各向异性油藏水平井多角度人工裂缝线性单元计算方法

考虑各向异性油藏渗透率张量的表征,利用Green函数和拉普拉斯变换建立裂缝流动的一维单元,裂缝的流量分布采用节点线性插值,裂缝内的流动处理为线性积分,耦合地层与人工裂缝的流动,建立有限导流裂缝井底压力的求解方法.结果表明:多裂缝压裂水平井存在压裂裂缝线性流、地层线性流、系统径向流3种流动形态,压裂裂缝条数越多,相同的生产时间,无因次井底压降越小;裂缝条数对流动影响明显.随着裂缝条数的增加,压降变化减小;裂缝长度和导流能力有相似的变化.人工裂缝与井筒角度越大,产能越大,当裂缝垂直于井筒时,产量最大;地层最大渗透率方向垂直于人工裂缝时产量最大,平行裂缝时产量最小.当人工裂缝垂直于井筒,并同时垂直于地层最大渗透率方向时,达到最大产量值.     

裂缝性应力敏感油藏流固耦合的数值模拟

以裂缝各向异性全张量渗透率动态耦合渗流模型为基础,建立三维三相裂缝各向异性特低渗透油藏流固耦合数学模型,并运用模块化显示耦合迭代求解建立流固耦合渗流数值模拟方法,编制耦合求解程序.研究表明:对于裂缝性油藏,随着油藏开采过程中压力的变化,岩石变形和储层介质的各向异性应变特性使开发过程中多组裂缝的变形程度不同,引起裂缝渗透率的非线性变化,进而使油藏裂缝渗透率张量主值发生旋转,改变液流方向、影响油藏开发效果.     

分形低渗透缝洞型油藏非线性渗流规律

引入分形理论,建立考虑低速非达西效应的分形三重介质缝洞型油藏数学模型,通过Laplace变换及Stehfest数值反演方法求出井底压力,借助Matlab编程绘制压力动态曲线,划分渗流阶段,分析渗流规律,进行非线性参数敏感性分析.最后结合实际算例,验证模型的正确性.结果表明：分形三重介质油藏渗流过程分为早期纯井储,过渡流,缝洞窜流,拟径向流,基质与溶洞、裂缝窜流及总体径向流6个渗流阶段;低速非达西效应对渗流的影响随时间的推移逐渐增大;启动压力梯度越大,总径向流阶段压力动态曲线上翘幅度越大;分形系数影响整个渗流过程,随着分形系数的增大,裂缝迂曲程度随之增大,致使渗流阻力增加,引起压力动态曲线整体上移幅度增大.     

各向异性渗透率油藏数值模拟

建立三维三相各向异性油藏渗流数值模拟模型并应用于油藏开发.模型包含完全各向异性渗透率张量,采用十九点有限差分格式和全隐式迭代方法求解.可以描述不同区域不同主方向的各向异性渗透率分布,准确计算各向异性油藏内流体运动过程、剩余油分布和压力分布.     

压敏三重介质油藏压力响应特征

建立由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成,并考虑溶洞渗透率随压降的增加呈指数减小的压敏三重介质油藏试井解释模型,采用隐式差分格式对考虑井筒储存和污染效应的情况进行了求解.研究表明:无因次渗透率模数导致压力及压力导数明显增大,窜流系数影响窜流阶段出现的早晚,弹性储容比影响压力导数曲线"凹陷"的宽度和深度,外边界条件的影响则和普通三重介质明显不同,表皮系数主要影响全部压力和压力导数早期的"凸起",而无因次渗透率模数则主要影响压力和压力导数的后期.     

不对称垂直裂缝压力动态特征

针对压裂过程中出现的不对称垂直裂缝问题,基于渗流力学原理,根据点源函数和Green函数基本理论建立三种不同外边界条件下不对称有限导流垂直裂缝试井解释数学模型.采用Laplace积分变换和Stehfest数值反演获得典型特征曲线.研究表明：典型特征曲线分为四个流动阶段,井储阶段、压力导数曲线斜率为1/4的双线性流阶段、压力导数曲线斜率为1/2的线性流阶段及0.5水平线的径向流阶段;不对称因子主要影响双线性流阶段结束的时间,不对称因子越大,双线性流阶段结束的越早;裂缝的导流能力越大,不对称因子对特征曲线的影响越不明显;不对称因子越大,裂缝流量分布越不对称.为不对称有限导流垂直裂缝的试井分析提供理论依据.     

