一种页岩气井的缝网沟通诊断方法

随着对页岩气藏地质认识的深化,页岩气藏立体开发调整已是提高页岩气储量动用率和采收率的一种常用方式。受井距小、天然裂缝发育、老井动用不均等影响,页岩气立体开发井之间的压裂干扰不可避免且干扰类型多样,老井表现出的动态特征差异明显,故以生产响应为基础的缝网沟通诊断必不可少。文中以南川工区页岩气藏为研究对象,采用水力压裂模拟、气藏工程动态分析等手段,开展了页岩气井缝网沟通诊断方法研究。结果表明:1)按照裂缝导流能力,立体开发井缝网沟通机理可表现为天然裂缝与压裂缝所组成缝网的4种沟通形式。2)响应于不同的缝网沟通形式,在立体开发井压裂施工期间,老井关井套压呈现平稳上涨、上涨波动、轻微波动回落、剧烈波动等4种波动类型,套压涨幅主控因素为天然裂缝发育程度、井间采出程度及新井强改造规模等。3)结合老井复产后生产指标、递减规律、试井曲线等的变化特征,建立了南川工区页岩气立体开发井压裂干扰缝网沟通预测表。在矿场实践中,可以根据预测表中的某几个特征,预测井间生产干扰或缝网沟通情况,为精细化数值模拟和立体开发井分段压裂优化提供科学指导。

基于迁移学习的水平井产能等级预测模型研究

产能预测是天然气行业现代化管理的重要内容之一,是维持气田正常生产开发的重要环节。准确的产能预测可以帮助气田认识了解气藏情况,进行合理配产,制定切合实际的开发策略,为气田的长久高效开发提供保障。采用传统机器学习算法对小样本数据集直接建立产能预测模型时,极可能出现模型过拟合和泛化能力弱的问题。因此针对苏里格致密气藏苏53区块套管完井水平井样本数量较少的问题,采用迁移学习算法寻找该区块套管完井水平井和裸眼完井水平井的共性,将训练好的裸眼井产能预测模型迁移到目标域中,借助源域数据训练的模型在目标域上建立套管井产能等级预测模型。随机选取数据集10口井进行产能等级预测,经过多次迭代及交叉验证后,最终准确率可达80%。

注液辅助气举卸载工艺动态模拟

气举因其适应性强、工艺灵活,故广泛用于油气井措施后排液复产、排水采气和气举采油、产水气井排液采气及水淹气井复产等的人工举升工艺。气举工艺虽然简单、灵活、适用范围广,但对于采用单点气举或硬举气举(油套环空底部过气)时工艺,其气举卸载压力往往很高、卸载困难。为此,提出了注入气体加液体的气举卸载方式,利用液体的重力辅助降低井口注入气压力,从而实现注液辅助气举卸载的目的的注液辅助气举卸载工艺。并利用商业软件建立了能反映这一工艺的软件模型,得到了能维持生产井连续稳定出液的“临界注气量”。还对注液辅助气举的卸载过程进行了动态模拟,最后将其与传统的注单相气体的气举卸载过程进行对比。结果表明:注液辅助气举存在一个“临界注气量”;其卸载过程可分为四个特征明显的阶段;与注单相气体相比,它是一种“以卸载时间换启动压力”的卸载方式。这些研究成果可以为,注液辅助气举的推广应用,提供理论支撑依据。

页岩气水平井暂堵球运移特性数值模拟研究

水平井暂堵压裂技术是提高非常规储层改造效果的关键,而暂堵球在水平井中的运移及封堵特性的准确预判是水平井暂堵压裂成功实施的关键。因此,需要利用数值模拟方法模拟暂堵球在水平井的运移和封堵特性。由于CFD-DEM耦合模型能够将暂堵球颗粒视为旋转的球体,实现颗粒与流体之间的双向耦合,因此基于CFD-DEM耦合方法建立了页岩气水平井井筒暂堵模型,分析了暂堵球粒径、压裂泵注排量和暂堵球密度对暂堵球运移和封堵性能的影响,结果表明,对于ϕ139.7 mm的单簇8孔螺旋分布式套管,孔眼与暂堵球直径之比为0.97左右时井筒暂堵效果最好;暂堵球的坐封效率随着泵注排量增大呈先升高后降低的趋势,泵注排量低于6 m^(3)/min时,随着泵注排量增大,暂堵球坐封效率升高;泵排量为4~7 m^(3)/min时,暂堵球的坐封效率较高;低密度暂堵球的坐封效率最高,高密度暂堵球的坐封效率最低;暂堵球最容易坐封在射孔簇后半段孔眼上,也能够坐封在第1个孔眼上。研究结果表明,基于CFD-DEM耦合的页岩气水平井井筒暂堵模型能够实现暂堵球在水平段运移过程的可视化,利用其可预测暂堵球的运移速度及坐封孔眼的位置,为水平井暂堵压裂施工设计提供指导。

