具有越流的多层气藏的数值模拟研究

由于沉积的原因 ,油气藏通常由多层组成 ,每层的流体和岩石具有不同的物理性质。本文对打开全部气层进行合采的试井过程以及打开部分层进行合采的试井过程 ,利用有限差分方法编制了模拟试井程序。两层情形的数值解与解析解进行了比较 ,说明了数值方法的正确性。通过对模拟计算结果的分析 ,阐明了井底压力曲线的特点和利用该曲线进行试井解释的方法 ,并说明了气藏层间越流的特点及性状。     

基于离散裂缝的多段压裂水平井数值试井模型及应用

水平井压裂技术已经成为开发低渗透油气藏、页岩气藏和致密气场等非常规油气藏的关键技术。基于离散裂缝模型,对裂缝进行简化,建立了二维多段压裂水平井有限导流数值试井模型,利用有限元方法求解模型,获得多段压裂水平井试井理论曲线和压力场特征。分析表明:多段压裂水平井的试井理论曲线一共分为七个阶段:井筒储存段、裂缝线性流段、裂缝-地层双线性流段、裂缝干扰段、地层线性流段、系统径向流段和边界作用段,其中裂缝-地层双线性流段和裂缝干扰是其典型特征。分析了裂缝数量、裂缝间距、裂缝不对称、裂缝不等长和裂缝部分缺失等因素对试井理论曲线的影响,结果表明:裂缝数量和裂缝间距对试井理论曲线的影响最大。较多的裂缝、较大裂缝间距、对称的裂缝和等长的裂缝有利于降低压裂水平井井底的流动阻力,提高产能。将建立的数值试井模型应用于四川盆地一口多段压裂水平井的压力恢复测试的数值试井解释,结果表明:本文建立的模型可以较好的拟合压力恢复测试数据,可以获得裂缝的导流能力和裂缝长度,为压裂效果评价和压裂设计提供指导。      

油田注水开发中水嘴节流与地层渗流耦合研究

配水器的选取会对油田注水效果产生明显影响。为精确地描述注水井注入过程中井底压力和流量的动态响应,本文在传统的内边界井处理模型的基础上建立了考虑水嘴压力损失影响的井处理模型。耦合求解井底压力、流量及地层流动,得到了注入过程中考虑水嘴压力损失影响的井底压力和流量响应情况。以此来分析不同水嘴、渗透率对井底压力、注入量随时间变...     

基于离散裂缝的多段压裂水平井数值试井模型及应用

水平井压裂技术已经成为开发低渗透油气藏、页岩气藏和致密气场等非常规油气藏的关键技术.基于离散裂缝模型,对裂缝进行简化,建立了二维多段压裂水平井有限导流裂缝数值试井模型,利用有限元方法求解模型,获得多段压裂水平井试井理论曲线和压力场特征.分析表明:多段压裂水平井的试井理论曲线一共分为7个阶段:井筒储存段、裂缝线性流段、裂缝–地层双线性流段、裂缝干扰段、地层线性流段、系统径向流段和边界作用段,其中裂缝–地层双线性流段和裂缝干扰段是其典型特征.分析了裂缝数量、裂缝间距、裂缝不对称、裂缝不等长和裂缝部分缺失等因素对试井理论曲线的影响,结果表明:裂缝数量和裂缝间距对试井理论曲线的影响最大.较多的裂缝、较大裂缝间距、对称的裂缝和等长的裂缝有利于降低压裂水平井井底的流动阻力,提高产能.将建立的数值试井模型应用于四川盆地一口多段压裂水平井的压力恢复测试的数值试井解释,结果表明:本文建立的模型可以较好地拟合压力恢复测试数据,可以获得裂缝的导流能力和裂缝长度,为压裂效果评价和压裂设计提供指导.     

