井筒沥青质沉积位置预测方法

为了预防和控制井筒沥青质沉积,基于垂直井筒实际井身结构,考虑了油管、环空、套管、水泥环稳定传热以及地层段非稳定传热对井筒总传热系数的影响,结合能量守恒方程、热力学基本方程建立了井筒油气水三相流动压力模型、温度梯度模型。同时利用SRK Peneloux方程预测沥青质沉淀趋势,以塔里木盆地哈XX井为例分别计算了生产井的温度剖面、压力剖面以及沥青质沉积位置,并分析了油压、产油量、含水率以及井口温度对井筒沥青质沉积位置的影响。研究结果表明:新模型计算的温度、压力平均相对误差分别为1.14%和1.68%;井筒中沥青质沉积最厚位置随着油压、产油量的增加、含水率以及井口温度的降低而向井口移动;对比发现,油压对井筒沥青质沉积位置影响最大,因此建议通过调整井口油压来预防沥青质沉积。研究成果对预防井筒沥青质沉积具有指导意义。

基于DPM模型的水平井水平段沥青质颗粒运移规律数值模拟研究

针对沥青质颗粒在水平井井筒的沉积问题,本研究采用Fluent中的DPM模块追踪沥青质颗粒在油管中的运动轨迹,采用realizable k-e模型对尺寸为10~100μm的沥青质颗粒在水平井筒内壁的沉积进行了研究。分析了重力、Saffman力以及阻力作用下,黏度、颗粒尺寸以及流速对沥青质颗粒沉积速率的影响。CFD模拟结果表明:(1)层流阶段,沉积速率随着黏度的增大而减小,这主要是因为层流阶段,流体流动较平稳,使得管壁附近速度梯度减小,Saffman升力降低引起的,而在湍流阶段,当黏度从0.001 2 Pa·s增加至0.012 Pa·s时,沥青质沉积速率会缓慢增加;当黏度从0.012 Pa·s增加至0.053 Pa·s,沉积速率和沉积百分数会随之下降;(2)当颗粒直径为10~100μm时,沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率会随着流速的增加而减小;(3)当速度为0.3~2 m/s时,沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率随着颗粒直径的增大而增大。研究结果为水平井井筒中的沥青沉积行为指明了方向,认为合理控制井筒中流体速度、黏度和颗粒直径可作为去除井筒沥青质沉积的有效手段。

储层裂缝识别和预测方法

针对裂缝性储层并没有一套完整的表征技术方法，但在储层裂缝识别和预测方面取得了很大进步，特别是地球物理方法的发展，包括先进的测井系列应用、地震资料的应用、裂缝数学方法的介入及计算机三维建模技术的应用等。储层裂缝研究方法通常包括露头、岩心、地球物理、数值模拟、裂缝储层地质建模和钻井（油藏）动态分析方法等。裂缝性储层研究的关键，就是在井筒附近储层裂缝描述的基础上，利用各种技术方法确定储层成因机制和分布规律，并预测未知区裂缝的分布及其定量化描述。其研究方法可归纳为3个方面：裂缝描述，裂缝探测，裂缝预测。裂缝预测分为定性预测和定量预测，定性预测主要是通过裂缝形成的控制和影响因素分析和认识裂缝的分布规律来预测裂缝的发育程度，定量预测是在确定裂缝的成因机制和分布规律的基础上，根据岩石的破裂理论，用量化的参数来预测裂缝的发育程度。

异常高压气藏应力敏感性研究

克拉2异常高压气藏是目前我国探明的最大整装干气气藏,属于异常高压气藏。对于这种具有极高异常压力的气藏,在衰竭式开采过程中,地层压力逐渐下降,作用在岩石颗粒上的有效应力增加。这种效应有可能产生岩石形变,产生应力敏感,使得岩石物性参数孔隙度、渗透率减小,从而影响到气藏流体的流动动态及气井产能,给高效、合理地开发带来许多困难和问题。为此,设计模拟地层条件下储层应力敏感的试验流程与试验方法,以克拉2异常高压气藏的砂岩岩芯为试验对象,进行不同有效应力下储层物性应力敏感性试验以及应力敏感岩芯往复试验研究。试验结果表明,初始渗透率越低,则应力敏感性越强,孔隙度对有效应力的敏感性低于渗透率的应力敏感性。同时,通过三轴高温、高压岩石变形与渗透试验仪得到岩石典型的全应力–应变曲线,定量描述地层压力降低后,岩石出现永久塑性变形的特征,这是储层物性产生应力敏感性的原因。这些研究对该气藏合理开发是非常必要的,对气藏动态储量的计算、产能评价及合理生产工作制度的确定具有重要意义。

