应力敏感页岩气藏水力压裂直井试井分析

应力敏感效应普遍存在于天然裂缝发育的页岩气藏中。本文根据页岩气渗流理论及吸附气解吸特征,引入Langmuir等温吸附公式和渗透率模数,建立了应力敏感双孔单渗页岩气藏水力压裂直井的不稳定渗流数学模型。并用变换式和摄动技术线性化处理非线性偏微分方程,同时应用Lord Kelvin点源基本解、Poisson求和公式、修正Bessel函数积分等方法求解出应力敏感页岩气藏水力压裂直井在Laplace空间中的无因次井底压力响应函数。通过Duhamel叠加定理和Stehfest数值反演算法得到实空间的数值解,并绘制无因次压力和压力导数双对数变化曲线,进一步分析渗流特征及Langmuir体积、Langmuir压力、无因次渗透率模数、储容比、窜流系数等对无因次压力和压力导数动态特征的影响。     

存在直线断层的复合模型试井曲线特征研究

鲜有文献报道井附近存在直线断层（尤其是断层位于复合油气藏内区）对试井解释的影响,因此,从渗流力学理论出发,首先建立考虑表皮和井筒储集的无限大地层两区径向复合油气藏试井解释数学模型,并通过拉氏变换对模型进行求解,再利用镜像反映原理和叠加原理研究存在直线断层的复合油气藏的无因次井底压力及压力导数曲线特征及影响因素。研究表明,当井到断层距离小于1/2内区半径时,无因次压力导数曲线将由无限作用径向流的0.5水平线变为内区受断层影响的1.0水平线和外区受断层影响的值为M₁₂水平线;当井到断层距离大于1/2内区半径时,无因次压力导数曲线将由无限作用径向流的0.5水平线变为反映外区特征的值为M₁₂水平线和反映外区受断层影响的值为M₁₂的水平线。     

不同变质变形煤特征对煤层气富集渗流的制约

煤岩是煤层气的主要储集层,其变质变形作用对煤层气的赋存、运移和开发都具有重要意义。本文以华北地区典型含煤区为研究区,基于现场资料分析、煤岩显微观测,孔渗测试及压汞实验分析,探讨了不同变质变形煤储层孔渗特征,并从裂隙、孔隙不同尺度探讨了不同变质变形煤储层特征及其孔、裂隙结构特征对煤层气富集渗流所起的作用。结果表明,首先,煤层气产出过程与煤储层变质变形特征密切相关;实验室测定的渗透率与试井渗透率具有可比性,一般碎斑煤大于碎裂煤;高变质弱变形煤储层和中变质弱变形煤储层煤层气的富气能力与渗流能力比较强,是煤层气富集高渗的有利储层。     

煤层气试井注入压降法模拟实验

 煤层气开发首先需要通过试井分析来反演地层参数,而注入压降法是煤层气开发过程中最常用的试井方法。为进一步扩展注入压降法在煤层气试井中的适用性,尽量在煤层气试井过程中获得更多的地层信息,提高试井解释合格率,通过室内模拟实验的方法研究了注入压降法试井新方法。首先建立了室内模拟实验装置,通过控制注入流量的变化,获得井底压力时程变化曲线,与现场试井得到的井底压力曲线形式一致,证明室内模拟实验能够复现现场试井过程。实验首次提出并采用一次试井过程中多级流量注入的方法,获取井底压力不同阶段的变化曲线,结果表明,多级变流量注入时井底压力增加的幅值与注入流量的增加呈非线性关系。实验模拟过程可控制注入流量,充分反映井底压力变化,以此获得更多的数据资料,为后续试井资料解释提供更充分的信息,以便提高试井解释准确率和合格率。同时还可通过控制和改变地层参数(如渗透性)进行实验,从而在已知地层参数前提下,达到校验试井理论解释模型的合理性和准确性的目的。     

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。     

煤层气井两相流试井分析方法

建立了煤层气井平面径向、两相流动试井的数学模型和数值模型,模型考虑了气体从基质中的解吸以及气、水在裂缝中的渗流、扩散等过程,考虑区域中的相变特性;提出结合运用遗传算法和高斯牛顿最优化方法,通过拟合井底压力曲线得到地层渗透率、表皮系数等试井参数的方法.     

