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低渗透气藏非达西渗流研究

达西定律是渗流的基本规律,但低渗透致密气藏的渗流还有其特殊性,启动压力和气体的“滑脱效应”同时存在,两种现象的研究又似乎相互矛盾。基于对低渗气藏渗流机理分析,利用渗流理论进行研究和推导,考虑启动压力和“滑脱效应”的双重影响,探讨和研究了二者对渗流规律的影响,得出当滑脱效应和启动压力影响相当时,低渗透气藏中非达西效应消失的现象。为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础。

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透油藏直井产能的影响

由于低渗透油藏普遍具有低孔、低渗特征,导致其油水渗流存在非线性和流态的多变性,使得流体的渗流不再符合经典的达西定律。考虑启动压力梯度和基于岩石本体有效应力理论的应力敏感效应的综合影响,推导出修正的低渗透油藏直井产能方程。以某低渗透油藏为例,研究启动压力梯度和应力敏感效应对其产能的影响。结果表明,低渗透油井中启动压力梯度比应力敏感对产能的影响大,建议进行产能预测时充分考虑启动压力梯度的影响。

一种求解低渗透油藏启动压力梯度的新方法

由于存在启动压力梯度,低渗透油层中流体渗流不遵循达西定律,属于非线性渗流。对长庆西峰油田不同渗透率岩心进行室内驱替实验,改变岩心两端压差测量流体通过岩心的流速,求得"压差-流量"关系曲线并进行回归,二次多项式拟合相关系数较高,为此,将渗流速度表示为驱动压力梯度的二次多项式,与考虑启动压力梯度的理论渗流速度公式结合,即得到求解低渗透油藏启动压力梯度的数学模型。由该模型分析,启动压力梯度的主要影响因素是驱动压力梯度和流体的流度,启动压力梯度与前者成正比关系,与后者成反比关系。利用启动压力梯度可以计算低渗透油藏非线性渗流条件下油井产量、极限注采井距等。

多层非均质油藏开发指标预测方法

考虑多层油藏层间非均质性和启动压力梯度的影响,基于Buckley-Leverett水驱油理论推导并建立一种多层油藏开发指标预测方法。该方法根据各层的有效注采压差和渗流阻力动态劈分各层的注水量,采用物质平衡原理和水驱油理论预测各小层的开发动态,可以定量刻画多层油藏合注时,各层有效注采压差和供液能力随时间的变化规律。实例分析表明,该方法可真实反映多层油藏实际生产时,高渗层产液比例越来越大,层间矛盾越来越严重等生产特征,可以用于指导油田进行分层注水等生产措施。

考虑启动压力梯度的低渗透气藏不稳定渗流模型

低渗透气藏气体渗流存在启动压力梯度,为准确描述存在启动压力梯度的低渗透气藏的不稳定渗流问题,在前人研究成果的基础上,根据存在启动压力梯度的低速非达西渗流的特点(流体流动边界不断向外扩展),建立了一个考虑启动压力梯度的低渗透气藏非线性渗流数学模型。采用格林函数法与数值逼近法相结合的方式对低渗透气藏的非线性渗流数学模型进行求解,建立了单井控制半径的求解方程,同时制作了计算控制半径的图版,利用该图版可以方便地计算出单井的控制半径。实例计算表明,采用考虑启动压力梯度的不稳定渗流模型能够正确地反映低渗透气藏的渗流机理和开采动态。

考虑启动压力和二次梯度的压裂井稳态渗流模型

从质量守恒原理出发,推导了考虑启动压力梯度和二次压力梯度非线性单向渗流微分方程。并通过变量代换,将渗流方程线性化,获得单向稳定渗流模型的解析解。再利用保角变换将压裂井复杂的平面流动转化为简单的单向流动,最终获得考虑启动压力梯度和二次压力梯度的压裂井产量公式。通过对比分析可知:只考虑启动压力梯度或二次梯度项所得产能公式都是文中公式的特例;忽略二次梯度项将使计算所得产能偏低,忽略启动梯度项将使计算所得产能偏高,且误差随二次梯度项系数和启动压力梯度的增大而增大。

