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。      

油气分离器内气液两相流的数值模拟

用DPM模型对油气分离器内的气液两相流流场进行了数值模拟。对计算结果分析发现,除了离心力作用可以增强分离效果外,气流在壁面上的碰撞过程对提高分离效果也具有重要作用。据此提出的改型设计方案在工程试验中获得了更高的分离效率,证明本文数值模拟所用的计算模型能够满足此类计算的要求,计算后的机理分析也反映了流动的本质。     

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.      

气液两相瞬变流的流固耦合模型研究

传统的气液两相流瞬态分析和管道动力响应计算是分开的，存在一定的缺陷．针对石油工业中常见的多相混输问题，介绍了常见的气液两相流瞬态模型和流固之间存在的耦合机理，在不作薄壁管假设的前提下推导出了气液两相瞬变流的流固耦合模型．与现有相似模型的对比分析表明，这一模型比较全面地考虑了流体和管道的特性以及不同的耦合形式，可以适应实验和／或仿真研究的需要．     

气液两相流理论与气幕降噪

气液两相流是广泛存在于工业过程中的复杂现象。本文将就气液两相流的理论、声学特性等方面进行综述,并对其在降噪方面的应用前景进行展望。     

低渗油层压裂水平井两相流研究

依据压裂水平井不同流动区域的流动规律, 将压裂水平井的渗流分为裂缝中的高速非达西流动区、裂缝控制影响的椭圆渗流区、远离裂缝的基质非达西渗流区, 考虑启动压力梯度的影响, 对压裂水平井两相渗流进行了分析, 得到了低渗透油层压裂水平井的产量公式. 研究结果表明, 裂缝的导流能力越大, 压裂水平井的产量越高. 但随着开采时间的增加, 其产量递减幅度越大; 压裂裂缝长度越小, 压裂水平井的初始产量越高. 但随着生产时间的推移, 压裂裂缝的长度越大, 产量的递减幅度越小; 中间裂缝长, 两翼裂缝短的情况下, 压裂水平井的产量最高.     

煤层气井气水两相分布不稳定试井模型

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.     

节水水嘴起泡器气液两相流数值模拟

为了研究节水水嘴起泡器内部两相流的流动规律,采用Fluent软件对其内部流场进行数值模拟.根据起泡器内部流场的流动特性,采用欧拉两相流模型以及RNG(re—normalization group)κ-ε湍流模型,分析起泡器出口截面气液两相体积分数和速度的分布特点.结果表明:增大入口水流速度可以加快分散出口截面气液两相的分布,缩短流体流动的稳定时间;整流网具有分散流体,降低流速的作用;错开整流网相邻层之间的网格可以改善出口截面的液相分布;本模型中整流网采用三层网格达到较好的出水效果.     

微重力气/液两相泡状流的摩擦压降

针对微重力条件下气／液两相泡状流动特征,建立了其摩擦压降的半理论模型：ｆＴＰ＝ＡＲｅ＾－１ＴＰ,并利用献报道的微重力实验数据,确定了模型参数Ａ的数值。     

气液两相流压力波传播速度研究

将双流体模型用于绝热无相的管道气液两相流,依据小扰动线化分析原理,导出了压力波波数Ｋ方程通过对不同空隙率下肉体上压力波小随角频率变化的计算,研究了虚拟质量力和狭义相间阻力对压力波波速及其人色散性的影响。对泡状流和弹状流压力波波速的计算结果与前人的测量结果作了比较,两者符合良好。     

TWO－PHASE FLOW FOR A HORIZONTAL WELL PENETRATING A NATURALLY FRACTURED RESERVOIR WITH EDGE WATER INJECTION

ＴＷＯ－ＰＨＡＳＥＦＬＯＷＦＯＲＡＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬＷＥＬＬＰＥＮＥＴＲＡＴＩＮＧＡＮＡＴＵＲＡＬＬＹＦＲＡＣＴＵＲＥＤＲＥＳＥＲＶＯＩＲＷＩＴＨＥＤＧＥＷＡＴＥＲＩＮＪＥＣＴＩＯＮＧｕｏＤａｌｉ（郭大立）ＬｉｕＣｉｑｕｎ（刘慈群）（Ｒｅｃｅｉｖｃ...     

