气井压后稳态产能公式和压裂数值模拟研究

低渗气藏在已探明的天然气地质储量中占有相当大的比重。但低渗气藏的低产特征 ,使得这类气藏往往难以直接获得商业性开发利用 ,只有通过储层压裂改造才能达到经济开发要求。文章根据气井压后流体渗流流动规律的变化 ,利用气藏的渗流理论 ,推导出气井压后稳态产能公式 ;并利用油藏数值模拟的方法 ,系统地分析了压裂缝长、导流能力、有效渗透率、有效厚度等对塔巴庙区块压裂初期产量大小和压后产量变化的影响 ,得到塔巴庙区块低渗气藏压裂井筛选原则和压裂设计参数。在做压裂选井时 ,应选择有效渗透率和有效厚度都较大的井进行压裂 ;在压裂设计时 ,应优选出合理的裂缝导流能力和裂缝缝长 ,从而为低渗气藏的高效开发提供科学决策。

气井压裂后稳态产能的计算

应用保角变换原理 ,将求解带垂直裂缝的气井产量问题转化为简单的单向渗流问题。保角变换方法能将Z平面上特别复杂的渗流问题转化为W平面上相对简单和易于求解的渗流问题。变换后 ,可用于描述井筒附近较为复杂的流动型态 (裂缝内流动和非裂缝区域拟径向流动 )对压裂后产能的贡献。变换后假设的缝端封闭边界条件更符合实际。然后再根据微元体流动分析 ,综合应用物质守衡原理、非达西运动方程和压力耦合原理 ,导出了裂缝内变质量流动时压力满足的二阶微分方程 ,进而推导出不同缝长和导流能力 (包括无限导流能力和有限导流能力 )裂缝井的产能公式。将计算结果与现场某气井压裂后产量相比 ,两者吻合程度较好。该计算方法简单易行 ,便于现场应用。

气井压后稳态产能模型及求取无阻流量的变系数一点法

在对压后气井产能分析的基础上,提出了新的压后气井两项式产能公式,可用于理论上计算压后气井无阻流量。该公式根据气体压后流体渗流规律的变化,合理考虑近井流域的非达西渗流,以及压裂裂缝壁面的污染和限制性入口对渗流的影响,从而推导出稳态或拟稳态情况下的气井产能公式。同时。

压裂气井稳态产能研究

应用保角变换原理 ,将求带垂直裂缝的气井产量问题 ,转化为一简单的单向渗流问题。保教变换方法的特点是 :①能将z平面上特别复杂的渗流问题转化为w平面上相对简单和易于求解的渗流问题 ,经过变换后 ,只是改变了流线的型态和尺寸 ,而等势线上的势及井的产量不变 ;②变换后 ,可以恰如其分地描述井筒附近较为复杂的流动型态对压后产能的贡献 ,而以往的许多文献往往假设裂缝井的产能主要来自裂缝内的流体流动 ;③变换后假设的缝端封闭边界条件更符合实际。然后 ,根据微元体流动分析 ,综合应用物质守衡原理和非达西运动方程 ,同时利用压力耦合原理导出了裂缝内变质量流动时压力满足的二阶微分方程 ,进而推导出不同缝长和导流能力裂缝井的产能公式。所得结果与现场某气井压裂后产量相比 ,吻合程度较好 ,且简单易行 。

非对称裂缝压裂气井稳态产能研究

为了准确预测非对称裂缝压裂气井的产能,指导和优化气井压裂,根据保角变换原理,通过引入气体压力函数,建立了裂缝内气体流动的微分方程组,最后通过求解微分方程组得到了非对称裂缝压裂气井的产量计算公式。利用某油田非对称裂缝压裂气井的数据,验证了推导出的非对称裂缝压裂气井产量计算公式的准确性。利用该计算公式分析了裂缝的非对称性对压裂气井产能的影响,结果表明:在其他参数相同的条件下,裂缝的非对称性越严重,压裂气井的产量越低;当井底流压较高时,裂缝的非对称性对压裂气井产量的影响较小;当井底流压较低时,裂缝的非对称性对压裂气井产量的影响较大。因此为获得较高的产能,应尽可能保证压裂裂缝沿井筒对称分布。

