特低渗透油藏基质-裂缝耦合非定常流动规律研究

针对特低渗透油藏具有人工压裂裂缝的特点,首先建立了特低渗透压裂油藏三区物理模型,并在此基础上,依据等压椭球面理论,导出了特低渗透油藏有限导流裂缝井井底压力表达式,并对三区有限导流裂缝井的产能和影响因素进行了分析讨论。结果表明:缝长对产量的变化有着重要影响,较长的裂缝其产量的递减比较明显;较厚的油层其产量的递减较快。该方法对特低渗透油藏水力压裂井的开发具有重要的理论和现实意义。

基质-裂缝双重介质表面活性剂渗吸提高原油动用特征

表面活性剂渗吸作用是提高致密油基质原油动用的重要方法。为了揭示致密油基质-裂缝模型中表面活性剂渗吸提高原油动用特征,通过自发渗吸、界面张力及润湿性的测定,优选0.05%的椰油酰胺丙基磺基甜菜碱(ASB)作为渗吸用表面活性剂。通过基质-裂缝岩心模型及微流控模型,分别研究了裂缝迂曲度及缝内流速对近缝基质动态渗吸提高原油动用特征的影响;通过静态渗吸实验,研究了表面活性剂作用深度及浓度对深部基质自发渗吸提高原油动用特征的影响。结果表明,近缝基质动态渗吸的原油采出程度随模型迂曲度的增加而增加,即裂缝复杂程度越高,动态渗吸的采出程度越高;缝内流速越大,毛细管中油水界面运移速度越大,即渗吸速度越大,且油水界面运移速度与缝内流速整体符合二次函数规律。表面活性剂作用深度越深,单位体积基质原油动用量越低。当表面活性剂浓度较高时,毛管力的主控参数为界面张力,此时自发渗吸采出程度与界面张力的变化规律一致;当表面活性剂浓度较低时,毛管力的主控参数为岩石表面润湿性,此时自发渗吸采出程度与界面张力的变化规律相反。

裂缝压力衰竭对致密储层基质-裂缝间非稳态窜流规律的影响

致密油储层基质渗透率极低,应力敏感性强,传统的基于拟稳态假设和定压力边界条件得到的常量形状因子模型无法准确表征致密储层基质-裂缝间的非稳态窜流规律。通过考虑致密储层基质应力敏感及裂缝压力衰竭的影响,建立了致密储层基质-裂缝不稳定窜流模型。利用Pedrosa代换和正则摄动法对模型进行了线性化处理,通过Laplace变换求得了在Laplace空间下的解析解,结合Duhamel原理得到了考虑裂缝压力变化的解。通过与Hassanzadeh模型计算结果以及精细网格有限元解的结果进行对比,验证了模型的正确性。利用新模型研究了基质应力敏感以及裂缝压力衰竭对基质-裂缝间窜流规律的影响。研究表明：考虑裂缝压力衰竭影响后,应力敏感对形状因子的影响更为显著;裂缝压力递减越快,初期形状因子的值越大,但是递减的越早且递减速度越快,导致平衡后形状因子值越小;裂缝压力递减速度很小时,窜流速度会先上升达到平衡然后再递减。

裂缝-基质模型CO_2混相注入提高原油采收率

对传统驱油实验装置进行改进,建立裂缝-基质模型以模拟裂缝性油藏。应用该模型开展CO_2混相连续注入和吞吐实验,研究CO_2混相注入提高裂缝性油藏采收率特征,并测试产出原油组分,据此分析不同连续注气时间下基质原油产出机理。结果表明,CO_2混相连续注入很难显著提高裂缝-基质模型原油采收率,基质长度为10.0 cm时采收率仅为18.2%,长度为20.0 cm时采收率降至14.1%。原油组分测试结果表明:CO_2注入初期(0~8 h),产出原油组分基本不变,溶解膨胀为主要产油机理,是主要出油阶段;注气后期(8~40 h),产出原油组分明显变化,萃取为主要产油机理,但产油量较少。CO_2吞吐可在连续注气基础上大幅提高采收率72.8%~73.9%;但吞吐效果受生产压差影响,当生产压差为5 MPa时,累积采收率仅为7.9%~12.4%;当生产压差增至20 MPa时,累积采收率最高可达73.9%。