运用“岩心刻度法”优化含油饱和度解释模型

河南油田泌阳凹陷孙岗—下二门地区的复杂油气藏一直是勘探开发的难点,为测井储层评价带来很大困难。测井在岩性、流体识别、饱和度评价一直没有新的突破,测井解释符合率较低、测井评价复杂油气藏的技术和方法较少。以泌阳凹陷已钻探井为研究对象,通过对该地区老井进行复查,且综合利用钻、测、录、试油及地层水等分析化验资料,在岩心实验的基础上结合常规和特殊测井项目进行研究,最终形成了该地区的岩电参数校正技术,以此改进优化阿尔奇公式,进而提高含油饱和度模型的计算精度,并建立了细分油组的油水层评价方法。将优化的模型和建立的评价方法运用到新井解释和老井复查中,均获得良好的效果。

基于流线数值模拟研究高含水后期油田的剩余油分布

剩余油分布研究是高含水期油田的难点问题。以济阳拗陷孤东七区西馆陶组Ng6^(3+4)层高含水开发实验区块为例,在地质分析的基础上,建立起小网格精细三维地质模型及参数模型;通过试验区储量、压力、含水率和单井含水拟合,85%的单井历史拟合误差<5%。采用流线数值模拟技术显示出高含水后期密井网条件下流体推进特征及剩余油分布模式,得出:(1)流线显示目前地下储层形成大孔道高渗带,流体基本沿高渗带运移,驱油效率明显降低。(2)目标油层组剩余油分布明显受到沉积相、沉积韵律、层内非均质、生产井网等因素的控制;剩余油平面上主要分布在微构造高点、层内低渗透区及注采不完善区,纵向上主要集中分布在主力厚油层的顶部。

底水油藏水平井开发物理模拟实验研究

为了了解底水油藏水平井开发过程中水脊发展规律,根据底水油藏水平井开采机理,建立了其开采过程的渗流数学模型,采用方程分析方法推导出了底水油藏水平井采油物理模拟的相似准则数群,根据相似准则研制底水油藏水平井开发物理模拟装置,利用该实验装置分别研究了均质地层和具有隔夹层底水油藏的水脊上升形态与水平井开发动态。结果表明:在均质条件下,水平井见水位置在中部;当水平井附近具有隔夹层时,水平井含水率上升缓慢,并且随着隔夹层展布的增大,底水受到的抑制作用愈发明显,水平井见水时间延迟;对实际底水油藏水平井生产动态进行分析表明,隔夹层对开发效果的影响与物理实验结果相同。研究表明,可以充分利用隔夹层对底水的遮挡作用,尽量使夹层靠近水平井,并且应适当增大隔夹层的展布,提高水平井开采效果。

稠油水平井平行双管注汽井筒参数计算模型

考虑到传统单管蒸汽注入模型的局限性,利用热传递理论,建立平行双管稠油水平井的井筒参数计算模型以及蒸汽回流模型,并采用节点分析方法进行求解。采用蒸汽回流模型对水平段封隔器的封隔情况进行了模拟,从而对稠油双管注汽水平井的实际验封过程进行分析。结果表明:与传统的单管蒸汽注入方式相比,平行双管注汽具有明显的优势,与单管注蒸汽过程相比,双管注汽可以提高注汽井井底蒸汽干度0.1以上。平行双管注汽的井筒沿程蒸汽参数与双注汽管的注汽方式、注汽参数以及管柱尺寸等有较大关系,井口蒸汽干度与注汽速率对井筒热损失程度影响较大;双管注汽的井筒蒸汽干度主要损失于水平段,主注汽管水平段管柱的尺寸应尽可能的小。

边水断块油藏三维物理模拟实验

为探索断块油藏人工仿边水驱技术的可行性,采用先进的三维物理模拟实验设备,在相似准则基础上针对实际油藏进行了三维物理模拟实验。模型饱和度场分布与流体的渗流特征研究表明,边水模型的无水期采出程度明显高于点状模型,点状模型在改为边水驱后采出程度提高了16.6%。人工仿边水驱可扩大水驱波及体积,提高驱油效率,改善水驱开发效果。

煤层气窜流–扩散过程及其对开发效果的影响

基于煤层气的赋存和运移规律,综合考虑煤层气从煤基质中解吸,并以扩散和窜流方式进入煤层割理,通过渗透和扩散方式从割理流入生产井筒的过程,将煤层气在微孔中的非平衡吸附模型与气水两相渗流模型耦合,建立了双重介质煤层气藏拟稳态渗流数学模型。采用该模型研究了窜流和扩散机理对开发效果的影响。结果表明:窜流和扩散对开发后期产气量的影响较明显,窜流因子或扩散系数越大,后期产气量越多。