低渗透率油藏压裂直井稳态解产能公式研究

在数值模拟结果分析的基础上，将压裂直井近似为一条垂直裂缝。采用拟三维的思想及保角变换方法，推导出垂直裂缝的产能公式，并将本文公式的计算结果与Joshi、Giger、Guo以及数值模拟结果进行对比。本文公式可满足压裂直井产能估算的要求。

裂缝性油藏水平井稳态解产能公式研究

本文首先推导出矩形油藏中垂直裂缝稳态解公式，在此公式的基础上，推导出裂缝性油藏水平井稳态解公式。在推导过程中，考虑了油藏顶、底边界、两侧边界、完井方式、油藏基质各向异性以及垂直裂缝部分穿透油层等因素对水平井产能的影响。最后应用所推导的公式进行计算，得到了几个结论。

垂直压裂水平井非稳态条件下的产能分析

应用Green函数和Newman积原理,推导出垂直压裂水平井在非稳态条件下生产时的压降公式,建立压裂水平井井筒与油藏耦合的新模型,并给出求解方法。实例计算结果表明:水平井的产量随时间是不断减小的,经过一定时间,流动达到拟稳态;井筒内存在一定的压力降;摩阻对压裂水平井生产动态有一定影响;水平井长度对产量有一定的影响,而且水平井长度存在最优范围;各条裂缝产量不相等,裂缝条数存在最优范围。

致密油藏直井体积压裂稳态产能评价模型

基于区域分形和拟压力法,建立一种可用于致密油藏直井体积压裂稳态产能评价的解析模型,模型考虑人工裂缝网络展布、压敏及启动压力梯度的影响;应用模型分析压敏系数、分形因数、启动压力梯度、改造半径及生产压差等影响产能的参数.结果表明:压敏系数对产能的影响较大,压敏系数越大,产能越低,当压敏系数大于0.1MPa-1时,放大生产压差增产效果不明显;分形因数越大,产能越高,生产压差越大,分形因数对提高产能的效果越显著;启动压力梯度越大,产能越低;改造半径越大,产能越高,改造半径对产能的影响受分形因数和生产压差的制约,分形因数及生产压差越大,改造半径对产能的影响越大.该结果为合理开发致密油藏及体积压裂优化设计提供参考.

致密油藏压裂水平井非稳态产能预测模型

考虑启动压力梯度和压敏效应影响下的基质—裂缝、裂缝—井筒的耦合流动,以椭圆渗流理论和叠加原理为基础,通过当量井径原理,建立了带有多条横向裂缝且裂缝间相互干扰的压裂水平井的非稳态产能预测模型,并分析了压裂水平井产量变化规律及各因素对产能的影响。实例计算结果表明,致密油藏压裂水平井初期产量高、递减快、高产期短,后期产量低、趋于平稳、稳产期长。启动压力梯度和应力敏感效应影响大,启动压力梯度、变形系数越大,压裂水平井单井产量越低。水平段长度越长、压裂缝条数越多、裂缝越长、导流能力越大,压裂水平井产量越高,但各自存在最优范围。

致密油藏直井体积压裂非稳态产能评价模型

基于渗透率区域分形和动边界法,文中建立了一种可用于致密油藏直井体积压裂改造非稳态产能评价的解析模型。模型考虑了人工裂缝网络展布及启动压力梯度的影响,并应用已建立的模型对分形系数、启动压力梯度、改造半径(等效于改造体积SRV)等影响产能的参数进行了分析。结果表明:分形系数只对初期产能有影响且影响很大,分形系数负值越大,体积压裂改造越彻底,初期产能越高;启动压力梯度对整个生产期都有影响,对后期产能影响尤为突出,启动压力梯度值越大,产能越低,双对数曲线越晚趋于平缓;改造半径也对整个生产期都有影响,对前期产能影响要远大于后期,改造半径越大,产能增加越显著。这为合理开发致密储层及体积压裂改造优化设计提供了一定的参考。