三重介质油藏水平井试井解释模型研究

孔、洞、缝三重介质油藏在碳酸盐岩储层中较为普遍。采用Warrant-Root的方法建立了三重介质油藏水平井渗流数学模型,并采用Lord Kelvin点源解、贝塞尔函数积分和泊松叠加公式等方法求解了各向异性无限大三重介质油藏水平井在拉氏空间中的无因次压力响应函数。通过计算得到了无因次压力和压力导数双对数理论图版,并在其基础上分析了三重介质油藏水平井渗流特征及其影响因素。     

考虑应力敏感的稠油热采试井模型研究

基于稠油热采的物理过程,利用渗流力学基本原理,建立考虑应力敏感的稠油热采试井解释数学模型,通过Laplace变换和摄动变换法求解得到模型在拉氏空间的解析解,再利用Stehfest数值反演方法得到实空间的数值解,绘制无因次井底压力及压力导数与无因次时间的特征曲线,并进行影响因素分析。研究表明:该试井模型曲线可划分为5个流动阶段;考虑应力敏感影响时,内区与外区径向流阶段压力导数曲线都表现出不同程度的"上翘",外区径向流阶段压力导数曲线高于斜率为(1-n)/(3-n)的直线,应力敏感系数越大,偏离幅度越大;幂律指数越小,外区径向流阶段压力导数曲线"上翘"幅度越大。利用该模型可以分析储层的应力敏感特征,指导存在应力敏感效应的稠油热采试井资料的解释与研究。     

介质变形引起地层孔渗变化条件下的试井分析

储层介质变形分为弹性变形、塑性变形和弹塑性变形 3种类型 .重点研究了介质塑性变形后地层孔隙度和渗透率变化条件下的不稳定渗流问题 .建立了孔隙度、渗透率指数变化规律的试井分析模型 ,通过有限元方法得到了井底压力随时间变化的双对数理论曲线 ,并对理论曲线的特征进行了分析 .通过实际井例分析 ,说明变孔渗试井模型具有较好的应用效果     

有界分形油藏的压力动态分析

从广义对流扩散方程出发,首先给出了其在拉氏空间中的通解,然后给出了等压或不渗透外边界条件下,考虑井筒存储和表皮效应的拉氏空间中的解;计算并讨论了孔隙度和渗透率谱指数θφ,θk和井筒存储系数Cd及表皮因子s′对无因次井底压力的影响,并求得了不渗透边界影响到达井底后双对数曲线上出现的直线段斜率为1。     

定压外边界的双孔介质复合储层压力分布求解分析

针对外边界定压的双孔介质复合储层模型,研究了两种内边界条件下的变流率问题的无因次内、外区储层压力分布的Laplace空间解;此研究,无疑是对试井分析理论的一种完善,对相应的试井分析软件的研制具有应用价值。     

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。     

定压外边界的双孔介质复合储层中井底压力分析

针对外边界定压的双孔介质复合储层物理模型,用数学方法研究了两种内边界条件(是否考虑井筒储存和表皮效应)下的变(常)流率问题的无因次井底压力的Laplace空间解,在深入剖析了解的结构和相互联系的基础上,找出了它与常见的复合、双孔、均质储层井底压力间的相互关系,并简要地引导了相应的应用.此项研究,无疑是对试井分析理论的一种完善,对相应的试井分析软件的研制具有深远的应用价值,对油藏工程中的数值模拟方法也具有指导意义.     

