垂直裂缝气藏中凝析油气试井模型及应用

凝析气井经过压裂产生垂直裂缝,流体在地层与裂缝中往往形成双线性流.根据凝析气形成的双线性流渗流特点,通过凝析油气不稳定渗流的基本微分方程,经过线性化处理,考虑裂缝传导能力和表皮效应,应用拉普拉斯变换,建立了垂直裂缝气藏中凝析油气渗流的双线性流的新模型,求出了模型的解.并绘出了凝析气藏试井理论曲线,通过试井测试资料解释,可计算凝析气井的地层渗透率,气藏压力,裂缝传导能力和裂缝表皮系数等相应的地层参数,可为气藏开发提供动态参数和理论依据.     

垂直裂缝井试井分析模型和方法

根据压裂井的流动机制,综合考虑井筒储存、裂缝壁面污染和各种边界条件,通过组合线性流模型与有效井径模型,建立了垂直裂缝井试井分析的新模型,提出了确定垂直裂缝井有效井径的方法,给出了有效井径随裂缝长度、裂缝导流能力和裂缝表皮系数的变化关系．该模型形式简明,曲线完整,计算速度快,可满足实时计算和快速响应的试井解释要求．以实测的压力或产量为拟合目标函数,建立了识别地层和水力裂缝参数的最优化模型,提出了综合应用逐步线性最小二乘法和约束变尺度法的垂直裂缝井试井分析自动拟合方法,并通过算例说明了该方法的准确性和可靠性．应用情况表明,该技术可科学合理地分析评估压裂施工质量,指导并改进压裂设计,提高压裂设计水平和施工效果．     

基于数值模拟方法的水力压裂分支裂缝产能预测研究

水力压裂是开发低孔、低渗/特低渗油气储层无可替代的技术.而在重复压裂、转向压裂和体积压裂中均可能产生分支裂缝,对于水力压裂后形成分支裂缝的储层进行产能预测是非常必要的一项工作.建立了数学模型对具有分支裂缝系统的储层进行了产能模拟.首先,通过定量化描述裂缝的起点位置、角度和长度,实现了裂缝系统的描述.其次,采用二维单相可压缩液体不稳定渗流,将带有分支裂缝的储层视为各向异性的非均质储层,建立了数学模型.并根据数学模型,采用中心差分法建立差分方程组,给出了计算步骤和流程.最后,对实际的一口井进行了拟合并进行了敏感性参数分析,效果较好.数学模型和方法可作为分支裂缝产量预测的有效工具.     

考虑基岩向井筒供气的气藏压裂水平井产能预测模型

基于等效井径模型,综合考虑各裂缝不同参数、裂缝变质量入流和井筒变质量流动等因素的影响,建立并求解了基岩和压裂缝同时向井筒供气的井筒与气藏耦合的压裂水平井产能预测模型.研究分析了压裂水平井产能敏感因素.结果表明:压裂水平井的产能随裂缝条数、裂缝半长、裂缝间距的增加而增加;为获得较高的产能,压裂时应尽可能保持裂缝与井筒垂直;压裂缝条数一定时,裂缝越长、间距越大,压裂缝产能贡献越大,而裂缝越短、间距越小时,基岩向井筒供气的贡献越大,压裂缝贡献相对较小.研究成果为气藏压裂水平井设计提供了科学依据.     

煤层压裂裂缝三维延伸模拟及产量预测研究

针对煤层气井的压裂特点和产出机理,综合应用流体力学、线弹性断裂力学、传热学、计算数学和软件工程等方面的知识,提出了煤层压裂裂缝三维延伸模型和产量动态预测模型,其中裂缝三维延伸模型考虑了煤层、上下遮挡层之间的地应力和岩石力学参数变化的影响,产量动态预测模型考虑了煤层气先解吸扩散后渗流入井的产出机理。在此基础上研制了煤层气井三维压裂优化设计软件,并通过实例计算验证了其实用性和可靠性。     