低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型

致密砂岩气藏储层物性差,需要采用水平井配合多级水力压裂技术进行开发,为此,对低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型进行了研究。首先,由渗流力学基本原理,建立单条裂缝水平井等效井径模型;然后,运用叠加原理,建立了耦合水平井段管流动态的多级压裂水平井稳态产能模型,在Visual Studio 2008C#编程环境下,对模型进行了求解,获得了多级压裂水平井产量及压力分布。在此基础上,对多级压裂水平井稳态产能的相关影响因素进行了分析,认为缝长是影响低渗透气藏产能的主要因素,而裂缝导流能力对其影响不大。通过矿场实例,计算得到西部某气藏压裂水平井单井产能为11.357×104m3/d,与实测产能误差为15.7%,验证了计算结果的准确性。该井在压裂施工中应尽可能提高缝长,以获得更好的增产效果。

井筒与油藏耦合的压裂水平井非稳态产能计算模型

为了准确预测压裂水平井的产量,综合考虑流体在储层、井壁、压裂裂缝、射孔孔眼以及水平井筒中的流动过程,根据势叠加原理,建立了考虑射孔孔眼、压裂裂缝生产干扰作用下的井筒、油藏耦合压裂水平井非稳态产能计算模型。结果表明:只考虑裂缝生产与裂缝、孔眼同时生产时的水平井产量在生产初期差别较大,生产后期差别变小;由于裂缝、孔眼的干扰,水平井筒两端裂缝的产量高于中间裂缝的产量;由于井筒摩阻作用,关于水平井筒中心对称的裂缝流量不相等;随着裂缝长度增加,裂缝、射孔孔眼、水平井产量增大;随着裂缝导流能力增加,裂缝产量增大,射孔孔眼产量降低,水平井产量增大;射孔段越长,孔眼与裂缝的干扰愈强,单个孔眼的产量降低,但由于射孔数增加,水平井产量增大;射孔深度增加,压裂水平井产量增加。

低渗透气藏分段压裂水平井非稳态产能模型

针对压裂水平井产能预测模型未考虑地层流体直接流入水平井筒问题,研究应用气体不稳定渗流公式和势的叠加原理,把每条裂缝和水平井筒均看成由无数个点汇组成,建立考虑地层流体直接流入水平井筒情况下,裂缝与水平段同时生产时的低渗透气藏水平井分段压裂完井非稳态产能预测模型,讨论不同气藏基质渗透率情况下裂缝参数对压裂水平井产能的影响.实例计算结果表明,在不同基质渗透率下,优化出的水平井分段压裂完井裂缝参数不同,基质渗透率越低,累积产气量越小,需要压开的裂缝越多,缝长与间距的比值越大.所建模型有利于指导物性不同的储层裂缝参数的优化,可为低渗透气藏水平井分段压裂优化设计提供理论依据.

缝洞型碳酸盐岩油藏压裂直井非稳态复合产能模型

产能预测对油藏开发方案优化具有重要意义。根据缝洞型碳酸盐岩油藏的地质特征,结合直井压裂开发特点,建立缝洞型碳酸盐岩油藏非稳态复合产能模型,通过Laplace变换求得Laplace空间解,再运用stehfest数值反演得到实空间产量。实例验证结果表明,新建模型计算结果与实际生产数据趋势基本一致,验证了模型的正确性。由无因次产量曲线变化趋势可知,流体流动阶段共分为7个阶段,分别为人工裂缝线性流动阶段、过渡阶段A、天然裂缝线性流动阶段、裂缝耦合双线性流动阶段、过渡阶段B、基质线性流动阶段和边界控制流动阶段。影响因素分析结果表明:储容比影响前期和后期产能,天然裂缝与人工裂缝之间的相对储容比越大,前期产能越小;基质与溶孔之间的相对储容比越大,后期产能越小;而中期产能受窜流系数的影响,窜流系数越大,中期产能降低速度越小。

