砂取代压裂用陶粒支撑剂的可行性。采用裂缝导流仪对石英砂和陶粒支撑剂的长期导流能力进行评价,并结合数值模拟开展导流能力与采收率相关性的研究,从而优化支撑剂类型。结果表明：在闭合压力作用下,石英砂和陶粒支撑剂的导流能力随着时间呈现初期递减快、随后递减变缓的趋势,20～40目石英砂与陶粒的导流能力呈现半对数关系递减,40～70目、70～140目的石英砂和陶粒支撑剂的导流能力呈现两段式线性关系递减;导流能力下降的主要原因是支撑剂的破碎,在裂缝闭合8 h以内破碎率增加幅度较快,随后趋于平缓,这与导流能力的变化规律一致;随着支撑裂缝导流能力提高,采收率和稳产期累积产气量逐渐增大,当导流能力大于5μm²·cm时增幅逐渐减缓;可以用石英砂支撑剂代替陶粒支撑剂,渗透率为(0.01～0.10)×10^-3μm²的气藏,选用20～40目石英砂支撑剂,渗透率为1.00×10^-3μm²的气藏,选用40～70目石英砂支撑剂。     

页岩油压裂水平井变导流能力试井模型研究

致密油气、页岩油气等非常规油气资源由于其储层渗透率低,在开采过程中往往采用水平井多级压裂技术来提高单井产量,实现经济开采.基于渗流力学,建立了考虑应力敏感、变裂缝导流能力的裂缝性油气藏多段压裂水平井试井数学模型,通过Laplace和Fourier变换等方法求得模型在Laplace空间下的无因次井底压力解;用Stehfe...     

页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究

为研究页岩气储层水力压裂后复杂裂缝导流能力,运用FCES-100裂缝导流仪,选取页岩地面露头岩心,加工成符合实验要求尺寸岩心板,将页岩复杂裂缝简化为转向裂缝和分支裂缝两种形式,用陶粒和覆膜砂两种类型支撑剂进行导流能力实验测试。实验结果表明:裂缝形态对导流能力影响较大,裂缝转向后导流能力明显低于单一裂缝,低闭合压力条件下转向裂缝与单一裂缝导流能力相差35%~40%,随闭合应力增大,差距逐渐增大;低闭合压力下陶粒导流能力高于覆膜砂,而当闭合压力增大后覆膜砂的导流能力反超陶粒,低铺砂浓度下反超趋势更加明显;分支裂缝存在时,等量支撑剂多条分支裂缝的等效导流能力小于单一裂缝,高闭合压力下分支裂缝中不同分支铺砂浓度的差异越大,导流能力与单一裂缝越接近。     

通道压裂裂缝导流能力影响因素研究

为了研究高速通道压裂裂缝内的支撑规律及裂缝导流能力,利用FCES-100导流仪对砂岩岩板进行室内导流能力测试。对比通道压裂铺砂与连续铺砂裂缝导游能力的差异,分析了纤维浓度、铺砂方式和支撑剂类型对通道压裂裂缝导流能力的影响。实验结果表明:低闭合压力下,通道压裂裂缝比连续铺砂裂缝导流能力大,随着闭合压力增加,通道压裂裂缝导流能力下降速度更快;纤维缠绕支撑剂形成网状结构,增加支撑剂团的稳定性,压裂液中最佳纤维质量分数为0.5%;支撑剂团的面积变化系数越大,通道压裂裂缝导流能力越低;支撑剂团块总面积大有利于增大通道压裂裂缝承压能力,但总面积过大裂缝导流能力反而会降低;对比通道压裂中3种支撑剂,覆膜砂的效果最好,其次是陶粒,石英砂效果最差。     

页岩压裂剪切裂缝形成条件及其导流能力研究

页岩气藏清水压裂形成的缝网中存在大量非支撑剂充填裂缝,粗糙裂缝面的剪切错位是其主要的导流机理。理论分析了剪切裂缝形成条件及裂缝错位程度,并通过实验研究了缝面错位程度和粗糙度对导流能力的影响。理论分析表明,水力裂缝诱导天然裂缝发生剪切滑移的条件是裂缝内净压力超过地层水平主应力差。高应力差、低杨氏模量和低泊松比地层中的天然裂缝易形成较大的错位程度。在压剪闭合状态下形成最大错位的有利天然裂缝角度是arccotKf/2。实验结果表明,页岩裂缝发生滑移错位,导流能力可提高2个数量级以上;但错位程度的影响存在随机性。粗糙度较大的裂缝更易形成高导流能力,但没有绝对的相关性,粗糙度对剪切裂缝导流能力仅在低闭合应力条件下影响显著。软页岩缝面凸起易破碎,粗糙度相近情况下软页岩错位裂缝的导流能力可比硬页岩的低一个数量级以上。     

气井合理产量的实验模拟研究

在模拟地层上覆压力、地层压力、地层温度和地层含水饱和度的长岩心上,模拟不同生产压差下的气体流速实验,确定了川西蓬莱镇组气藏的单井合理产量为压裂前922m3/d至3072m3/d,按平均增产5倍计算,蓬莱镇组气藏压裂后的单井合理产量为4600m3/d至15400m3/d,反推的单井无阻流量为18400～118300m3/d,与气藏实际值基本一致.     