基于扩展有限元的页岩水力压裂数值模拟

考虑裂缝内流体流动和周围岩石应力变形,建立了页岩人工裂缝扩展的数学模型,分别采用有限元和扩展有限元求解裂缝流场和岩石应力场,并通过Picard迭代方法耦合求解,计算结果与经典模型结果吻合,验证了模型正确性.在此基础上,分析了岩石弹性模量、Poisson(泊松)比和注入速度对裂缝几何形态的影响以及水力裂缝任意角度逼近天然裂缝扩展动态.结果表明:弹性模量和注入速度对裂缝形态具有重要影响,而Poisson比对裂缝形态影响较小;随着页岩脆性增高,压裂裂缝趋于"长窄型"扩展;地应力差和逼近角越大,水力裂缝越易贯穿天然裂缝;水力裂缝与天然裂缝相交处裂缝宽度存在相对较大的降低;扩展有限元方法避免了计算过程中的网格重构与网格加密,减少了计算量,该模型可以为页岩压裂设计提供理论指导.     

水平井多裂缝尖端应力干扰现象分析

致密砂岩储层具有低孔低渗的特征,水平井多裂缝压裂是致密砂岩储层油气增产的重要手段,合理预测裂缝扩展趋势是进行水力压裂开采的关键.为了准确认识水平井多裂缝压裂过程中尖端应力场变化,综合考虑地应力分布、井筒内压等因素,建立二维均质流固耦合有限元数值分析模型.模拟了致密砂岩储层不同裂缝半长、不同裂缝条数、不同裂缝间距及不同裂缝位置的应力场,进一步分析裂缝尖端应力干扰情况.结果表明,裂缝尖端附近存在明显的应力干扰现象,多裂缝同时压裂时,裂缝半长越长,裂缝条数越多,裂缝间距越小,应力干扰现象越明显.中间位置裂缝应力受附近裂缝的应力干扰,裂缝尖端应力集中值明显降低,不利于裂缝延伸和扩展,两侧裂缝尖端的应力集中有所增加.该研究深入认识水平井多裂缝压裂裂缝起裂和延伸机制,对制定压裂方案具有一定的指导意义.     

基于正交灰关联法的气藏水平井体积压裂影响因素研究北大核心

影响苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果的裂缝因素为裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距和缝宽.揭示裂缝参数对水平井段内多缝体积压裂效果的影响及影响程度的主次关系,优选合理压裂裂缝参数已成为必须解决的紧迫问题之一,它是制约水平井在苏里格致密砂岩气藏应用的技术瓶颈.针对苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果多衡量指标、多影响因素的特点,运用正交试验设计结合灰关联分析法对水平井段内多缝体积压裂效果的各个影响因素进行了分析.应用结果表明,正交灰关联分析法能给出各指标影响权重大小、因素影响主次顺序及最优方案,该方法避免了仅通过单一评价指标来进行决策的不科学性,可为压裂方案的优化设计和施工提供可靠理论依据.     

基于正交灰关联法的气藏水平井体积压裂影响因素研究

影响苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果的裂缝因素为裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距和缝宽.揭示裂缝参数对水平井段内多缝体积压裂效果的影响及影响程度的主次关系,优选合理压裂裂缝参数已成为必须解决的紧迫问题之一,它是制约水平井在苏里格致密砂岩气藏应用的技术瓶颈.针对苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果多衡量指标、多影响因素的特点,运用正交试验设计结合灰关联分析法对水平井段内多缝体积压裂效果的各个影响因素进行了分析.应用结果表明,正交灰关联分析法能给出各指标影响权重大小、因素影响主次顺序及最优方案,该方法避免了仅通过单一评价指标来进行决策的不科学性,可为压裂方案的优化设计和施工提供可靠理论依据.     