气湿反转解除裂缝-基质液锁的实验研究

地层凝析液和外来流体在致密砂岩凝析气藏储层中形成液锁效应大大降低气井产量是其开采过程中面临主要问题之一。通过填砂管模型模拟压裂后形成的支撑裂缝与基质岩心驱替实验,评价气润湿反转剂CRS-850对裂缝-基质双重介质“液锁”损害解除效果,得出如下结论:氟碳类气润湿反转剂CRS-850可实现岩心表面润湿性由强水湿性转变为气相润湿,处理后岩心端面“气-液-固”平均润湿角从33.3°增大到101.2°;气润湿反转剂显著提高岩心内部液相渗流能力,增加气驱渗透率,岩心气驱渗透率恢复效果显著,在气驱盐水基础上提高了501.69%~673.91%,表明气润湿反转剂有利于致密砂岩储层解除“液锁”损害;气润湿反转剂可进一步解除填砂模型模拟压裂后形成的支撑裂缝液锁损害,填砂管模型渗透率越低,气驱排水率越高,润湿性改变后的气驱排水率提高幅度也越大;同时,气润湿反转剂有利于解除压裂后形成的裂缝-基质岩心双重介质中液相损害,有效恢复率达19.47%。

井下微地震裂缝监测技术在具裂缝—基质双重介质储层油藏中的应用

针对准噶尔盆地西北缘二叠系佳木河组裂缝-基质双重介质储层，压裂过程可能遇到的复杂问题，采用较为先进的井下微地震水力裂缝监测技术对压裂裂缝进行了3口井的监测。结果表明，当压裂压力达到破裂压力时，可以产生新方向的人工裂缝；当压裂压力小于破裂压力时，只能使原始天然裂缝扩展；压裂后优势裂缝单臂长度在110．170m之间，延伸过长。因此，在该区以后压裂施工中，要优化施工设计，控制裂缝长度，同时需要采用三维监测技术，刻画裂缝延伸高度和产状，为井网部署和注水设计提供依据。

裂缝性致密油藏非稳态窜流规律

对裂缝性油藏渗流过程中基质-裂缝间窜流规律的研究发现,其形状因子是随着时间发生变化的。裂缝性致密油藏传统模型通常将形状因子考虑为常数,无法准确描述双重介质油藏的渗流规律,因此,文中考虑致密油藏应力敏感特征,引入与压力有关的变渗透率系数,建立了裂缝性致密油藏不稳定渗流方程。综合运用分离变量法和幂级数法对该模型进行求解,得出时变形状因子表达式。将推导的时变形状因子应用到典型双重介质模型中,计算结果表明,运用所推导的时变形状因子的预测结果和精细网格模型一致,较准确地反映了裂缝性致密油藏基质-裂缝系统间窜流规律,简化了基质-裂缝系统间窜流过程的定量数学模拟,为类似油藏进行试井分析和产能评价提供了更准确的理论依据。

低渗透裂缝性油气藏非稳态窜流因子研究

深入分析了常定窜流因子和现有的非稳态因子对于低渗透基质--裂缝窜流的不适应问题,根据对23个低渗岩心渗流曲线的拟合分析结果,引入了变渗透率系数,并在此基础上推导了非线性扩散方程,也就是低渗透基质--裂缝系统间窜流的控制微分方程;经过无量纲化处理,引入了动边界条件,分别利用积分方法和矩方法导出了非线性扩散方程在前后两个阶段的近似解析解,并在此基础上构建了非稳态窜流因子的表达形式;新的窜流因子可以有效应用于低渗透基质--裂缝系统间的窜流计算,有限元数值模拟的结果验证了新因子在计算非线性非稳态窜流方面的准确性与可靠性.

