压裂井的三维精细表征与单井模拟分析

目前压裂直井或压裂水平井的单井模拟主要是基于二维或拟三维网格进行表征,但这2类网格无法精细表征裂缝、井筒的三维空间形态。为此,提出利用计算机辅助设计(CAD)技术来进行压裂井的三维几何建模方法,形成了3D精细半结构网格剖分方法和流程,以及高效数值求解方法,将该方法应用于现场一口压裂直井,并对其进行了模拟分析。分析结果表明:所构建的3D压裂直井、压裂水平井的内边界井模型,简化和统一了不同压裂井模型的井产量计算方程,该方法同样适用于更复杂的3D定向压裂井的井产量计算;水力裂缝的几何形态、尺寸和小层物性是空间压力分布的重要影响因素。所得结论可为提高复杂压裂井的三维精细表征能力和单井模拟精度提供技术支撑。

苏东南区致密气压裂井EUR评价方法研究

单井最终可采储层(Estimated Ultimate Reserve,EUR)评价是致密油气藏动态分析的重要工作,对气井合理产量制定、井网的部署和调整具有重要意义。在现有单井EUR评价方法适用性分析的基础上,筛选出了适用于致密砂岩气藏压裂井EUR评价方法。基于苏东南区实例井分析了不同方法在气井不同生产阶段的适用性。研究结果表明:苏东南区致密砂岩气藏单井EUR评价时,生产早期推荐产量不稳定分析法,生产中期推荐产量不稳定分析法、物质平衡法,生产后期推荐产量不稳定分析法、产量递减分析法。

聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析方法

基于两相渗流理论,考虑聚合物的剪切变稀、剪切增稠、对流、扩散、吸附滞留、不可及孔隙体积和有效渗透率下降的综合影响,建立了聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析模型。采用有限体积差分和牛顿迭代方法对模型进行求解,分析了裂缝导流系数、注入聚合物质量浓度、地层初始聚合物质量浓度和含水饱和度对压裂井试井典型曲线的影响规律。结果表明:裂缝导流系数增加,压力传导加快,压降减小,过渡流段压力曲线下移,双线性流段的持续时间更短,线性流段出现更早,且线性流持续时间更长。注入聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增大,压力传播损耗增加,压力和压力导数上移,双线性流段缩短。地层初始聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增加,井筒储集段后的压力曲线整体上移。地层含水饱和度增加,水相相对渗透率变大,油相相对渗透率减小,油水两相总流度增加,压力传播损耗减小,井筒储集段后的压力曲线整体下移。模型退化后计算结果和商业试井软件计算结果对比及实测试井资料验证了新模型的可靠性、实用性。

铁法煤田压裂井现状以及产气能力分析

基于铁法煤田煤层的赋存特点,较详细地阐述了大兴井田压裂井运行现状,对现有产气井、暂停排采井、近年来的产气状况通过数据分析进行了相应的总结。并对未来几年压裂井产气能力进行了分析,对计划恢复排采的压裂井设计了排采方案。

北美页岩气水平井压裂井间干扰研究现状与启示

多簇布缝加砂压裂、缩短井间距、钻加密井等技术可有效提高页岩气经济开发效益,但同时也增加了水平井压裂时发生井间干扰的几率,从而影响母井、子井的产量,甚至损害井筒的完整性。为缓解川南地区页岩气开发时频发的井间干扰情况,促进规模效益开发,亟须参考借鉴北美井间干扰研究成果。为此,在系统梳理北美页岩气水平井井间干扰机制及干扰形式、诱发井间干扰的地质因素和工程因素的基础上,总结了井间干扰识别技术和预测技术、井间干扰缓解与治理措施,最后结合北美经验和川南地区页岩气特点,从干扰模式、干扰因素、风险识别与治理等方面开展了对比分析。研究结果表明:①加强天然裂缝预测技术攻关,根据天然裂缝发育情况优化井位部署设计,在天然裂缝井段强化差异化压裂参数设计;②优化开发部署设计,尽量确保同一开发单元内的井同步投产,避免因邻井先期投产压力降低进而导致井间干扰情况出现;③需要根据区内地质、工程等特征,建立不同工况下的井间干扰评价指标;④强化开展不同井间距、平台距、施工参数现场试验;⑤加强母井井间干扰复产工艺试验,探索形成有效的排采工艺,以提高排液效果,确保老井尽快复产。结论认为,借鉴北美的井间干扰研究进展和生产经验,结合川南地区页岩气自身的地质、工程条件制订差异化应对措施,对该区页岩气开发政策的制订和工艺技术的优化提供了有益的借鉴。