注采对储层应力应变的扰动及套损的影响

探讨注采引起的应力应变的扰动及其对套管损坏的影响，为设计合理的注采工艺提供依据。以松辽盆地长垣隆起南部的杏树岗构造开采区为例，对油田开发过程中注采引起的地层压力与应力应变的扰动开展数值模拟研究。模拟结果显示：泥岩层水平应力分布较平稳，差应力和剪切应变增量在注水井附近降低，在采油井附近升高。萨尔图二油层组水平应力在注水井附近升高，在采油井附近降低；差应力和剪切应变增量变化情况较复杂，顶部差应力和剪切应变增量在注水井附近升高，在采油井附近降低；底部变化情况与顶部相反，且变化幅度较小。根据应力应变分布情况，泥岩层采油井发生剪切套损的概率比注水井大；萨尔图二油层组顶部（靠近泥岩层处）发生剪切套损的概率比底部大，且注水井发生剪切套损的概率比采油井大，该结果符合油田实际套损情况。

水平井整体压裂矩形联合井网电模拟试验研究

水平井压裂以往只是作为单井增产的一项措施,没有考虑其对注采井网的影响。鉴于此,对水平井注采井网的整体压裂进行了研究。从压裂技术角度考虑,设计了水平井整体压裂矩形联合井网,应用水电相似原理,通过电模拟试验,研究了水平井整体压裂矩形联合井网的渗流场特征和水平井压裂产能,并对裂缝参数进行了优化设计。结果表明:水平井矩形联合井网注水压力波及范围扩大,产能增加1.5～2.0倍;裂缝数量增加有利于提高注水效率,在水平段长度相同的情况下,每增加1条裂缝,油井就增产0.3～0.5倍;注水水平井的水平段越长,水驱前缘波及范围及水驱控制程度越高。研究结果表明,水平井整体压裂矩形联合井网比普通井网有较大优势。

致密砂岩储层物性下限确定新方法及系统分类

扶余油层致密砂岩储层是大庆油田目前勘探开发的新目标,但对其储层物性的下限缺乏明确界定。因此,采用储层物性与产能相结合的经验统计法,分别对工业油层和低产油层储层物性按累计概率丢失10%作统计分析,确定工业油层物性下限为:孔隙度=7.1%,渗透率=0.08 mD,低产油层物性下限为:孔隙度=5.6%,渗透率=0.047 mD。再利用致密砂岩临界孔喉半径与压汞资料相结合的函数拟合法,确定储层物性下限为:孔隙度=4.46%,渗透率=0.041 mD,该值与低产油层储层物性的下限值较为接近,故将其作为致密砂岩储层的物性下限。依据致密储层物性下限、工业油层物性下限及常规储层物性分类界限,将砂岩储层系统分为致密Ⅲ类、致密Ⅱ类、致密Ⅰ类、低孔渗、中孔渗、高孔渗和特高孔渗储层。致密砂岩储层物性下限的确定和储层系统的分类可为致密油储层产能的计算及储层评价提供参数指标和技术支撑。

非凝析气与蒸汽混注水平井井筒流动传热特征

为了准确预测非凝析气与蒸汽混注水平井的井筒沿程流动特征,基于热采水平井管柱跟端注汽与趾端注汽模式,充分考虑水平井的孔眼出流、压降损失以及注入流体的热效应和相态特征,建立射孔水平井混注非凝析气(N2、CO2)与蒸汽时的井筒沿程变质量流动半解析模型。采用井筒细分微元与节点分析方法进行求解,对气汽混注下的稠油水平井井筒沿程流动特征进行研究,并探讨各注入参数对于井筒流动特征的影响。结果表明:模型的模拟结果显示仅靠近注汽点位置处的井段加热效果较好,这与矿场实际情况较为吻合;相比传统注蒸汽,气汽混注下的水平井热有效长度更长,加热效果更好;不同注汽模式的水平井具有不同的加热效果,在实际生产过程中,可以轮回改变注入管柱的下入深度,实现不同的加热模式,改善水平段油藏加热效果。

