含水低渗气藏低速非达西渗流数学模型及产能方程研究

在低速非达西渗流实验研究基础上,对含水低渗气藏气体流动特性进行了分析,并建立了含可动水、不动水和束缚水影响下的3类低速非达西渗流数学模型,推导出了气体滑脱效应和启动压力梯度分别存在和同时存在条件下的系列气井产能公式。通过实例计算证明数学模型符合现场实际,气井产能公式可为确定不同含水条件下低渗气藏气井合理的产能提供必要的理论依据。

低速非达西流动机理分析

对低速非达西流动现象机理的解释历来有争议。近十余年我国学者对地下油气储集层中的非达西流动现象进行了较广泛的数学模拟和实验研究 ,大多相信与流体边界层性质异常有关。边界水曾被认为是在固体表面分子剩余力场作用下形成的一种晶体结构物质 ,但早在 2 0世纪 70年代 ,这种认识已被包括提出者在内的学者们否定 ,有关实验表明 ,边界水与本体水的黏度没有差别 ,不动层厚度仅为 1～ 2个水分子层厚度。根据近代表面与胶体化学原理指出 ,液体在储集层中的低速非达西流动不应归咎于流体边界层性质异常 ,而应归咎于岩石中胶体颗粒进入孔隙流体引起的塑性流动 ;气体在含水岩样中的低速非达西流动不应归咎于水膜 ,而应归咎于气体相渗透率滞后现象导致的水在岩样中的重新分布。

低速非达西渗流的全隐式模拟模型

许多研究表明,低渗透介质中的流体渗流需要启动压力梯度,并不遵循达西定律;而传统的油藏数值模拟理论都是建立在达西定律之上的,因而它很难反映低渗介质中的流体渗流特征。为了让油藏模拟模型能正确描述低渗介质中这种特殊的渗流现象,基于前人的研究成果,建立了一种非达西渗流的全隐式数值模拟模型,并给出了该数学模型的有限差分形式和相应的全隐式处理方法,完成了已有模拟器的功能改造。最后给出了计算实例,结果表明,在其它条件相同的情况下,启动压力梯度越大,则在相同时间内的采出程度越低,累计注水量越少;相反,启动压力梯度越小,则在相同时间内的采出程度越高,累计注水量越多。分析表明,算例的模拟结果是合理的,此模型能够反映低渗介质中流体的低速非达西渗流特征。图3参5（周涌沂摘）

气体低速非达西渗流机理及渗流特征研究

为明确气体在低速渗流状态下的渗流规律以及产生低速非达西渗流的实质性原因,运用分子动力学、热力学和渗流力学等相关知识,基于滑脱效应和阈压效应两方面分析了气体在低速渗流状态下的渗流机理及渗流特征。研究认为,气体滑脱效应是毛细管壁处气体分子滑流和毛细管内部气体分子扩散的综合效应,是浓度场和压力场作用叠加的结果。

气体低速非达西渗流特征参数分析与计算

低渗透气藏气体渗流特征参数的研究是合理开发低渗透气藏的基础和出发点,而目前对于低渗透气藏气体渗流特征参数的研究还只是停留在定性分析的水平上,还没有形成一整套建立在理论分析之上、能够完整描述气体渗流规律的特征参数数学模型。文中将理论分析和数学推导相结合,建立了包括“滑脱动力”、“启动压差”、“综合渗流速度”及“临界压力”和“临界压力”平方梯度”在内的能够完整描述气体渗流特征规律的数学模型。论文的研究将有利于认识低渗透气藏的渗流规律,为低渗透气藏的合理开发提供理论依据。

径向非均质油藏低速非达西渗流试井分析

首先研究了非均质径向油藏低速非达西渗流动边界问题的数值解 ,然后给出了含启动压力梯度和地层流量分布的井底压力及其导数关系式 。

动边界双渗透油藏低速非达西渗流试井模型

考虑启动压力梯度与动边界的影响,建立了微可压缩双渗透油藏低速非达西渗流有效井径试井的数学模型,对时间和空间变量进行离散化求出其数值解;进一步分析了压力动态特征,绘制了有界油藏定压条件下的典型曲线,得到了动边界的传播规律,结果表明:双渗透油藏的特征曲线出现层间窜流段,压力导数曲线出现一明显的"凹子","凹子"的深度受启动压力梯度、地层系数比、层间储容比及层间窜流系数的影响。动边界的传播主要受启动压力梯度的影响,启动压力梯度越大,动边界传播越慢;动边界传播末期稳定于一个值,说明低渗透油藏的单井控制面积是有限的。

