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。     

脱气对致密油藏流体渗流规律影响研究进展

 致密油藏大多含有溶解气,开采压力低于泡点压力时溶解气析出,产生渗流阻力,影响产能。从致密储层孔喉结构特征入手,阐述了脱气后致密油藏流体渗流特征形成的内因,分析了油藏脱气后流体的流动特征和影响因素,对比了致密油藏和常规油藏在脱气后流体渗流特征的差异,概述了现有的研究手段及相关数学模型的研究现状,展望了脱气后致密油藏流体渗流规律研究趋势。     

致密油藏流体渗流规律实验研究

采用光电微流量计实现了微细流量的精确测量,建立了一套致密油藏岩心渗流曲线测试方法,分析了喉道半径、微裂缝和流体性质对致密油渗流规律及启动压力梯度的影响。研究结果表明:岩心由不同级别的喉道组成是致密油产生非线性渗流的本质,真实启动压力梯度与最大喉道半径具有较好的幂律关系,拟启动压力梯度和平均喉道半径具有较好的幂律关系;与基质型岩心相比,含微裂缝岩心的真实启动压力梯度和拟启动压力梯度都有所降低,真实启动压力梯度降低的幅度大于拟启动压力梯度;与模拟地层水相比,利用模拟油得到的真实启动压力梯度和拟启动压力梯度都有所增大,渗透率越低,不同流体介质得到的真实启动压力梯度和拟启动压力梯度差异越显著。     

致密油藏渗流规律及数学模型研究进展

中国致密油藏资源潜力大、分布广,现阶段已成为中国长庆、大庆、新疆和吉林等油田稳产、上产的重要保障,也是全球油气开发的热点和难点。致密储层岩石致密,孔隙度和渗透率极低,其主流喉道为亚微米,微尺度流动效应的影响显著,传统的油气渗流理论已无法准确描述此类油藏的流动规律,且开发过程中表现出原油流动困难、驱替难度大、动用程度低等开发难点,通常采用水平井和大规模体积压裂的井工厂模式实现致密油藏的高效开发。针对致密油藏渗流规律及数学模型,阐述了致密油藏渗流理论的最新研究进展,包括微纳米孔喉流动机理及数学模型、致密油藏应力敏感及数学模型、致密油藏非线性运动方程、孔隙网络模型、非线性渗流规律和致密基质裂缝耦合模型及流动规律,并针对各个前沿关键科学问题总结了其发展趋势,对致密油藏的科学高效开发具有重要的理论意义。     

双重介质分形油藏非线性流动分析

在非线性偏微分方程中，根据弱可压缩液体的假设，忽略了二次梯度项，这在湿气石油和低渗透储层的计算中将产生误差。对于双重分形介质流动系统及其物质平衡方程，在保留非线性偏微分方程中所有项的前提下建立了新的双孔模型。采用Douglas-Jones方法，获得了定产生产和定压生产时分形介质双孔模型的数值解。结果表明，对于定产生产，油藏参数cLD对非线性影响更敏感，线性解和非线性解的偏差约为10％。对于定压生产，fLD的影响可忽赂不计。讨论了液体压缩系数和双重分形介质参数变化时的压力变化规律，给出了典型压力曲线。     

致密油藏渗流机理及开发方式研究进展

随着非常规能源开发越来越受到人们的重视,如何开发致密油藏成为学者们关注的话题。基于对加拿大致密D油藏研究和文献调研,提出了致密油藏的特点及与常规油藏的区别,分析了致密油藏微观孔隙结构和渗流机理,综述了致密油藏提高采收率和补充地层能量的方法,包括水平井多段压裂技术、体积压裂技术、CO2混相驱和水气交替注入开发技术等。总结出致密油藏在开发过程中应注意的问题及下一步发展方向,为我国致密油藏的开发提供借鉴价值。     

压裂致密油藏产能递减分析方法

致密油储层自然渗透率低,孔隙结构细小、流体流动难度大,一般采用压裂井衰竭开发方式。压裂后储层将形成裂缝、基质两种渗流介质。在综合考虑介质类型及不同介质渗流能力基础上,结合物质平衡方程及产能方程,建立了压裂致密油储层的产量递减模型。实例分析表明,产量递减模型与生产动态数据吻合度较高;而常规Arps递减由于没有考虑基质与裂缝的差异性,递减曲线与生产动态数据吻合度相对较低。因此,该方法可以用于压裂致密油藏产能递减规律的分析。     

致密油藏有限元数值模拟

 目前数值模拟方法均基于达西渗流,无法对致密油藏非达西渗流进行有效模拟。致密油藏内在复杂,为实现致密油藏非达西渗流的科学模拟,建立了油水2相微可压缩非达西流的油藏数值模拟数学模型。同时考虑到致密油藏渗透率低、非均质性强的特点并兼顾模拟精度采用有限单元法进行离散,从而建立了有限元数值模型,形成了新的致密油藏数值模拟方法,最后将该方法进行实例检验,验证了方法的正确性。     