污染区对部分打开井井底压力响应的影响

钻井造成的污染区对部分打开井的影响不同于裸眼井. 为了分析污染区对部分打开井井底压力响应的影响,建立了一种部分打开井的二维轴对称渗流模型,模型考虑了真实的污染区以及储层渗透率各向异性特征.利用有限元数值方法对模型进行求解,获得了部分打开井的井底压力响应及储层压力分布. 根据压力响应及压力分布特征,将部分打开井的压力响应过程划分为5 个流动阶段,其中早期局部径向流动和椭球流动是该类井最典型的特征. 对污染区的影响分析表明:传统方法中的表皮系数S 并不等于污染区引起的机械表皮系数S_d;无量纲井筒储存系数不能与机械表皮系数组合. 修正了传统方法中部分打开井的井底压力公式,验证了部分打开井的总表皮计算公式,为该类井的井底压力响应解释及产能预测提供理论指导.      

低渗透煤层气有限导流垂直裂缝井压力动态分析

作为典型的致密多孔介质,煤岩储层已被证实存在启动压力梯度.根据煤层气垂直裂缝井的双线性流动机制,综合考虑启动压力梯度和井筒储存效应的影响,建立了一个新的低渗透煤层气有限导流垂直裂缝井双线性流动数学模型,采用Laplace变换和Stehfest数值反演方法对数学模型进行了求解,并分析了无因次启动压力梯度等参数对无因次井底压力及其导数曲线的影响规律.分析结果表明:典型的低渗透煤层气垂直裂缝井双线性流动曲线可划分为早期续流段、双线性流段、煤层线性流段、过渡流段和煤层边界线性流段5个特征阶段,其中由于启动压力梯度存在的影响,无因次井底压力及其导数曲线自煤层线性流段开始出现明显上翘,且启动压力梯度值越大,曲线上翘趋势越明显;此外,煤层边界线性流段呈现为单位斜率的直线,而非1/2斜率的线性流段直线.这些结果表现出启动压力梯度对低渗透煤层气垂直裂缝井双线性流动的影响,可用于指导现场煤层气井试井分析.     

非均质油藏试井分析理论的研究进展

在明确了试井分析所用的油藏分类标准的基础上, 从油藏多孔介质的非均质性、油藏流体的非均质性、以及数学模型的解法和试井解释方法4个方面, 对非均质油藏的研究成果进行了概述, 归纳出了规则的非均质油藏和随机的非均质油藏的概念, 并分析了非均质油藏试井理论研究的发展趋势, 指出结合油田地质资料和油藏开发动态资料进行综合试井资料分析是试井理论发展的必然趋势, 数值试井方法是试井未来发展的方向.      

井下多股淹没射流水力清岩能力分析

研究石油钻井井下射流的水力清岩能力对钻井业有重要意义。本文借助于预处理方法和多块网格对接技术由计算机数值模拟了形状复杂的钻井PDC钻头井底下的多股淹没射流流场。为体现井底有岩屑时射流场对其的清洗作用。文中借助河流泥沙运动理论，分析了岩屑在井下的受力与运动以考虑固相的作用。因岩屑主要为推移运动。在井底除环空外的大部分地方可简化视为二维运动。提出了钻头井底水力清岩能力的体现参数-水力挟岩力。并通过数值模拟显示了井下流场，描述了转速，射流流量，喷嘴面积，射流雷诺数及井下过流空间等流场控制参数对井底水力清岩能力的不同影响，指出相关水力参数在射流时的优化方向。为复杂的井底流场控制和钻头的合理设计做探索基础。     

TRANSIENT WELL TEST MODEL FOR THE WELL WITH GAS AND WATER DISTRIBUTED IN COALBED

煤层气是一种高效清洁的非常规天然气资源,其开采过程是一个排水降压采气的过程. 由于煤层气主要是以吸附态的形式存在于煤层中,当煤层压力降低到临界解吸压力以下时煤层气从煤层中解吸出来并与水一起采出,因此煤层中流体是气水两相分布的. 本文根据煤层气藏排采过程中的解吸特征,通过考虑气水两相分布的渗透率关系,提出了一种与解吸区域大小相关的煤层气井不稳定试井模型. 该模型较好地描述了煤层气排采过程中煤层内气水的流动状态,采用分区模式对气水两相进行描述. 通过有限体积方法求解了所建立的试井模型,计算得到了煤层气井气水两相分布不稳定试井理论曲线,分析了煤层气解吸系数、解吸复合半径、气水饱和度分布等对试井理论曲线的影响.     