牙哈5凝析气藏开发方式优化

凝析气藏作为一种特殊的油气藏类型,由于特殊的流体相态特征决定了其开发难度要比一般油气藏复杂得多,开发中不仅要考虑天然气的采出程度,而且还要兼顾凝析油的采出程度。牙哈5气藏为富含凝析油气藏,通过组分数值模拟对不同的开采方式进行对比,得出采用衰竭、注水和注气3种开采方式的开发效果。注水和注气是为了保持地层压力,防止凝析油在地层内大量析出,从而提高凝析油的采收率。对比研究表明,注水和注气开采牙哈5凝析气田要优于衰竭式开采。对注水和注气两种开采方式而言,由于牙哈5气田储层自身的特点,在提高凝析油采出程度方面注气开采方式又要优于注水开采方式。预测结果表明,采用大井距注气开发方式对于延缓气窜可以起到一定作用,从而有利于提高注气效率,增加凝析油采出程度。

螺旋布孔射孔对套管强度的影响

射孔是造成套管损坏的重要原因之一,建立了射孔套管的有限元力学模型,采用弹塑性有限元法,分别对螺旋布孔射孔套管采用不同的射孔孔径、射孔密度和射孔相位给套管强度造成的影响进行了模拟和分析。分析了不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数的变化规律。结果表明,射孔后套管的极限承载能力均有不同程度的下降,下降幅度与射孔密度有关,射孔后套管内的应力随射孔孔径、射孔密度和射孔相位的增加而增大,并使套管的抗拉、抗压强度降低。因此,在套管柱设计时应该考虑射孔的影响。最后,通过对几种布孔方案进行对比分析,找出了射孔套管的优选布孔方案。为射孔完井优选设计提供了合理的模型,为射孔段套管柱的合理设计提供了承载能力计算的可靠依据。

流固耦合问题及研究进展

传统的渗流理论一般假设流体流动的多孔介质骨架是完全刚性的，即在孔隙流体压力变化过程中，固体骨架不产生任何弹性或塑性变形，这时可将渗流作为非耦合问题来研究。这种简化虽然可以得到问题的近似解，但存在许多缺陷，而且也不切合生产实际。比如：在油田开采过程中，孔隙流体压力会逐渐降低，将导致储层内有效应力的变化，使储层产生变形。近年来，流固耦合问题越来越受到人们的重视，这方面的研究涉及许多领域。该文介绍了有关工程涉及到的流固耦合问题，重点针对油、气开采问题，介绍了储层流固耦合渗流的特点及研究方法和理论进展，包括单相。

特低渗透断块油藏井网优化

通过海拉尔盆地贝中次凹南一段I油组的地质、试采、开发特征的综合分析研究，主力开发层系I油组属于特低渗透断块油藏，裂缝不发育，并建立南一段地质模型。对研究工区内探井、评价井各种资料数据统计分析，在考虑启动压力梯度条件下进行相关油藏工程计算，同时参考国内低渗透油田井网部署资料，综合油藏数值模拟方法得到南一段I油组井网优化部署研究结果：矩形反九点，排距井距150m×250m。综合南一段I油组地质、开发现状特征，部署56口开发井，应用地质模型合理粗化数据体进行油藏数值模拟，实现15年开发指标预测，为油藏的合理开发投产起到一定借鉴和指导意义。

储层相对渗透率评价方法

确定相对渗透率的方法有实验法(稳态法和非稳态法)、毛管压力法和矿场资料计算法等。对储层渗透率的处理,先由实验得到各块岩心的相对渗透率曲线,然后对曲线归一化再应用于油藏开发设计,归一化的曲线可更准确地反映特定储层的流体渗流特征。相渗曲线大致可以分为5类:水相上凹型(标准型)、水相直线型(直线型)、水相下凹型(弓型)、水相上凸型(驼峰型)、水相靠椅型(直线型和弓型的过渡型),每种曲线对应储集层储集渗流特性不同。相对渗透率曲线是油藏开发中重要资料之一,充分认识油水相对渗透率的确定方法、曲线形态分类、形态变化的影响因素以及相对渗透率曲线的实际应用,对油藏更合理开发具有重要指导意义。