分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井瞬态压力特征

基于分形理论和连续性假设,考虑页岩气吸附解吸、基质-裂缝窜流等机制,建立分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井试井解释模型,并通过拉氏变换、点源函数及压降叠加原理等方法得到模型的解.绘制无因次压力随时间变化的双对数曲线,研究分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力特征,分析分形指数、分形维数等参数对压力动态的影响.结果表明：分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力动态可划分为7个流动阶段;分形指数越大或分形维数越小,晚期径向流直线段的斜率越大;其它参数对水平井的压力动态也有一定的影响.     

考虑渗透率张量的非均质油藏有限元数值模拟方法

针对具有混合边界的非均质油藏,考虑全张量形式的渗透率,建立弹性微可压缩单相流体不稳定渗流问题的数学模型.根据变分原理,将压力微分方程的边值问题转化为泛函的极值问题,建立渗流模型的有限元方程.针对典型的均质和非均质渗流问题进行模拟计算,得到油藏内压力动态分布曲线,并分析曲线特征.研究表明,有限元法计算精度很高,适用于求解利用渗透率张量表征的非均质油藏渗流问题.为非均质油藏的开发和精细油藏数值模拟提供了理论依据.     

低渗透油藏压裂水平井井筒与油藏耦合的非稳态模型

推导低渗透各向异性油藏压裂水平井井筒与盒式油藏耦合的非稳态模型,并给出求解方法.模型考虑摩阻和加速度的影响,并可以使用不同类型的约束条件.实例计算表明,压裂水平井的流动可分为非稳态阶段和拟稳态阶段.在非稳态阶段,各条裂缝的产量相差不大,总产量随着裂缝条数的增加呈线性增加;在拟稳态阶段,两端裂缝产量高于中部裂缝的产量.受摩阻和加速度压降的影响,空间上位置对称的裂缝在流量上呈现不对称性.井筒内压力损失的存在将使水平井的产量降低,并使井筒内的压力分布不均匀.在最小井底流压的基础上固定流量时,裂缝条数越多,稳产期也越长.     

多段翼型位流的准确解

本文给出了求解多段翼型位流准确解的一种方法。采用求解拉普拉斯方程把多段翼型绕流区域变换成一个有限矩形域,然后把此矩形域变换成多个圆,从而通过求绕多个圆的准确位流解来求得绕多段翼型位流的准确解。本文提供的方法能广泛应用到任意外形的多段翼型位流计算。采用这种方法计算所得的位流压力分布与用其它方法求得的压力分布非常吻合。     

分形复合油藏非牛顿幂律流体不稳定渗流的数学模型

对不稳定渗流的数学模型进行了推导并建立了分形复合油藏不稳定渗流模型.在无限大地层、有界定压、有界封闭三种外边界条件下分别求出了它们在Laplace空间的解析解.对于两区的特殊情况,分析了井底压力动态特征和参数影响,制作了典型曲线.非牛顿幂律流体的幂律指数,分形参数均对典型曲线产生较大的影响,呈现出与牛顿流体和均质油藏明显不同的特征.这对于非均质油藏非牛顿流体的不稳定试井分析和研究非线性渗流特征都是十分重要的.     

分形油藏非牛顿幂律流体低速非达西不稳定渗流的组合数学模型

结合分形理论与渗流理论,对分形油藏非牛顿幂律流体低速非达西不稳定渗流的试井分析问题的数学模型进行了推导.该分形油藏模型由内域为非牛顿幂律流体低速非达西渗流,外域为非牛顿幂律流体达西渗流的同心圆域组成.在考虑井筒储存、表皮效应影响下,建立了该油藏的不稳定渗流有效井径组合数学模型,在3种外边界条件下求出了两个区域内压力在Laplace空间的解析解,应用Stehfest数值反演方法求得井底的无因次压力,分析了井底压力动态特征和参数影响.非牛顿幂律流体的幂律指数、分形参数均对典型曲线产生较大的影响,呈现出与牛顿流体和均质油藏明显不同的特征.这对非均质油藏非牛顿流体的不稳定试井分析及研究其非线性渗流特征均十分重要.     