水平井稳态产能公式对比与分析

近年来,水平井稳态产能理论研究日趋成熟,不同求解方法下的水平井稳态产能公式应运而生,但并不是每个产能公式均适用于所有类型油藏中水平井产能的预测,合理选择产能公式至关重要。以水平井稳态产能公式研究过程中的拟三维方法、保角变换法以及其他相关方法为基础,对国内外学者关于水平井稳态产能分析理论的研究进展进行了综述,并结合实例分析了各水平井稳态产能公式在已知油藏中的适用性。分析表明,Borisov公式(郎兆新公式)、Giger公式、Renard-Dupuy公式(郭肖公式与李真祥公式)、Fuirui公式以及陈元千公式适用性较强。该研究为油藏开发过程中合理选择水平井产能公式提供了理论依据。

低渗透油藏长缝压裂直井稳态产能预测模型

低渗透油藏长缝压裂直井已在现场获得广泛应用,但目前仍缺乏适用于其工程应用的快速、准确的产能预测模型。为此,根据低渗透油藏长缝压裂直井周围地层渗流情况,运用保角变换原理与双线性渗流理论,建立了低渗透油藏压裂裂缝无限与有限2种导流能力下、考虑启动压力梯度长缝压裂直井稳态产能预测模型,通过与现场实例对比验证了模型的准确性,并利用该产能预测模型计算绘制了油井IPR曲线,分析了裂缝参数对长缝压裂油井产能的影响。结果表明:新建产能预测模型与现场实例基本相符,误差均小于9%,说明模型的准确性较高;长缝压裂直井压裂缝长对产能的影响程度大于裂缝导流能力对产能的影响;当压裂缝长一定时,长缝压裂直井裂缝存在最佳导流能力。

分段压裂水平井非稳态渗流产能分析

应用Green函数和Newman积原理,考虑裂缝导流能力随时间衰减因素和多条裂缝间干扰因素,推导出分段压裂水平井非稳态条件下的产能公式和计算方法,实现了产量随时间变化以及单条裂缝产量的计算。计算结果表明:裂缝干扰条件下与裂缝互不干扰条件下水平井产量差距较大;裂缝无限导流情况下与裂缝有限导流情况下水平井产量有明显差距;裂缝所处位置对裂缝产量衰减程度有一定的影响;裂缝导流能力衰减强度对水平井产量也有一定的影响。

致密油藏压裂水平井非稳态产能评价方法研究

针对致密油藏压裂水平井的非稳态生产过程复杂,其产能评价的研究不够深入,考虑流体微可压缩性、人工缝有限导流能力等因素影响,建立致密油藏压裂水平井非稳态产能评价数学模型。建立并耦合外区基质、内区基质、人工缝、水平井筒的非稳态渗流方程,应用Laplace变换和Stehfest数值反演获得了产能模型的半解析解。绘制致密油藏压裂水平井典型产能曲线,并进行正交试验,分析初始产能和采收率的主控因素。结果表明,外边界封闭时的非稳态生产过程可划分为5个流动阶段,初始产能的主控因素为人工裂缝间距、人工裂缝半长、人工裂缝导流能力;而采收率则主要依赖于人工裂缝半长。本文的研究为准确评价其产能变化,掌握油井生产动态提供了依据。

爆燃压裂油井产能热稳态数值模拟评价

根据温度场和渗流压力场的相似原理,利用ANSYS热稳态数值模拟模型,分析了爆燃裂缝参数对油藏渗流压力场和油井产能的影响,并与爆燃压裂油井产能数学模型的计算结果进行了对比。结果表明,爆燃裂缝的存在,使靠近裂缝处流体的渗流方式由径向流变为线性单向流,且爆燃裂缝渗透率高,提高了地层流体在油藏中的渗流能力和油井产能;爆燃裂缝前端等温线发生明显弯曲和集中,证明裂缝前端存在汇流现象;保角变换产能数学模型和节点系统分析产能数学模型的计算结果与ANSYS热稳态数值模拟结果的平均相对误差分别为6.13%和7.6%,验证了保角变换产能数学模型和节点系统分析产能数学模型具有较高的精度和工程适用性,可为爆燃裂缝参数设计提供依据。