低渗透均质油藏非达西渗流的产量动态规律

由于低渗透油藏存在非达西渗流机理，因此目前采用基于达西渗流理论的产能预测结果与实际存在较大的误差。基于低速非达西渗流理论，建立了考虑启动压力梯度的低渗透均质油藏产量变化数学模型，油藏外边界考虑了无限大、定压和封闭三种条件，应用Laplace变换方法求解得到了该模型在Laplace空间的解，采用Stehfest数值反演算法，绘制了三种外边界条件下产量和累计产量变化的理论曲线；讨论了启动压力梯度、边界距离对产量的影响规律，对比分析了非达西渗流与达西渗流产量动态变化规律的差别。研究表明：与达西渗流相比，由于启动压力梯度的存在，导致产量下降速度加快，累计产量下降。

不同类型储层驱替速度对提高原油采收率的影响

从渗流力学的基本规律出发 ,对几种不同类型储层驱替速度对提高油气采收率的影响进行了理论探讨。研究结果表明 ,对于一维均质储层 ,加大水湿层内垂向非均质储层和存在启动压力梯度的低渗透储层的驱替速度 ,能提高油气采收率 ;对于水湿双重介质储层 ,如果基质渗透率很低 ,应适当降低驱替速度 ,可以更充分地发挥基质与裂缝系统间毛管力窜流的交换作用 ,有利于提高油气采收率。对于水湿层内垂向非均质储层和基质渗透率较大的双重介质储层 ,要平衡毛管力的有利和不利两个方面的作用 ,驱替速度过大或过低都会影响采收率的提高 ,因而存在一个最佳驱替速度。

低渗透气藏产水气井两相产能方程研究

基于低渗透气藏渗流理论和质量守恒原理,建立考虑拟启动压力降和气水高速非达西效应的低渗透气藏气水两相产能方程。该方程提出了拟启动压降的概念,可分析不同气水比下储层流动含水饱和度、平均含水饱和度以及储层中相对渗透率的分布和含水饱和度对拟启动压降的影响,从而得到低渗透气藏气水两相流稳定流入动态曲线和不同气水比下的气井产能变化规律。实例研究发现,气井产能随着水气质量比的增大而减小,满足近似的对数关系。当水气质量比与井底流压不变时,储层流动含水饱和度和拟启动压降随着与井眼距离的增大而增大。并且气井水气质量比越大,储层平均流动含水饱和度越大而拟启动压降越小。该研究为低渗透气藏气水两相流的产能及动态分析提供了理论基础。

低渗透油藏油水两相非线性渗流规律

随着低渗透油气藏的开发,有关启动压力梯度和应力敏感的渗流问题逐渐得到了广泛关注。针对目前低渗透油水两相渗流压力分布规律研究较少以及油水两相产量计算不准确等问题,充分考虑水驱前缘突破油井后,含水饱和度沿油藏径向不均匀分布,建立了考虑启动压力梯度和应力敏感的油水两相径向稳定渗流模型,推导出了压力分布和产量方程。计算结果表明:在低渗透油水两相油藏中,地层压降随启动压力梯度的增大而增大,随应力敏感系数的增大而减小;油井产量随启动压力梯度和应力敏感的增大而降低。研究结果为低渗透油水两相油藏的开发提供了理论基础。

低渗透产水气藏单井控制储量的计算及产水对储量的影响

低渗透气藏已成为目前我国天然气开发的重点对象,其渗流规律也不同于常规气藏,特别是气井产水以后,存在气、水两相流动,气藏的渗流规律将发生明显的变化,常规的单井控制储量计算方法已不再适合。为此,针对气藏低渗透、产水的特点,重新推导了气井的气、水两相产能方程,并结合物质平衡法,建立了一个改进的适合产水低渗气井控制储量计算的采气曲线法,并用实例进行了验证。结果表明:启动压力梯度及气井产水对控制储量的计算有明显影响;在储量计算公式推导中,水气体积比的引入,能更准确地求取产水气井的储量和表述产水对储量的影响;在考虑产水因素后,求得的天然气储量明显降低,且随产水量的增加,求得的气井控制储量也减少。该研究成果对于提高低渗透产水气藏单井控制储量的计算精度具有重要参考价值。

考虑压力敏感效应和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能研究

低渗透气藏由于普遍具有低孔、低渗的特征,导致其气水渗流具有非线性特征和流态的多变形,进而储层流体的渗流不再遵循经典的达西定律。结合岩石本体有效应力相关理论,在前人的基础上,推导了低渗透气藏水平井产能公式,该公式综合考虑了压力敏感效应和启动压力梯度的影响,更加接近于实际气藏,更能准确的对低渗透气藏水平井产能进行评价。实例计算表明:在低渗透气藏水平井产能分析中,必须考虑压力敏感效应和启动压力梯度;且随着压力敏感系数和启动压力梯度的增大,水平井产量降低。水平井产能随着生产压差的增大而增大,但气井产能指数却是先快速上升,然后再缓慢降低。因此对于低渗透气井而言,存在一个生产压差的最优值。