低渗透油藏压裂井动态预测的有限元方法

以往动态预测研究在任意方位裂缝井的产能预测、裂缝三维支撑形态的模拟、启动压力的影响、裂缝内相对渗透率曲线的影响、不规则油藏边界的刻画、非水平非等厚油藏模型的精确模型计算以及非恒定裂缝导流能力的影响等方面存在一些不足 ,利用等参有限元方法可加以研究和改进。建立了统一的油藏—裂缝系统渗流模型 ,在空间上用有限元法进行离散 ,在时间上用稳定性好的向后差分格式进行离散。用IMPIS方法和预处理共扼梯度法求解离散后的压力方程和含水饱和度方程。在此基础上 ,用VisualBasicforWindows编程语言进行了数值计算 ,并与“黑油模型”进行了对比验证。实例研究结果表明 ,文中的研究方法可行 ,计算结果稳定可靠 ,可用于指导实际工作。

裂缝性油藏压裂井产能数值模拟模型研究与应用

研究的裂缝性油藏渗流介质包括人工压裂裂缝和天然微裂缝、大裂缝及基质,将大裂缝与基质的物质交换在微裂缝系统中加以描述,建立了含大裂缝的多重介质渗流数学模型,研制了裂缝性油藏压裂后生产动态模拟器,结合塔里木盆地塔河奥陶系裂缝性油藏参数,综合研究了天然裂缝、人工裂缝对压裂后产能的影响。研究表明:天然裂缝渗透率是影响压裂后产能的重要因素之一;人工裂缝的导流能力随生产时间递减对压裂后产量有重大影响。压裂可能导致天然裂缝污染,应采用低伤害压裂液体系,最大限度地减小对天然裂缝的伤害;增加人工裂缝长度可以改善流体沿裂缝向井底的流动性能,但随着压裂液滤失量的增大对天然裂缝的污染会加重、加深,应确定合理的压裂施工规模以获得合理的裂缝长度,避免导致裂缝长度增加而产量下降。裂缝系统连通差、渗透率较低的油藏,实施压裂也难以获得理想的增产效果;含有大裂缝的井压后产量明显高于不含大裂缝的井,但易形成水窜,可导致油井压裂后含水上升较快。

页岩气藏压裂井产能评价及分析

页岩气储存在自生自储的纳米级孔隙中,压裂成为页岩气开发的重要技术。在考虑了多尺度非达西渗流机理的基础上,建立了多种流态多尺度渗流模型,求出考虑有限裂缝流动的页岩气藏压裂井稳态产能方程,在该模型中充分考虑了孔隙尺寸对Knudsen扩散系数的影响,并探索了滑脱现象、Knudsen扩散系数DK、渗透率K、裂缝半长Lf、裂缝穿透比Lf/Re与裂缝流动能力Kf·Wf对压裂井产能的影响规律。研究结果表明,渗透率修正因子ξ对产能的影响较大,以多尺度渗流模型确定的页岩气压裂井产能与实际生产数据非常稳合。当井底流压<15 MPa时,滑脱效应对压裂井产能的影响开始增强,并且随着滑脱因子增加,压裂井的产能随之增加;岩芯渗透率越低,Knudsen扩散系数DK和滑脱效应对产能影响越大。

低渗透油藏压裂井产能分析

建立并求解了考虑启动压力梯度影响的有限导流垂直裂缝井不稳定渗流的数学模型,绘制并分析了产能动态典型曲线。分析结果表明,随着生产时间增长,启动压力梯度对产量影响显著,启动压力梯度越大,井的产量下降得就越快。裂缝导流能力和表皮效应均对压裂井初期产能影响显著。导流能力越大,压裂井的产量就越高。随着裂缝导流能力的增加,井的增产幅度不断降低。表皮效应越严重,裂缝井的产量就越低。这对深入认识低渗透油藏有限导流垂直裂缝井的生产动态具有重要意义。