油藏多相渗流的面向对象有限元程序设计

近年来,面向对象的编程技术越来越受到人们的重视,并用来解决和模拟各种物理问题和工程问题,特别是在有限元方法编程和模拟中得到了广泛地应用。介绍了面向对象的程序设计方法和它与有限元程序相结合的原理和优点。在此基础上提出了面向对象有限元方法在油藏多相渗流中的应用实例,并按照面向对象的程序设计方法,基于Windows XP平台采用Visual C++.NET语言,建立了有关描述多相渗流的有限元模型的类,给出了类的描述和它的实现方法。建立的相关类及其实现方法主要包括处理矩阵计算的类、节点类、单元类、材料类、形函数类等。据此编制了油藏多相渗流的有限元分析的数值计算程序,并给出了一个数值实例。

储层流固耦合的数学模型及其有限元方程

利用有限元方法，建立了一个描述可变形饱和储层中流体流动的数值模型。该模型由一组完全耦合的控制方程组成，包括岩石骨架的平衡方程和流体在多孔介质中流动的连续性方程，模型中采用了基于Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服面的弹塑性本构关系。利用有限元方法得到了控制方程中未知的位移和流体压力在几何域上的耦合解。用全隐式数值格式对上述方程在时间域上进行求解，得到了完全耦合的有限元离散方程，并研究了该数值模型的稳定条件。该模型在石油工程中有广泛的应用，为可变形饱和油藏流固耦合渗流的数值模拟奠定了理论基础。

基于人工神经网络的凝析气藏动态预测

常规的动态预测方法因适应的开发阶段和范围不同,在应用过程中有其局限性。BP人工网络则能克服这些缺点,不仅能描述油田开发的整个过程,而且还可以考虑单一变量和多变量影响因素,把能影响动态预测指标的各种因素自行组织起来,加以训练和学习,建立起广义的、精确的动态预侧模型。针对凝析气藏的开发,提出一种基于BP人工神经网络的凝析气藏产油量和产气量的动态预报方法,该方法对气藏开发过程的时变性和各种随机干扰因素具有自适应性。基于BP人工神经网络的模型,设计了BP网络算法的计算机实现的流程。在W indows XP环境下,采用面向对象的编程方法,以V isual C++.NET为编程语言成功开发了凝析气藏的单井动态产量预测软件。进行了牙哈凝析气藏2口井的产油量和产气量的预测对比,结果表明,模型预测值与实际生产值具有很好的一致性,该预测软件具有较高的预测精度和可靠性,适合于牙哈凝析气藏各个阶段的产油量、产气量的动态预报,具有良好的推广价值。

各向异性油藏渗流的有限元数值模拟

为使模拟计算更加接近实际情况,将油水井作为油藏的内边界处理,建立各向异性油藏单相流体渗流问题的有限元方程。在此基础上利用八节点四边形等参元,结合伽辽金有限元方法对渗流方程在空间域上离散,采用全隐式时步格式在时间域上离散。对单相流体的平面单向流、各向异性油藏平面径向流的有限元解和解析解进行对比,得到了地层中不同位置处的压力变化和产量变化规律。研究结果表明,有限元模拟的结果与解析解相比很接近,这充分说明所建立的模型和计算程序是正确的。该研究成果可用来指导油井的实际生产,对预测油井的产能变化具有重要意义。

地层条件下凝析气藏的多相渗流特性

在进行凝析气藏的数值模拟、试井分析以及开发动态预测的过程中,需要获取具有代表性的凝析油气、油水和气水相对渗透率曲线。深层高温高压凝析气藏在开采过程中地层流体渗流伴随着复杂的相变,因此,不能用传统的油气相渗曲线来代替实际地层条件下凝析油气相对渗透率的变化规律。在地层常规物性和流体特性分析的基础上,以实际凝析气藏的凝析油、气和地层水为实验流体,用实际凝析气藏的岩石作为多孔介质,在地层温度和压力条件下研究了多相渗流特征,得到了油气、油水和气水多相渗流的相渗曲线,表明地层条件下低孔低渗岩石的油水、油气和气水两相共渗能力较弱,而对于含裂缝或孔洞的高孔高渗岩石,油水、油气和气水两相共渗区较宽,驱替效率较高。这些成果为高温高压凝析气藏的动态模拟与预测提供重要的数据和相渗曲线。