应用分层技术重新认识濮城油田沙二上油藏

濮城油田西区沙二上2+3油藏为大厚层、严重非均质块状油藏,经过多年的注水开发,使储层孔隙结构改变,注采失调,油藏层间和层内矛盾突出,已进入特高含水开发后期,表现为高渗透层采出程度高、含水高,二、三类层动用程度低、剩余可采储量较大。因此,在油藏精细描述和剩余油研究的基础上,结合地质开发方案,开展了应用分层技术测试XP2-89、濮2-283、濮2-138井3口井的小层启动压力,通过测试成果量化认识层间非均质性,确认潜力层。通过将测试成果应用于区块改造、井网重组细分、认识剩余油分布,以及濮城南区沙二上2+3油藏的分注分采治理,油藏地层压力回升,动液面和生产压差相对稳定,地层能量保持与利用状况得到改善,达到了控水增油的目的。该技术对高含水油藏后期注水开发进行了有益的探索,是重新识别油藏的又一工艺思路,具有一定的推广应用价值。

考虑启动压力梯度的直井压裂渗流模型与实验

采用直井压裂技术开发低渗透稠油油藏在工程上表现出较理想的经济效益。基于渗流理论和水电模拟实验,建立了低渗透稠油油藏直井压裂后形成垂直裂缝的渗流模型。由于稠油在低渗地层中表现出非牛顿性,该公式进一步考虑了启动压力梯度、有效运动边界和有效边界压力,建立针对径向流向椭圆流转变的渐变流模型,通过半缝长与供油半径比值判断渐变流模型中的径向流、椭圆流的临界边界。设计一种存在击穿电压的溶液用于电模拟实验,适用于模拟稠油的启动压力梯度,并对启动压力梯度对产能的影响做了分析。

考虑启动压力的致密油水平井分段压裂后渗流规律电模拟

水平井分段压裂技术是致密油开采获取经济产量的有效手段,同时需克服启动压力后才能保障完整的渗流过程。基于水电相似原理,采用二极管击穿电压模拟致密油启动压力,自研了一套考虑启动压力的致密油水平井分段压裂后渗流规律电模拟装置。通过模拟结果分析,考虑启动压力后,变相地减少了致密油藏供给边界压力;致密油渗流过程压力损耗主要包括启动压力和基质渗流阻力。

海上油田丛式井表层开路预斜技术

通过渤海地区开发井井筒布置密集易发生碰撞的特点说明了丛式井钻井作业中表层预斜技术的必要性。针对传统表层预斜技术拆卸井口消耗时间长的缺陷,提出了不安装井口,直接采用海水钻进并辅以大弯角马达造斜的开路循环预斜技术,并确定了其钻具组合及施工参数的优化方案。目前,该技术已成功应用于渤海地区54口井,节约了钻井成本,增加了钻进效率,对于渤海以外的其他海域油田本研究也具有一定的推广意义。

西峰油田长X油层压后产能递减相关因素分析

西峰油田长X油层压后产能递减较快,不符合油田开发的递减规律。文章从油层启动压力、储层物性、油气丰度、地层压力的保持、注采对应情况等为主要内容的储层地质条件,施工工艺水平,支撑剂回流影响等七个方面具体分析了长X油层压后产能递减的可能原因,目的是为后期长X油层的有效开发提供技术参考。

新型金刚石造斜钻头的研制及改进

简述了配合连续造斜器使用的金刚石造斜钻头的设计方案,利用有限元软件对其水力结构进行优化。设计的新型金刚石造斜钻头经现场使用效果良好,但内径磨损严重,后经中心部位优化改进,大大改善了中心磨损问题,钻头综合性能得到了大幅提高。

爆炸冲击振动下人体抛离问题的分析

采用单自由度模型研究了爆炸冲击振动下人体抛离问题。提出了人体抛离的飞离条件，推导了人体飞离时刻和飞离速度计算公式，为定量研究爆炸冲击振动下人员冲击伤和碰撞伤及人员隔冲问题提供了参考。