储层伤害下的低速非达西斜井产能分析

在考虑启动压力梯度和储层损害因素的基础上,对斜井井眼周围的单相流体在储层中的渗流规律分析,通过空间坐标变换,建立了适用于具有供给边界的稳定渗流条件下的斜井产能公式。以海拉尔盆地某低渗透油田的一口斜井为例,进行了斜井的流入动态和产能分析。为斜井的合理配产提供了科学依据。分析研究认为,当启动压力梯度(小于0.001 MPa)、井斜角(小于20°)较小时,对斜井的流入动态影响较小,当启动压力梯度、井斜角较大时,对斜井的流入动态影响较大。当井斜角较小时,斜井非达西无阻流量变化不大,井斜角大于20°时,曲线开始出现明显上翘,并且随着井斜角的增大,斜井的非达西无阻流量急剧增加。随着油层厚度的增大,斜井非达西无阻流量越大,并且斜井非达西无阻流量与地层厚度成线性关系。

含水低渗透多孔介质气体低速非达西理论研究

从分析气体驱替过程气水界面上气水毛管力构成入手,通过假设液固界面作用产生的流体边界层的极限剪切应力的递减规律,建立完全饱和水的毛细管气体驱替模型,并得到气水两相时气体临界流动压力的相关理论计算公式;由非混相渗流模型进一步得出气体最低渗流阻力与含水饱和度相关的结论。研究表明,低渗透岩心高含水情况下,气体临界流动压力主要由边界层的极限剪应力与气水毛管力构成,其中毛管力是主要的驱替阻力,边界层的影响在渗透率较低的情况下才表现出来。临界流动压力反映了毛细管力与边界层作用对气体渗流的影响,并使气体表现出非达西渗流特征。由于毛细管力将会随含水饱和度发生变化,因此可动水饱和度的变化会引起渗流阻力发生改变,而渗流阻力的变化也是气体产生非达西渗流的原因。

考虑储层伤害下的低速非达西斜井产能分析

在考虑启动压力梯度和储层伤害因素的基础上,对斜井井眼周围的单相流体在储层的渗流规律进行了分析,通过空间坐标变换,建立了适用于具有供给边界的稳定渗流条件下的斜井产能公式,并以海拉尔盆地某低渗透油田的一口斜井为例,进行了斜井的流入动态和产能分析,为斜井的合理配产提供了科学依据。分析研究认为,当启动压力梯度(小于0.001MPa/m)、井斜角(小于20°)较小时,对斜井的流入动态影响较小,当启动压力梯度、井斜角较大时,对斜井的流入动态影响较大;当井斜角较小时,斜井非达西无阻流量变化不大,井斜角大于20°时,曲线开始出现明显上翘,并且随着井斜角的增大,斜井的非达西无阻流量急剧增加;随着油层厚度的增大,斜井非达西无阻流量越大,并且斜井非达西无阻流量与地层厚度成线性关系。

考虑储层伤害下的低速非达西斜井拟稳态产能分析

通过对低渗透油藏渗流特征的研究,建立了拟稳定渗流条件下,同时考虑启动压力梯度和储层伤害等因素的斜井低速非达西渗流无因次流入动态方程通式。以海拉尔盆地某低渗透油田的一口斜井为例,分析了启动压力梯度、拟表皮系数和真表皮系数等因素对斜井低速非达西渗流无因次IPR曲线的影响。结果表明,真表皮系数对IPR曲线的影响较大,在同一无因次压力下,随着真表皮系数的增大,无因次产量越低,并且无因次产量减小的幅度越来越小;拟表皮系数是由于井斜引起的,与井斜角有着密切关系,在启动压力较小时,随着井斜角的增大,拟表皮系数减小,对IPR曲线影响较小,在同一无因次压力下,无因次产量减小的幅度越来越大;只有在启动压力梯度较高时,启动压力梯度、泄油半径、平均地层压力对IPR曲线影响较大。

低渗透介质中的低速非达西理论研究现状

低渗透介质中多数流体运动属于低速非达西运动,完善低渗透介质中非达西渗透理论,有助于加强低渗透储层尤其是致密油气储层的研究、低渗透岩土工程研究等,对清洁能源利用和生态环境保护具有一定意义。本文对目前低渗透介质中的低速非达西运动理论研究现状进行总结,阐明达西运动的理论基础与限制,总结低速非达西渗流模型并对启动压力成因、渗流机制与影响因素进行探讨,为低渗透介质微观运动理论研究的学者提供参考。