基于GMDH-SVR致密气开发过程参数优化

本文基于非常规油气的致密气开发流程图,利用K-means将4291口气井根据单位压降产气量聚为三类。通过改进GMDH算法对训练集和测试集样本规模比例的完备性和样本次序的随机性进行研究以增强算法鲁棒性。以单位压降产气量作为评价参数对三类气井开发效能主要相关的11个参数进行特征提取并统计各参数作为主成分的概率,选择累计概率80%及以上最少参数作为SVR模型的输入变量,单位压降产气量作为输出变量,选择RBF 作为核函数。分别使三类井各一个样本井的压裂参数上下浮动20%,应用SVR模型统计相应单位压降产气量变化范围是[-18.08%,13.42%]、[-2.34%,5.39%]、[-16.10%,15.21%],分析不同压裂参数组合对单位压降产气量的影响趋势,确定工程实践最优压裂参数,提高气井效能。     

基于声发射岩体压裂损伤演化特征研究

非常规油气储层体积压裂是油气开采的主要技术手段,准确地描述缝网压裂裂缝的演化规律是研究体积压裂的核心问题,运用声发射信号参数特征定义了岩体损伤变量,基于能量守恒原理,建立压裂岩体破裂与裂缝演化的折迭突变模型.通过选取吉林德惠菜园子页岩岩心开展了相关研究,理论计算与室内试验结果表明,岩体压裂具有突变破裂行为特征,理论计算结果与室内试验结果吻合较好.为后续裂缝演化研究奠定了科学基础.     

基于灰色关联法的水平井压裂参数优化研究

针对低渗透薄互砂岩油藏A油田C9区块水平井井区储层物性差、非均质性强、开发难度大等问题,为改善水平井井区开发效果、提高水平井单井产能,应用灰色关联法,结合数值模拟软件,分析影响压裂水平井产能的主要因素,开展水平井压裂参数优化研究,结果表明裂缝半长和裂缝间距是影响压裂水平井产能的主要因素,优选出水平井压裂方案:裂缝半长为150m,裂缝间距为40m,裂缝导流能力为50μm~2·cm;裂缝与水平段夹角为90°.应用灰色关联分析法明确水平井压裂效果的主控因素,为低渗透薄互砂岩油藏现场水平井压裂施工提供了思路和借鉴,具有一定的理论指导意义.     

低渗透非均质油藏单相渗流敏感系数

建立了在单相低速非达西渗流条件下反求低渗透油藏参数的敏感系数公式,给出了各类非均质油藏条件下压力关于渗透率和孔隙度的数值计算结果。认识到井底压力对井底附近的渗透率更敏感,启动压力梯度的存在,使生产井附近区域敏感系数变大。观测井敏感系数在两井连线区域受启动压力梯度影响很大。     

Phase-Field Modeling of Hydraulic Fracture

Hydraulically driven fracture has gained more and more research activity in the last few years, especially due to the growing interest of the petroleum industry. Key challenge for a powerful simulation of this scenario is an effective modeling and numerical implementation of the behavior of the solid skeleton and the fluid phase, the mechanical coupling between the two phases as well as the incorporation of the fracture process. Existing models for hydraulic fracturing can be found for example in [1], where the crack path is predetermined, or in [2] who use a phase field fracture model in an elastic framework, however without incorporating the fluid flow. In this work we propose a new compact model structure for the Biot-type fluid transport in porous media at finite strains based on only two constitutive functions, that is the free energy function ψ and a dissipation potential ϕ that includes the incorporation of an additional Poiseuille-type fluid flow in cracks. This formulation is coupled to a phase field approach for fracture and is fully variational in nature, as shown in [3]. In contrast to formulations with a sharp-crack discontinuity, the proposed regularized approach has the main advantage of a straight-forward modeling of complex crack patterns including branching. (© 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

缝洞型碳酸盐岩油藏注水驱油提高采收率研究

Y油田为缝洞型碳酸盐岩油藏,油藏复杂的地质特征决定了其开发模式有别于常规砂岩油藏.为了有效提高Y油田采收率,利用Eclipse数值模拟软件建立了地质模型,对水平井长度、射孔间距及酸压缝长等油藏产能影响因素与转注时机、注采比以及关井时间等注采参数进行了优化.结果认为:对于Y缝洞型碳酸盐岩油藏,水平井水平段长度为500m、射孔间距为20m或酸压规模为100m时,累计产油量可达到最大值;压力降至废弃压力时进行转注,可获得最大采收率;周期注采比等于1时,周期时效与累计增油量达到最大值;关井时间为8天时,采收率提高幅度最大.