基于裂缝-基质耦合的裂缝性油藏调驱数值模拟

针对黑油模型等效处理裂缝方法不能很好体现裂缝在油藏中的特性,利用裂缝-基质耦合渗流理论方法,建立油水两相三维裂缝性油藏数值模型。基于该数值模型研究油藏地质和开发条件对弱凝胶调驱效果的影响,对影响因素进行了显著性评价,通过对调驱影响显著的因素进行定量研究,提出了裂缝性油藏适宜调驱的油藏条件。利用正交分析方法,对实际油藏进行调驱参数优化设计。

大庆敖南特低渗油层非达西渗流压裂水平井优化技术

为了反映特低渗透油层基质-裂缝-水平井耦合流动的非达西渗流规律,完善非达西渗流条件下压裂水平井非定常渗流产能预测方法,建立完整的数学模型。对大庆敖南油田压裂水平井进行了优化设计数值模拟研究,研究了裂缝长度、裂缝条数、裂缝分布、水平井长度、裂缝间距、裂缝导流能力等对压裂水平井开发效果的影响,揭示了整体压裂基质-裂缝耦合两相流动开采变化规律。该模型物理概念清晰,模型先进,计算结果与试验和矿厂动态数据变化规律相符和吻合,可有效指导现场进行水平井压裂优化设计。

低渗透油藏菱形反九点压裂井网两相渗流分析

依据低渗透油藏菱形反九点压裂井网不同流动区域的流动规律,建立了反映压裂开采过程物理本质的三区模型,推导出了考虑启动压力梯度的基质非达西渗流、椭圆渗流和裂缝非线性流动的三区两相渗流数学模型。研究表明:裂缝越长,累积产量越高,含水率增加越快;裂缝的导流能力越低,其累积产量越小,含水率也越小,随着导流能力的增加,累积产量的增加幅度变小;注水井排与裂缝的夹角对产量的影响不大;井排距对产量影响明显,对压裂井应采取较大的井排距。

葡南扶余油层非达西渗流有效驱动理论

为了模拟研究注水井、油井间驱替半径和合理井距。在室内实验和低渗透非线性渗流理论的研究基础上,建立反映真实的低速非达西流动全过程的渗流数学模型和具有启动压力梯度的非达西渗流有效驱动理论,以及压裂条件下有效驱动半径为核心的特低渗透条件下有效动用理论公式,推导出了低渗透油层驱替压力预测方法的新公式。并以扶杨油层试验区333区块为例,进行模拟计算,得出葡333区块合理注采压差界限,该计算结果并得到了试验和矿厂动态数据的证实。

国外页岩气藏数值模拟技术调研

页岩气藏勘探开发过程中数值模拟技术的应用是一个崭新的研究课题,目前国内外均无成熟的经验做法。本文调研了国外页岩气藏数值模拟技术研究方面的最新进展,以期对我国该方面的研究工作提供参考和借鉴。调研结果表明,对天然裂缝和水力压裂裂缝组成的复杂裂缝网络系统和页岩气渗流特征的准确表征是做好该类气藏模拟的关键所在,而天然裂缝渗透率、基质—裂缝耦合因子、水力压裂裂缝参数对页岩气藏产能模拟敏感性最强,可作为历史拟合的可调参数。通过页岩气藏数值模拟,可对页岩气井生产动态预测、剩余储量分布、页岩气藏加密钻井、水力压裂及二次压裂施工等提供有益的参考。