分形油气藏非达西低速渗流时续流和表皮效应的影响

本文建立了分形油气藏非达西低速渗流时续流和表皮效应影响的数学模型,并对定解问题用拉普拉斯变换求解,拉氏空间的特解用格林函数表示,得到了解析解和渐近解。

提高低速非达西渗流模型求解精度的一种方法

研究了低速非达西试井解释模型,并利用Laplace变换求得了该模型在Laplace空间下的解析解,对低速非达西模型的求解过程和结果做了进一步的完善。通过对第二类虚宗量贝塞尔函数的积分算法的研究,给出了其在大自变量和小自变量俩种不同情况下的积分算法,分析了两种不同算法在不同情况下的适应程度,结合大量的计算和比较对两种算法的实用范围进行了结合统一,给出了能够精确计算任意自变量的方法,完善了在低速非达西模型中长期存在的一个因计算精度不够而导致典型曲线振荡的问题。最后利用数值反演算法绘制了典型曲线,并和以前算法所得到的典型曲线进行了对比,验证了本文的正确性。

低渗透油藏非达西渗流面积井网产油量计算方法

根据低渗透油藏注水开发的特点,应用室内实验得到的低速非达西渗流基本公式以及流线积分方法和单元分析方法,推导出了四点法、五点法和反九点法面积井网的产量计算公式,称为ND-Ⅰ法。利用大庆低渗透油田生产数据,建立了启动压力梯度和渗透率的关系式,证实了非达西渗流存在的普遍性。提出了启动角和启动系数的概念,用于定量表征不同井网条件下储层的动用程度,为低渗透储层的油藏评价和开发设计提供了理论依据。

低渗油藏非达西流启动压力梯度的确定方法

针对低渗透油层低速非达西流启动压力梯度的 6类确定方法进行了全面的论述和评价。准确地确定低渗油藏的启动压力梯度 。

非达西渗流研究进展

越来越多的资料表明非达西渗流是普遍存在的现象,而且这种现象对某些实际工程的影响不可忽略,必须对其进行总结和研究.针对非达西渗流的两个研究领域———低速非达西渗流和高速非达西渗流的运动方程等研究成果分别总结;对低速非达西渗流试验方法以及启动压力梯度、拟启动压力梯度和临界压力梯度的产生原因和影响因素进行了论述,且分类介绍了其运动方程;简要介绍了高速非达西渗流的试验方法,并讨论了通过实验曲线建立其运动方程的一般过程,并分类介绍了运动方程;最后概述目前非达西渗流研究的各种问题.

基于低速非线性渗流理论的试井新模型

对于低渗透油藏，流体的流动不符合达西渗流规律，而是呈现出较强的非线性，基于低渗透油田低速非达西渗流模型，考虑动边界的影响。建立了低速非迭西渗流均质油藏试井解释模型，利用多物理场有限元分析软件Comsol Multiphysics进行数值求解，绘制了单重介质的无因次压力降落试井曲线，并对无因次非线性参数的影响进行了分析，结果表明，采用非线性渗流模型所得的压力响应曲线，径向流阶段呈现上翘趋势，上翘幅度介于达西模型和拟启动压力梯度模型之间。实例表明，利用传统的基于达西模型的试井解释应用于低渗透油藏可能会引起误差，用非线性渗流试井解释结果符合实际情况。

致密油藏分段多簇压裂水平井非稳态产能模型

针对段/簇间裂缝渗流场差异,基于线性流分区模型,考虑致密储层低速非达西流动和裂缝渗透率应力敏感特征,建立了致密油藏分段多簇压裂水平井非稳态产能模型。矿场实例验证了模型的正确性。模型计算分析显示:启动压力梯度主要影响油井的中后期产能,储层改造形成的复杂裂缝网络可有效降低非达西流动对油井前期产能的影响;裂缝渗透率应力敏感性对油井产油量影响较大,应力敏感系数越大,油井的产油量和累积产油量越低;裂缝总数较小时,裂缝的段簇比对累积产油量影响较大,相同裂缝条数下,段簇比越大,累积产油量越大;随储层改造体积增大,油井累积产油量增幅逐渐变缓。该研究结果可对致密油藏分段多簇压裂水平井产能评价提供理论依据。