应用井间压力干扰方法研究油层情况

一、引言 石油深埋在地下的油层里。同一油藏一般属于同一水动力系统,一口井的生产必然会影响到周围的井。一口井投产后,该井井底周围的压力将不断降低,一个稀疏波将从该井的井底向周围传播,虽然与它相邻的另一口井是不生产的,但当压力波到达后面这口     

井筒气液两相流对致密气压裂水平井试井的影响

多段压裂水平井技术是目前开采致密气最常用的方法之一,在致密气压裂水平井试井测试中常常伴随着一定的产水量,井筒气液两相流会增加井筒流体的流动阻力,加大井筒流体流动对试井解释的影响.为了明确井筒气液两相流对致密气藏压裂水平井试井的影响,提高产水致密气压裂水平井的试井解释精度,建立了一种井筒气液两相流与地层渗流耦合的试井模型,采用数值方法对模型进行求解,获得了考虑井筒气液两相流的压裂水平井试井理论曲线、压力场分布及裂缝产量分布.研究结果表明:井筒气液两相流会增加试井理论曲线中压力和压力导数值,造成靠近入窗点的压力扩散要快于远离入窗点的压力扩散,引起靠近入窗点的裂缝产量要高于远离入窗点的裂缝产量.现场实例分析进一步说明,不考虑井筒两相流可能会对产水压裂水平井的试井解释结果产生很大误差,主要表现为水平井筒假设为无限大导流能力会使得拟合得到的表皮系数偏大,将测试点视为入窗点会使得拟合得到的原始地层压力偏小.所建立的考虑井筒两相流的压裂水平井试井模型为产水致密气井试井资料的正确解释提供了重要技术保障.      

考虑二次梯度项及动边界的双重介质低渗透油藏流动分析

在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,对于低渗透油藏这种方法是有疑问的.低渗透问题一个显著的特点就是流体的流动边界随着时间不断向外扩展.为了更好地研究双重介质低渗透油藏中流体的流动问题,考虑了二次梯度项及活动边界的影响,同时考虑了低渗透油藏的非达西渗流特征,建立了双重介质低渗透油藏流动模型.采用Douglas-Jones预估-校正差分方法获得了无限大地层定产量生产时模型的数值解,分别讨论了不同参数变化时压力的变化规律及活动边界随时间的传播规律,还分析了考虑和忽略二次梯度项影响时模型数值解之间的差异随时间的变化规律,做出了典型压力曲线图版,这些结果可用于实际试井分析.     

MODEL AND METHOD OF WELL TEST ANALYSIS FOR WELLS WITH VERTICAL FRACTURE

NomenclatureB———volumecoefficientofformationfluid,dimensionless;C———wellborestoragecoefficient,m3 MPa;Cft ———comprehensivecompressioncoefficientoffluidinfracture ,1 MPa;Ct ———comprehensivecompressioncoefficientofformationfluid,1 MPa ;h———heightofformation ,m ;K———formationpermeability ,μm2 ;Kf ———fracturepermeability ,μm2 ;KfWf ———fractureconductivity ,μm2 ·cm ;Lf ———halfoffracturelength,m ;N———thetotalnumberofselectedtimepoint,dimensionless;P———for…     

Numerical investigation of dual-porosity model with transient transfer function based on discrete-fracture model

Based on the characteristics of fractures in naturally fractured reservoir and a discrete-fracture model, a fracture network numerical well test model is developed.Bottom hole pressure response curves and the pressure field are obtained by solving the model equations with the finite-element method. By analyzing bottom hole pressure curves and the fluid flow in the pressure field, seven flow stages can be recognized on the curves. An upscaling method is developed to compare with the dual-porosity model(DPM). The comparisons results show that the DPM overestimates the inter-porosity coefficient λ and the storage factor ω. The analysis results show that fracture conductivity plays a leading role in the fluid flow. Matrix permeability influences the beginning time of flow from the matrix to fractures. Fractures density is another important parameter controlling the flow. The fracture linear flow is hidden under the large fracture density.The pressure propagation is slower in the direction of larger fracture density.     