致密油储层渗流新模型研究

研究致密油储层的渗流规律对致密油的有效开发具有基础指导意义。针对致密油储层,从固液相互作用机理出发对微纳孔隙中的流体进行黏性修正;在此基础上运用微元体法分析了微纳毛细管中考虑壁面固液相互作用的流体流动规律,并进一步提出了考虑固液相互作用的微纳孔隙储层渗流模型。研究结果表明:考虑微纳孔隙中固液相互作用时,微纳毛细管中的速度分布明显低于泊肃叶流,且管径越小,固液相互作用越大;与泊肃叶流的速度差越大。对于微纳孔隙储层,岩石的渗透能力较泊肃叶流流推导的渗流方程而言要小得多。     

致密油藏分段多簇压裂水平井电模拟实验研究

致密油储层物性差、天然裂缝发育,水平井技术和水力压裂技术是开发致密油的有效手段。微地震监测资料证明水平井分段多簇压裂后形成复杂的裂缝网络。基于水电相似原理,利用水电模拟方法,研究了致密油水平井开发不同压裂方式下的压力场特征,并对分段压裂水平井产能影响因素进行了分析。结果表明:(1)分段多簇压裂水平井近井区等压线较面缝压裂更为平缓,远井区等压线主要由边界影响;(2)与面缝相比,分段多簇压裂的体积改造区域越大,压裂水平井产量越大;当体积压裂改造区域规模一定时,改造区域内的渗透率变化对压裂水平井产能影响较小。     

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。     

吉木萨尔致密储层压裂多缝干扰产能分析

针对吉木萨尔区块致密油薄互层储层的细分切割多簇压裂改造工艺措施,使用斯伦贝谢地质工程一体化软件Mangrove进行了缝间干扰压裂模拟,探究了在两种不同工况条件下簇间距、单段射孔簇数及加砂强度对裂缝发育形态、储层改造效率、裂缝规模和施工压力的影响,并对各种施工方式的经济性进行了对比评价。研究发现,簇间距是影响缝间干扰的主要因素,单段射孔簇数的影响较弱。缝间干扰越严重,裂缝形态越复杂,施工压力越高,储层整体改造效果越好,但也有出现裂缝无法起裂的情况,具体施工设计要依据现场实际情况调整。     

致密油藏直井体积压裂非稳态渗流问题

针对致密油藏直井体积压裂的非稳态渗流问题,建立了考虑启动压力梯度和压敏效应的两区复合模型,利用稳态逐次逼近非稳态的半解析方法进行求解,分析致密油藏直井体积压裂后压力传播规律,以及影响压力传播的主要因素.计算结果表明:当存在启动压力梯度和压敏效应时,流体渗流阻力增大,压力传播速度减缓,压力传播半径变小,最终导致井底流压降低,井口流量减少.对于两区复合模型,压裂改造区内渗流阻力小,压力传播速度快,体积压裂改造范围越大,压力传播速度越快,压力传播半径越大.对于定井底流压情形,改造区域半径越大,油井产能越高,但是当改造半径大于一定值后,改造半径的扩大对于提升油井产能的作用不再明显.     

第1章 致密砂岩油藏考虑非线性弯曲段的数值模拟研究

致密砂岩油藏非线性渗流特征显著。但是目前的非线性渗流数学模型和数值模拟方法没有反映非线性弯曲段对油田生产的影响,导致产能预测精度差。因此,本文基于非线性弯曲段的表征方法以及考虑非线性渗流特征的相对渗透率计算方法,建立了三维三相非线性渗流数学模型,并研制了相应的数值模拟模块。通过研究发现,渗透率损失主要集中在距离井较远的油藏中部;非线性模型和拟启动压力梯度模型的初期产能相等,均小于常规模型。对于渗透率相同的大庆和长庆致密砂岩油藏,由于大庆致密砂岩油藏的喉道分布范围更窄,导致开发过程中大庆油田的渗透率损失更大,因此开发效果更差。     

低渗储层非线性渗流规律对油田开发的影响分析

以室内岩芯实验为基础,建立了五点井网非均质地质模型。应用研制的特低渗透油藏非线性渗流数值模拟软件研究非线性渗流规律对油田开发的影响。将考虑储层非线性渗流规律和达西渗流规律的模拟结果进行对比分析。研究结果表明:非线性渗流规律降低了储层的吸水能力,加剧了储层非均质性对开发的影响,降低了油田的整体开发效果。渗透率较低非线性程度较强储层水驱效果变差,油井见水时间滞后,含水率低;注水沿人工裂缝方向推进速度与达西渗流模拟结果相差不大,垂直人工裂缝方向推进速度变慢。低渗透油田开发及合理井网部署需考虑非线性渗流规律。     