致密油藏注CO2增能效果及参数优化

为了研究致密油藏注CO 2增能效果,利用长庆油田陇东P区块致密砂岩岩心开展核磁共振实验、扫描电镜实验,分析CO 2对储层孔隙结构的影响规律;通过相态计算,分析CO 2注入对原油体积系数及饱和压力的改变。运用有限差分方法和三维有限元方法,建立三维动态地应力与油藏双向耦合模型,分析储层渗透率变化规律及井底附近压力分布特征;通过建立目标区块储层注CO 2增能图版,评价注CO 2增能效果,优化注入参数。结果表明:CO 2主要通过溶解、冲蚀作用使岩心大孔隙数目增加;注入10%~45%不同摩尔分数的CO 2可使原油体积膨胀至1.19倍,原油饱和压力增加86%;注CO 2对目标区块储层增能效果明显,目标区块的最佳注气体积为700 m 3,最佳注入速度为4 m 3/min。

不整合油藏建模数模一体化技术及其应用

现有开发技术条件下,不整合油藏标定采收率明显低于其他类型油藏,整体处于低采出程度开发阶段。针对不整合油藏储层发育特点及勘探开发难点,研究了不整合油藏网格系统设计方法,形成了一套精细油藏建模、数值模拟技术系列,包含多数据融合构造建模、随机模拟模型优选、动静结合物性建模、油水界面拟合技术,为不整合油藏构造落实、储层预测及剩余油精细挖潜提供技术指导。在林樊家油田L1块应用结果表明,该技术能够建立多资料统一、符合动静认识的实体油藏模型,剥蚀线位置和展布形态刻画更加精细,同时落实了储层非均质性和各小层储量。地质模型经巷道水平井验证,吻合率达100%,数模模型生产历史拟合精度达90%,可为后续井位部署和方案调整提供依据。

疏松砂岩稠油油藏水平井临界出砂量数值模拟

疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采过程中，在水平段储层产出砂粒随稠油进人水平井筒后容易沉积形成砂床，造成油层砂埋、油管砂堵等危害。利用FLUENT流体力学软件对适度出砂开采过程中水平井筒不同井筒流速下可携带的临界出砂量开展了数值模拟研究。结果表明，针对不同井简流速条件下，均存在一个临界出砂量，此时水平井段未出现固定砂床，移动砂床平均高度小于5mm，并定量给出了不同井筒流速时的临界出砂量。研究结果可为渤海疏松砂岩油藏适度出砂开采工艺设计提供依据。

高凝油油藏冷伤害特征数值模拟

针对目前对高凝油油藏注水开发的冷伤害还认识不清的现状,建立了高凝油油藏孔隙中各相组成的物理模型,引入了高凝油析蜡控制方程,结合油水两相渗流数学模型和油藏温度场数学模型,构成了描述高凝油油藏注冷水开发过程中的多场耦合数学模型,并进行了数值求解。结果表明,注水30h,距离注水井50m油层内各处的注水后渗透率和原始渗透率的比值都接近0.85;从开始注水到注水30h,注水井井壁处的注水后渗透率和原始渗透率的比值都恒为0.87;注水5h到注水30h,冷伤害范围从距注水井15m延伸至距注水井93m。高凝油油藏冷伤害特征的数值模拟结果,可为高凝油油藏的合理开发提供理论依据。

异常温压复合地层注热流体井井筒传热计算

考虑到储层温度、压力对于注热开采井井筒热损失的重要性,利用热量传递基本理论和能量守恒原理,建立了含有异常温压储层的注热流体井井筒热损失计算模型。分析了地温梯度和地层压力系数对岩石热物性参数的影响,计算了不同流体注入速率和不同隔热层参数下的井筒热损失程度,并讨论了地层温度压力对井筒流体稳定时间和稳定温度的影响。结果表明,对于单一的砂质沉积,地层压力系数越高,岩石的导热系数越大,热扩散系数越小;温度异常对井筒热损失影响较为明显,存在高温、低压地层的井筒热损失小,井筒流体到达稳定状态时温度较高。该模型可用于现场同类油藏的井筒沿程温度预测。

水相分流量全过程有理式模型的建立及应用

水相分流量曲线是研究油藏开发动态的重要基础资料之一,主要获取途径是室内实验测试。受实验周期及实验设备限制,注入量有限,无法直接得到水相分流量曲线端点值。现有的计算模型基本未考虑极限驱替,曲线端点值无法通过拟合计算获得。基于油藏工程理论,明确水相分流量曲线的理论关系、曲线特征和边界条件。通过对比分析多种数学模型,确定采用有理式函数为基础形式建立水相分流量的全过程模型。结果表明,模型计算值与实测值的平均相对误差仅为0.4%,计算精度高,能够实现极限驱替时刻残余油饱和度预测以及相对渗透率比值全过程曲线的计算。研究过程所需参数可从相对渗透率测试报告中获取,数学模型具有较高的普及性和实用性,能够为水驱油藏开发的理论极限、剩余开发潜力及下一步调整方向提供指导和帮助。