考虑启动压力和二次梯度的压裂井稳态渗流模型

从质量守恒原理出发,推导了考虑启动压力梯度和二次压力梯度非线性单向渗流微分方程。并通过变量代换,将渗流方程线性化,获得单向稳定渗流模型的解析解。再利用保角变换将压裂井复杂的平面流动转化为简单的单向流动,最终获得考虑启动压力梯度和二次压力梯度的压裂井产量公式。通过对比分析可知:只考虑启动压力梯度或二次梯度项所得产能公式都是文中公式的特例;忽略二次梯度项将使计算所得产能偏低,忽略启动梯度项将使计算所得产能偏高,且误差随二次梯度项系数和启动压力梯度的增大而增大。

模糊分析方法优选压裂井层

油气井压裂酸化后要获得好的增产效果,首先要选取最适合进行增产措施改造的井。传统的选井方法主要依靠经验或生产需求来选择施工井层,具有一定的主观性、盲目性和风险性。影响一口井压裂酸化效果的因素包括地质静态、开发动态及压裂施工等多方面因素,从理论上讲,各因素在不同的层次上对压裂酸化效果起着不同的作用,且各影响因素本身具有模糊性,这些因素很难用常规方法量化研究。文章应用现代数学手段:模糊数学和系统工程层次分析原理,综合考虑影响选井选层因素的复杂性和不均衡性,将各因素按其在不同层次上对事物的影响程度分类,然后确定各因素最终的权重,形成了一种压裂酸化选井选层的模糊分析方法。应用所研究的方法对某气田的6口井进行了实例计算,优选出了最适合压裂措施的井。实例计算表明该方法计算结果正确,符合现场施工实际;计算简单、方便,具有一定的现场实用价值。

特低渗透油藏压裂井产能分析

根据特低渗油藏渗流特征,应用非线性渗流连续模型,推导了考虑压裂稳态渗流的产能计算公式。对以该模型和其他渗流模型为基础得到的稳态渗流的计算结果进行了比较,不同模型计算结果差别显著,并且分析了非线性渗流段和裂缝半缝长对产能的影响。在研究低渗油藏渗流规律和指导开发低渗油藏的生产实践中,须考虑非线性渗流的影响。

基于低速非线性渗流新模型的垂直压裂井产能计算

低渗透储层往往通过水力压裂提高单井产能,垂直压裂井产能的评价对低渗透油田开发尤为重要。基于低速非线性渗流新模型,建立了低渗透无限导流能力和有限导流能力垂直压裂井产能公式,并与基于达西模型和拟启动压力梯度模型的垂直压裂井产能模型进行了对比分析。结果表明:3个模型所预测的产能仅在驱替压差非常小时有区别,其中达西模型预测的产能最高,低速非线性渗流新模型次之,拟启动压力梯度模型最小;随着驱替压力的增大,3个模型预测的产能几乎一样。为了便于工程应用,用等效直井产能表示有限导流能力裂缝的产能,结果表明,等效直井井径随无因次裂缝导流能力的增大而增大,随无因次泄油半径的增大而减小。

低渗透油藏压裂井生产动态分析

基于低渗透油藏非达西渗流理论,考虑基质拟启动压力梯度、压敏效应和裂缝变导流能力,并认为水力压裂裂缝为有限导流能力裂缝,建立了低渗透油藏压裂井的不稳定渗流模型。通过COMSOL有限元软件模拟压裂井的生产动态分析发现,启动压力梯度和压敏效应存在,会明显降低压力井产能。裂缝的变导流能力在时间越长时,对产能和近井压力分布影响越大。该研究对认识低渗透油藏有限导流垂直压裂井的生产动态有积极意义。