榆林气田气井动态预测

为了对榆林气田山2气藏的气井生产动态进行预测.建立了适合于定容气藏的具有补给作用的物质平衡模型,它考虑了由于气藏开采中高产区与低产区之间压力差异导致的气量补给.利用建立的数学模型对榆林气田南区的气井进行了生产动态预测的研究.结果表明:模型可以预测气井在稳产期和递减期的地层压力、井底压力及气井产量、采收率等参数随时间的变化规律,以及气井在不同配产下的稳产时间.利用该模型可以据此对气田开发方案进行调整,对于气田的有效开发具有重大意义.     

非达西渗流效应对低渗透气藏直井产能的影响

由于低渗透气藏普遍具有低孔、低渗、高含水特征,导致其气体渗流表现出明显的非达西渗流效应,如应力敏感效应、启动压力梯度及滑脱效应。鉴于此,基于Forchheimer二项式渗流方程,引入新的拟压力函数,推导出综合考虑应力敏感效应、启动压力梯度及气体滑脱效应共同影响下的气藏直井产能模型。并以某低渗透气藏为例,研究这些效应对其产能的影响程度。结果表明:应力敏感效应比启动压力梯度、滑脱效应对直井产能的影响强烈得多;应力敏感使气井产量最大可下降49.46%;启动压力梯度使气井产量平均可下降3.09%;气体滑脱效应使气井产量平均可增加2.58%。     

气藏直定井温度剖面影响规律分析

由于对气藏直定井温度剖面影响规律认识不清,导致基于分布式光纤温度监测(distributed temperature sensing, DTS)定量评价气藏直定井产出剖面仍十分困难。鉴于此,通过建立考虑多种微量热效应和非等温渗流的多产层气藏直定井温度剖面预测模型,模拟分析了多个单因素对多产层气藏直定井温度剖面的影响规律,通过正交试验分析,评价出了各单因素对多产层气藏直定井温度剖面的影响程度依次为：渗透率>产量>含水饱和度>井筒倾斜角>天然气相对密度>储层导热系数>井筒半径,确定了影响多产层气藏直定井温度剖面的主导因素为渗透率、产量和含水饱和度。建立的温度剖面预测模型及温度剖面主控因素的确定,为实现基于DTS定量解释气藏直定井产出剖面奠定了理论基础。     

目标变量不完全情形下的最小二乘回归插补

充分利用对辅助变量的回答所提供的变量信息，采用最小二乘方法，给出了目标变量不完全情形下对其的一种回归插补，并对回归差补的期望和方差进行了讨论。     

欠平衡钻井直井段岩屑运移规律研究

欠平衡钻井技术由于具有提高钻速、及时发现和保护储层等优点,已被广泛应用。然而,地层气体进入井筒后,气液两相流型变化规律复杂。由于不同气液流型具有不同的携岩效果,因此井筒岩屑运移规律多变。首先分析单个岩屑的受力情况,建立岩屑运移数学模型。然后建立环空多相流流型判别模型及环空压力计算数学模型。最后以某井为例编制计算程序,分析相应的钻井参数及进行钻井参数优化。数值模拟结果与现场施工参数吻合。     

Mechanism of production increasing of coalbed gas for the pinnate horizontal well and sensitivity effect of parameters on gas production

The mechanism of production increasing for the pinnate horizontal well is analyzed with the simulation technique. It is pointed out that the whole horizontal well-bore spreading widely and evenly in coal layers makes the stratum pressure drop evenly and fast, which increases the chance of desorption and diffusion and area controlled. This is the basic reason that the pinnate horizontal well can increase production. How such stratum parameters as permeability, Langmuir constants and adsorption time constant affect the gas production for the pinnate horizontal well is also studied with numerical simulations. Either for the vertical well or the pinnate horizontal well, bigger stratum permeability, steeper relative permeability curve, smaller residual gas saturation, higher gas content and stratum pressure are more favorable for gas production increasing. Langmuir constants decide the change of desorption quantity and influence the gas production through changing the extent of steep of isothermal adsorption curves in the pressure dropping area. The adsorption time constant only influences the time that gas production arrives at the maximum value for the vertical well, but it almost has no influence on the gas production for the pinnate horizontal well because the equivalent adsorption time constant is reduced.     

低渗气藏水平井不同完井方式产能预测研究

根据气藏内气体的流动模型和水平井筒内流体的流动模型,建立了气藏-水平井筒流体流动的耦合模型,该模型充分考虑了气藏内的各向异性和气体的非达西流动.利用拟压力采用非稳态方法求解气藏水平井的产能模型,预测了裸眼完井、射孔完井和压裂完井的水平井气井产能,分析了影响产能的因素,并将其与直井压裂的产能进行了对比.     

可变导热系数的颗粒复合介质传热性质的研究

讨论了可变导热系数的复合介质的传热性质。当介质的导热系数是温度的函数时，热传导方程是非线性偏微分方程，作者采用基尔霍夫变换把它变成拉普拉斯方程，于是可以找到原问题的近似解析解。文中考虑一个最为简单的例子：由圆柱形的杂质构成的二维系统，杂质浓度很低，可以忽略颗粒之间的相互作用，杂质具有可变导热系数，基质的导热性质不随温度变化。在此基础上，用朗道方法导出计算可变导热系数的复合介质的有效导热系数的公式。