薄油层SAGD开发蒸汽腔发育和生产指标预测

通过分析现场生产数据和数值模拟结果,将薄层稠油油藏蒸汽辅助重力驱油(SAGD)生产中蒸汽腔发育分为横向扩展和向下运移两个过程,并进行简化处理预测SAGD生产指标.联合质量守恒方程、能量守恒方程和周围地层散热模型得到一个描述蒸汽腔发育的综合表达式,该方程属于典型的第二类Volterra积分函数.通过拉普拉斯变换对Volterra积分函数进行半解析求解,最终得到不同时刻蒸汽腔发育状态.为验证模型的正确性,将模型的计算结果与CMG Stars的计算结果对比,整体误差小于5%.新模型可以方便简单地预测SAGD生产中蒸汽腔发育过程和生产动态指标,从而确定SAGD生产的极限油藏参数和合理的注采参数.     

Numerical investigation of a coupled moving boundary model of radial flow in low-permeable stress-sensitive reservoir with threshold pressure gradient

The threshold pressure gradient and formation stress-sensitive effect as the two prominent physical phenomena in the development of a low-permeable reservoir are both considered here for building a new coupled moving boundary model of radial flow in porous medium. Moreover, the wellbore storage and skin effect are both incorporated into the inner boundary conditions in the model. It is known that the new coupled moving boundary model has strong nonlinearity. A coordinate transformation based fully implicit finite difference method is adopted to obtain its numerical solutions. The involved coordinate transformation can equivalently transform the dynamic flow region for the moving boundary model into a fixed region as a unit circle, which is very convenient for the model computation by the finite difference method on fixed spatial grids. By comparing the numerical solution obtained from other different numerical method in the existing literature, its validity can be verified. Eventually, the effects of permeability modulus, threshold pressure gradient, wellbore storage coefficient, and skin factor on the transient wellbore pressure, the derivative, and the formation pressure distribution are analyzed respectively.     

考虑重力因素的断溶体储层“井-洞-缝”模型试井解释方法

顺北油田属于大型断裂构造运动形成的断溶体储层，纵向裂缝系统和垂向分布的溶洞是主要的储集体空间.本文提出溶洞中的压力变化是由流动和波动共同产生的，依此把能量守恒方程与试井理论相结合，建立考虑重力因素的断溶体储层试井解释方法.定义无量纲量，并对无量纲方程进行Laplace变换，得到Laplace空间上的井底压力.由Stehfest数值反演算法得到试井分析所需的图版曲线.对重力因素进行敏感性分析表明：重力因素只影响双对数曲线的末期，当重力因素很明显时，曲线特征类似于定压边界.对新疆油田的某井进行分析，解释了曲线后期下掉原因，并给出溶洞体积以及波动相关参数等，分析结果与生产实际情况相吻合.     

考虑变井筒存储的三重介质凝析气井压力动态分析

基于Xu & Lee的凝析气井试井分析数学模型,采用Hegeman提出的井筒相再分布压力的误差函数表达式,建立考虑变井筒存储的三重介质凝析气井试井解释数学模型.通过Laplace变换和Stehfest数值反演进行求解,绘制其压力及压力导数曲线,并分析研究井筒相再分布压力系数等对压力和压力导数动态的影响.     

页岩气藏渗流机理及压力动态分析

针对页岩气藏的特点,分析国内外对解吸、扩散等数学描述方法,建立三种机理作用下的渗流数学模型:①考虑有机基质表面解吸,解吸气和游离气共同窜流的数学模型;②考虑有机基质解吸和扩散的数学模型;③考虑有机基质中的气体解吸、扩散,以及无机基质中气体窜流综合作用的数学模型.运用点源函数方法,得到模型的基本点源解,对点源解作积分变换得到垂直压裂井、压裂水平井两种开采方式下的地层压力解,绘制出三种机理影响下的压力动态曲线,并从渗流机理上分析曲线特征以及不同曲线存在差异的原因.