用综合评判方法优选压裂井层

采用模糊综合评判方法 ,全面考虑了影响压裂效果的多种因素 ,求解了压裂过程中的选井选层问题。针对各种影响因素 ,在大量数理统计和理论求解的基础上 ,给出了可靠的权重和等级划分 ,建立了相应的数学模型和求解模型 ,对油井 (层 )是否可采取压裂措施作出定量判断。经用文南油田实际数据进行计算验证 ,该方法实用可行。

页岩气无限导流压裂井压力动态分析

我国页岩气可采资源量巨大,但页岩气藏大多数井的自然产能很低或无自然产能,开发过程中要实施储层压裂改造才具备生产能力。为此,在常规气藏压裂研究的基础上,针对页岩气产出过程中的降压、解析、扩散、渗流等特点,从页岩气渗流机理入手,以点源函数方法为基础,应用菲克拟稳态扩散模型,研究了页岩气在基质和裂缝中的单相流动,建立了页岩气藏无限导流压裂井评价模型,讨论了吸附系数、裂缝储容系数和窜流系数等参数对压力动态的影响,分析了页岩气藏压裂井动态特征及部分参数估计方法,解决了无法确定页岩气藏动态参数的难题,首次绘制了页岩气藏压裂井典型曲线。研究成果可为页岩气藏的合理高效开发提供技术支持。

有限导流垂直压裂井混合遗传自动试井分析

在低渗透油气藏中 ,压裂是油气田增产的主要措施之一 ,对于压裂后的试井评价 ,是压后评估的重要内容。应用了源函数得到的有限导流压裂井的线源模型 ,同时考虑到裂缝壁面表皮系数Sf因素的影响 ,所以 ,论文建立了地层渗流和井筒流动的完整模型 ,并且应用边界元方法进行了模型求解 ;针对压裂井的模型参数多、解释困难这一特点 ,应用了混合遗传优化进行自动解释 。

低渗透应力敏感气藏压裂井产能分析

应用保角变换原理,将平面垂直裂缝气井的渗流问题转化为易于求解的一维带状渗流问题。基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑启动压力梯度和渗透率应力敏感性的影响,推导得到低渗透应力敏感气藏中垂直裂缝井的产能公式,并简化得到低压、高压条件下的产量公式。用现场数据对公式进行验证,并绘制分析了理论产能曲线。结果表明:启动压力梯度和应力敏感性会影响压裂井的产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度或者应力敏感性的增加而降低;当气井高产时,必须考虑非达西渗流效应。

裂缝变缝宽形态对压裂井长期产能的影响

基于流体扩散理论和势叠加原理,采用半解析方法研究盒形封闭边界下垂直裂缝压裂井的油藏渗流和裂缝流动过程并建立相应数学模型,对压裂井的不稳定产能进行预测,并对裂缝非均匀流入剖面进行模拟。结果表明:生产初期,流入量集中于近井筒附近的裂缝,进入拟稳态阶段后流入量集中于裂缝趾部;裂缝沿缝长变窄的形态在生产初期不影响产能,由于流体流入裂缝的位置向裂缝趾部集中,裂缝趾部越窄,产量越低;拟稳态阶段时,等缝宽与变缝宽裂缝间的累积产量差距加大,产量差距主要集中于裂缝后1/3区域,该区域贡献了裂缝约一半的累积产量。加宽裂缝趾部缝宽能提高和保持压裂井在拟稳态阶段的产量,对压裂井的稳产、高产具有意义。

灰色综合评判法优选压裂井

介绍了灰色综合评价的数学模型,并利用灰色关联分析法确定各被选方案的重要程度,进而确定最优方案。选取合适的井进行压裂是获得良好经济效果的基础条件,目前油田主要依靠专家经验来选择压裂井层,具有一定的盲目性。而影响压裂效果的因素主要分为地质因素、施工因素以及其它人为因素,关系复杂且呈非线性。文章主要考虑地质因素的影响,利用层次分析法确定各因素的权重,同时结合灰色关联法计算各候选井与最优井的关联度,最后通过对比排序优选适合压裂的候选井。运用此方法对江汉油田黄场区块7口井进行优选,与现场结果吻合,从而证实了该方法的有效性,为现场选井提供了理论基础。