煤层气三孔双渗试井分析方法技术研究

我国煤储层普遍具有低含气饱和度、低渗透率、低储层压力和低资源丰度等"四低"特点,煤层气测试获取资料的解释理论与试采结果的符合率较低。针对以上问题开展了煤层气试井与常规试井的异同点进行分析与评价,找出煤层气试井难点。结合煤层气地质特征,开展煤层气试井方法的适应性研究,探索适合煤层气的试井工艺;开展了影响煤层气试井因素的综合分析、研究,提出试井参数优化方法及操作规程,确保取准合格的煤层气试井资料。提出了适用于煤层气的三孔双渗试井解释模型和解释方法,提高了资料处理解释的准确率。     

多层复合油藏渗流模型解的相似结构

考虑井筒储集和表皮效应的影响,在不同外边界(无穷大、封闭、定压)的条件下,建立多层复合油藏的数学模型;经过Laplace变换,解出多层复合油藏在相应的Laplace空间中的精确解;经过分析,得到多层复合油藏在内外区储层压力分布的Laplace空间解的相似结构;解的相似结构对于分析解的内在规律、编制试井分析软件和研究油气藏渗流规律有着深远的影响。     

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。     

三层层状油藏中的压力分布的理论分析

根据理论研究及实际应用的需要,建立了在储层中间存在的一个裂缝带层(或高渗层)三层层状(基质+裂缝+基质)油藏中的压力分布的数学模型,并在Laplace空间中求解出了相应的精确解。将这一成果应用于具有类似的岩性的油藏的压力动态分析中,完善了试井分析理论,也为实际应用提供了理论依据。     

双重介质油藏产能及压力动态分析

目前,双重孔隙介质油藏的研究主要集中在定产量开采条件下的不稳定压力分析,对定压开采条件下的不稳定产量分析研究的较少。本文通过对双重孔隙介质油藏的数学模型进行拉普拉斯变换得到了其在两种边界条件下的拉氏空间的解,再分别对其进行数值反演得到了实际空间的解。再把这些理论公式用VB6.0编制成计算机程序,接着把程序运算得到的数据导入到EXCEL中,在EXCEL中绘出了许多理论曲线和图版。     

煤层气在低渗透储层中传输非线性规律研究

考虑气体滑脱效应条件下，建立了煤层气在低渗透储层中渗流的数学模型，采用Laplace变换和留数计算方法进行解析求解，得出了气体非线性渗流的压力分布规律，并将其与达西渗流条件计算的结果进行对比分析，结果表明：滑脱效应对气体非线性渗流过程有较大影响，且随着抽气量的增大，其差别越明显。因此，在低渗透储层中进行煤层气资源化开发计算时，应充分考虑到气体滑脱效应对气体渗流的影响。这不仅对于可为煤层气资源开发潜力的评价和开发工程方案的优化提供科学决策依据，而且对于低渗透油气藏工程开发过程中水平试井数据的确定具有重要的参考价值。     

煤层气井负压排采技术潜在增产因素分析

排水降压采气是煤层气井开采的主要方式,而煤层气井开采过程中常出现自然产量低。为促进煤层气的解吸和渗流,现场多次采用了负压排采技术并取得了很好的增产效果,研究煤层负压排采技术的潜在增产因素可以完善其技术的理论基础,对今后更好地指导现场煤层气井开发生产以及推广至地质特征、生产特征相似的煤层气区块具有重要的增产意义。探讨了负压技术可能带来的潜在增产因素,并且对负压排采井的选择、使用负压设备的时机提供了排采建议。研究表明:由于煤层气常以吸附态赋存以及煤储层特点,负压排采技术在增大生产压差的同时,可能会起到提高裂缝导流能力、解除表皮污染、促进井间干扰以及增强甲烷滑脱和煤基质收缩等有利效果,同时也会起到加大应力敏感以及裂缝闭合的可能性。可见负压排采技术的正确使用,能最大限度降低废弃压力,提高煤层气的最终采收率。