裂缝压力衰竭对致密储层基质-裂缝间非稳态窜流规律的影响

 致密油储层基质渗透率极低,应力敏感性强,传统的基于拟稳态假设和定压力边界条件得到的常量形状因子模型无法准确表征致密储层基质-裂缝间的非稳态窜流规律。通过考虑致密储层基质应力敏感及裂缝压力衰竭的影响,建立了致密储层基质-裂缝不稳定窜流模型。利用Pedrosa代换和正则摄动法对模型进行了线性化处理,通过Laplace变换求得了在Laplace空间下的解析解,结合Duhamel原理得到了考虑裂缝压力变化的解。通过与Hassanzadeh模型计算结果以及精细网格有限元解的结果进行对比,验证了模型的正确性。利用新模型研究了基质应力敏感以及裂缝压力衰竭对基质-裂缝间窜流规律的影响。研究表明：考虑裂缝压力衰竭影响后,应力敏感对形状因子的影响更为显著;裂缝压力递减越快,初期形状因子的值越大,但是递减的越早且递减速度越快,导致平衡后形状因子值越小;裂缝压力递减速度很小时,窜流速度会先上升达到平衡然后再递减。     

安棚深层系致密储层渗流特征及产能预测

安棚深层系为典型的致密储层。结合储层实际按渗透率大小划分为四类岩心,通过核磁共振和室内试验分别测定了不同渗透率岩心孔隙大小分布,启动压力梯度大小和不同宽度下人工裂缝的应力敏感系数;并在此基础上建立地层中考虑启动压力梯度和人工裂缝应力敏感性的三线性流压裂井产能计算方法。分析了启动压力梯度和应力敏感性对产能的影响时机和规律;并编制相应程序对安棚深层系B252、B185井产能进行拟合验证了该方法的正确性和可行性,为安棚深层系产能预测提供了理论方法和依据。     

鄂尔多斯盆地长7致密油储层二氧化碳驱油实验

鄂尔多斯盆地长7致密油储层具有致密和低压的特征,采用常规注水开发存在采收率低的问题,从而制约了致密油的开发效果。针对鄂尔多斯盆地长7致密油储层注水开发采收率低的问题,基于CO_2驱油细管实验、原油流变性测试实验、CO_2浸泡岩心实验以及岩心驱替实验,并结合润湿接触角测试方法和核磁共振成像技术,研究了长7致密油储层CO_2驱油的增产机理。研究结果表明:长7致密油最小混相压力为23.9 MPa,在长7致密油储层CO_2驱过程中,注采井间CO_2非混相驱占主导,在注入井附近局部区域可能出现混相驱;在地层温度压力(75℃,18 MPa)条件下,未溶解CO_2原油的黏度为8.87 mPa·s,溶解CO_2的原油黏度为7.99 mPa·s,其黏度降低幅度为9.9%;CO_2水溶液浸泡24 h后,长7致密砂岩的润湿接触角从66.1°降低到54.0°,亲水性增强;水驱致密砂岩岩心的驱油效率为47.2%,CO_2的驱油效率为71.5%,较水驱提高驱油效率24.3%,且致密砂岩渗透率越高CO_2驱油效果越好。实验证明CO_2驱可以显著提高长7致密油储层的驱油效率,是长7致密油高效开发的重要技术。     

鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密油藏储层特征

利用铸体薄片、扫描电镜和恒速压汞等先进的技术和方法,研究了陇东地区长7致密储层的物性特征,岩石学特征、结构特征和孔喉特征。结果表明,陇东地区长7储层属于特低孔超低渗透储层,岩石主要是岩屑砂岩,并且填隙物含量高,其中水云母对喉道的切割作用是研究区成为致密油藏的重要原因;孔隙类型以微孔为主,喉道细微,储层物性主要由喉道来决定。     

致密砂岩油藏拟稳态流动产能分析

同时考虑应力敏感与启动压力梯度的影响,推导出拟稳态流动阶段致密砂岩油井产能公式;并在研究井底脱气基础上,对产能方程进行了修正。实例计算结果表明:在相同的生产压差下,生产井产能向压力轴弯曲,产能低于常规Vogel方程;且应力敏感系数越大,产能曲线弯曲度越大。当井底存在脱气现象时,油井存在一个极限生产压差,并当极限生产压差低于实际生产压差时,油井产量随着生产压差增大反而下降;应力敏感系数越大,产能曲线弯曲越早且弯曲度越大,极限生产压差减小。受到启动压力梯度影响,生产井极限生产压差变大,而受到应力敏感效应影响,极限生产压差减小。在实际生产过程中需要合理优化生产压差。地层压力下降后,生产井受到应力敏感效应影响减弱,受到启动压力梯度影响增强。