TWO－PHASE FLOW FOR A HORIZONTAL WELL PENETRATING A NATURALLY FRACTURED RESERVOIR WITH EDGE WATER INJECTION

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考虑多重运移机制耦合页岩气藏压裂水平井数值模拟

页岩作为典型的微纳尺度多孔介质,游离气与吸附气共存,传统的达西定律已无法准确描述气体在页岩微纳尺度的运移规律.基于双重介质模型和离散裂缝模型构建页岩气藏分段压裂水平井模型,其中基岩中考虑气体的黏性流、Knudsen 扩散以及气体在基岩孔隙表面的吸附解吸,吸附采用Langmuir等温吸附方程;裂缝中考虑黏性流和Knudsen扩散,在此基础上建立基岩-裂缝双重介质压裂水平井数学模型并采用有限元方法对模型进行求解.结果表明,基岩固有渗透率越小,表面扩散和Knudsen扩散的影响越大,反之则越小;人工裂缝的性质包括条数、开度、半长以及间距,主要影响压裂水平井生产早期,随着人工裂缝参数值的增加,压裂水平井产能增加,累产气量也越大.其次,页岩气藏压裂诱导缝和天然裂缝的发育程度对页岩气藏的产能有很大的影响,水平井周围只有人工裂缝,周围天然裂缝不开启或不发育时,页岩气藏的水平井的产能较低.      

页岩气致密储层渗流模型及压裂直井产能分析

页岩气储层中存在大量的纳微米孔隙,其中气体的流动规律不同于常规气藏. 文章考虑克努森扩散及解吸作用的影响,建立页岩气稳态条件下产能公式,利用渗流阻力法得到了页岩气储层压裂直井产能方程.结合生产实例,进行了数值模拟计算. 结果表明：当裂缝导流能力达到0.12μm2·cm 后,产气量增幅减小,由此对裂缝导流能力进行优化. 游离气产量占总产气量的85%～90%,游离气对总产气量贡献较大. 该模型为页岩气产能预测及开发指标优化提供了理论依据.     

考虑裂缝井表皮因子非均匀分布的压力数值试井分析

在对非常规储层的压裂井进行压力试井分析时,裂缝表皮因子通常考虑为单一定值,而由于压裂措施的复杂性,其裂缝周围区域的污染程度并非均匀单一,进而导致地层压力分布规律十分复杂。因此,为了准确地描述裂缝非均匀分布的污染区域,从裂缝表皮因子定义的角度出发,确定了非均匀分布的裂缝表皮因子公式,建立了对应的数值模型进行求解计算,并考虑不同表皮分布规律研究了压力试井曲线及压力场的变化规律。研究结果表明：裂缝表皮因子中心大两边小分布规律下,压力试井曲线过渡段凸起高度更高,线性流段持续时间变短,压降主要集中于裂缝根部位置;裂缝中心小两边大分布规律下,压力试井曲线过渡段凸起高度更低,径向流出现时间早,压降主要集中于裂缝中心位置。通过现场实例对比计算,进一步验证了模型的实用性,可为裂缝井的裂缝污染评价及压力分布评价提供一种新的应用方法,对非常规油气井的产能评价与认识有重要意义。

     

水平井砾石充填数值模拟研究进展

综述了水平井数值模拟研究的最新进展,内容包括：水平井砾石充填机理及技术难题、充填过程中平衡砂床高度、临界流速的计算模型,描述了筛管/井筒环空砂浆流动、冲管/筛管环空纯携砂液流动以及它们之间流体的交换和向地层的滤失过程. 重点介绍了$\alpha$波充填过程中流动数学模型的研究现状及影响水平井砾石充填的各个因素和存在的问题.