致密油藏分段多簇压裂水平井复杂缝网表征及产能分析

致密油藏多采用水平井分段多簇压裂方式生产,产能预测需兼顾天然裂缝和水力裂缝的分布,同时考虑裂缝与基质之间的耦合。以S油田天然裂缝的走向和密度为基础,利用COMSOL和MATLAB软件联合仿真技术,对致密油藏中水平井井筒、水力裂缝和天然裂缝的分布进行建模。利用基质-裂缝-井筒耦合流动模型,模拟了水力压裂条件下,不同裂缝间距和裂缝长度油藏的压力分布、日产油量和累积产油量。结果表明:水力压裂改造后,压力首先波及到导流能力较强的主裂缝和次级裂缝,随后向沟通的天然裂缝和基质扩展,且扩展速度逐渐变缓;对于无法连通的未改造区域,压力很难波及到。生产时间为1000d时,压力波及区域面积仅为油藏面积的34.1%。增加裂缝长度及减小裂缝间距均可提高日产油量和累积产油量,其中减小水力裂缝间距对提高产能和累积产量的贡献更为显著。

酸性压裂液防治低渗煤层水锁损害实验研究

压裂液易渗吸进入煤基质,大幅增加水力裂缝-煤基质界面水饱和度,严重降低甲烷气体产出速率,为此防治水锁损害是提升煤层压裂改造效果的重要手段。以阜新盆地刘家区低煤阶煤层气富集区为研究背景,选用阜新组富含方解石(体积占比约4.5%)低渗煤样与质量分数6%乙酸溶液,测试了水相返排过程原煤样与酸化煤样气相渗透率变化规律,并结合扫描电镜、核磁共振岩心分析及CT成像,分析了方解石溶蚀对煤样渗流通道与毛管力影响。结果表明:(1)原煤样孔缝壁面倾向于强亲水,水相易渗吸侵入,加之煤基质储集空间以直径<100 nm的微、小孔隙为主,导致煤基质存在高毛管阻力,不利于渗吸水相返排,测试表明0.1,0.5 MPa气体驱替压差下仅少量水被返排出,滞留水饱和度大于90%,造成气相渗透率降低90%以上,当驱替压差增加至2.0 MPa(接近阜新组煤层最大返排压力梯度),部分煤样水锁损害率仍大于60%;(2)质量分数6%乙酸渗吸流动过程能够有效解除方解石对天然裂缝的充填堵塞,使煤岩心内部形成低毛管力、高渗透率的裂缝性酸溶蚀通道,为此0.1,0.5 MPa气体驱替压差即可有效返排主要渗流通道中的渗吸水相,返排过程气体渗透率达(6.9~82.3)×10^(-15)m^(2),较酸化前增加10~79倍,有效实现了防水锁与增渗目的;(3)借助酸溶蚀孔缝扩展延伸数值模拟、岩心柱尺度渗流实验等评估结果,优化压裂液中乙酸浓度、酸化溶蚀时间,适量解除方解石对煤层裂缝的充填堵塞,在煤层水锁损害带形成数量合理的低毛管力、高渗透率的裂缝性渗流通道,可最大程度防治水力裂缝-基质界面水锁损害,并降低酸溶蚀对煤体强度及煤粉运移影响。对于富含方解石的低渗煤层,采用乙酸改性的活性水压裂液,既可防治压裂液渗吸诱发的水锁损害,又不污染、破坏煤质,有利于煤层气抽采后煤炭绿色开采。

吉林油田火山岩特低渗气藏应力敏感性及成因研究

以吉林油田长岭火山岩气藏基质岩心、裂缝充填岩心、裂缝-基质岩心为研究对象,进行了油藏条件下的应力敏感实验,以储层原始有效覆压下的渗透率为基准渗透率评价了该火山岩气藏的应力敏感程度,并与传统评价方法进行了对比.研究结果表明:火山岩裂缝-基质岩心具有中等偏强的应力敏感性,基质岩心和裂缝充填岩心应力敏感程度较弱.这与用传统方法评价的3类岩心均具有极强应力敏感性的结果偏差较大,火山岩中天然缝和人工缝的闭合是造成应力敏感性的主导因素.由于有效覆压变化引起的渗透率损失主要在低有效覆压范围内(<20 MPa),而这种情况在整个油气藏开发期内可能并不会存在,因此认为新评价方法更加具有应用价值.