A finite difference method for 3D flows about bodies of complex geometry in rectangular co-ordinate systems

A finite difference simulation method is developed for 3D flow about a body of complex geometry. The Navier–Stokes equation is approximated by a high-order-accurate difference scheme in the framework of rectangular co-ordinate systems. The configuration of the 3D body is represented by use of both surface porosity and volume porosity and the no-slip body boundary conditions are approximately implemented on the boundary cells. The validity of the method is demonstrated by a numerical test of flow past a sphere at a Reynolds number of 1000. The complicated structure of separated vortices is well revealed by this test computation. The versatility of the method is shown by application to an ocean-engineering problem of flow about a bay with an island.     

中国力学学会员2000年、2001年国际、国内学术活动计划(续)

本期新设立的这一“科学家谈力学”小栏目,是响应曾先后担任过中国力学学会理事长的钱令希、郑哲敏、王仁、庄逢甘、白以龙等５位院士“关于撰写科普文章,宣传力学贡献的倡议信”,为两院院士和资深教授用深入浅出的方式宣传力学对科学、技术、国防和经济建设所做的贡献,提供一个发表的园地．下面刊登的“倡议信"和王仁院士的文章,就作为本栏目的开篇．     

水平井开采石油遇到的几个流体力学问题

本文从渗流力学和流体动力学方面讨论了利用水平井技术开采石油时在油藏工程和采油工程中遇到的几个力学问题,如水平井产量的计算,水平井非稳态试井及流场分析,水平井井筒内压力降及其对产量的影响、水平井近井油藏和井筒内流体流动耦合等,半提出水平井开采机理仍存在很多基础理论需要研究解决。     

页岩气藏压裂水平井试井分析

页岩气藏资源丰富,开发潜力巨大,已成为目前研究的热点.与常规气藏相比,页岩气藏运移机制复杂,流动模式呈非线性,有必要考虑页岩气的吸附解吸,天然微裂缝的应力敏感性,人工裂缝内的非达西流等非线性因素对压裂水平井压力响应的影响. 基于双重介质和离散裂缝混合模型,分别采用Langmuir等温吸附方程描述吸附解吸,渗透率指数模型描述应力敏感,Forchheimer方程描述非达西效应,建立页岩气藏压裂水平井数值试井模型. 运用伽辽金有限元法对模型进行求解.根据试井特征曲线,划分流动阶段,着重分析非线性因素对压力响应的影响.结果表明:页岩气藏压裂水平井存在压裂裂缝线性流、压裂裂缝径向流、地层线性流、系统径向流及封闭边界影响5 种流动阶段.吸附解吸的影响发生窜流之后,Langmuir吸附体积增大,拟压力导数曲线凹槽更加明显,系统径向流出现时间与压力波传播到边界时间均延迟;天然裂缝系统的应力敏感性主要影响试井曲线的晚期段,拟压力和拟压力导数曲线均表现为上翘,应力敏感效应越强,上翘幅度越大;高速非达西效应对早期段影响较大,非达西效应越强,拟压力降幅度越大,试井曲线上翘.与解析解的对比以及矿场实例验证了模型的正确性与适用性.      

动边界双重介质油藏低速非达西渗流试井模型

裂缝性油藏中基质岩块的渗透率一般很低,大量岩心测试实验证实在基质岩块内的液体渗流和在一定含水饱和度下的气体渗流将偏离达西渗流,往往出现低速非达西渗流,表现出启动压力梯度以及流体流动边界不断向外扩展等特殊现象。本文充分考虑启动压力梯度与动边界的影响,建立了微可压缩双重介质油藏低速非达西渗流的试井数学模型,对时间和空间变量...