考虑变形影响的致密砂岩油藏非线性渗流特征

致密砂岩油藏水驱渗流特征体现非线性渗流规律,存在启动压力梯度,且水驱过程中多孔介质会产生变形,岩石渗透率降低。通过电镜扫描试验研究致密砂岩纳米级微观孔隙特征,结合岩石颗粒分布特征,建立致密砂岩变形引起应力敏感理论模型,得到岩石介质变形系数,并与试验测试结果进行对比分析;建立考虑致密砂岩岩石变形影响的渗流数学模型,研究启动压力梯度及介质变形共同作用对油、水两相非线性渗流特征影响。算例结果表明,启动压力梯度与介质变形的耦合作用造成水驱渗流阻力增大,地层压降损失增大;介质变形系数越大,相同生产时间内原油采出程度越低,随着生产时间增加,地层压降损失幅度增大。

油井开采过程中油层变形的流固耦合分析

在油气开采过程中 ,随着油气的不断采出 ,必然造成孔隙流体压力的逐渐降低 ,由此导致储层岩石骨架的有效应力增大 ,使得油层产生变形或压实。当油层产生变形或压实时 ,对油气生产将造成不利影响。比如 :使得油藏的渗透率降低 ,继而使油井的产能降低 ,同时 ,油层的变形直接影响着油井和套管的变形与破坏等等。油气开采过程中油层的变形可以描述为三维变形场与三维流体流动场的耦合问题 ,利用可变形多孔介质中流体渗流的流固耦合有限元数值模型 ,对该问题进行了数值模拟 ,获得了几个很有价值的结论 ,可以用来解释一些现场生产实际中出现的问题。

油、水二相流固耦合渗流的数学模型

为了正确模拟油藏中流体流动的动态过程，必须考虑由于注水和开采而引起的多相流体的流动、应力状态的变化和储集层变形之间复杂的相互作用。但由于这种问题的控制方程是三维非线性耦合方程，因此，很难模拟这种耦合作用。利用广义的Ｂｉｏｔ理论建立了一个完全耦合的数学模型，它描述可变形油藏中岩石变形和油水流动的这种相互作用。模型中假设岩石骨架具有弹塑性特性，流体是可压缩的。以岩石骨架位移和油水压力为未知变量所建立的控制方程，包括岩石骨架的平衡方程和流体（油、水）的连续性方程。所建立的流固耦合模型在石油工程，特别是在油藏数值模拟中有广泛的应用。

脉冲压裂技术及其在低渗透油井中的应用

脉冲压裂技术是国外８０年代发展起来的一种油气井增产新技术。本文介绍了脉冲压裂的基本原理，以及在四川低渗透油藏中的应用实例。

缝洞型碳酸盐岩储层测井响应与储层识别

塔中地区奥陶系缝洞型碳酸盐岩地层比较发育。在测井资料逐渐增多、露头和岩心资料不足、地震资料分辨率有限的情况下，利用测井方法进行缝洞型碳酸盐岩储层的识别与预测显得越来越必要。为此，通过对自然伽马、双侧向电阻率、FMI、自然伽马能谱等测井参数的综合分析，总结了该区缝洞型碳酸盐岩储层的测井响应特征，以塔中卡1区块中17井为例阐述了缝洞型储层的测井综合解释方法，再结合钻井、气测、岩心等各项基础资料，进行了地层的纵横向对比，从而针对塔中卡1区块奥陶系缝洞型碳酸盐岩有利储层进行了预测。用此测井综合解释方法成功地解释了中1井，油气测试和岩心、试油资料都证实了此方法的有效性和合理性。

储层属性模型建立方法对比分析

随着油气田勘探开发的不断深入，作为油藏描述核心部分的储层地质模型的构建无论在有利滚动目标预测方面，还是在剩余油分布研究中都起着越来越重要的作用。总结了现阶段建立储层属性模型的主要应用方法，并在此基础上结合实际资料通过建立和对比4种属性模型，提出应用效果较好的反演体协同相控建模的思路，为以后建立模型提供一种有效的方法和参考。