基于微观流固耦合的超深层致密砂岩气藏应力敏感性分析

超深层致密砂岩气藏具有强应力敏感性,目前常用的研究方法包括压力脉冲实验法和实时在线CT扫描法两种,压力脉冲实验法不能揭示产生应力敏感性的微观机理,而实时在线CT扫描法也无法模拟深部地层高压、高应力的条件。为解决应力敏感性实验研究的不足,基于离散单元法与管道网络模型建立了微观流固耦合算法,编制了模拟器,并对模拟器力学计算和流固耦合模块的正确性进行了验证,分析了应力大小、加载方向和孔隙压力对岩心渗透率的影响,最后从微观上揭示了超深层致密砂岩气藏的应力敏感性机理。研究结果表明:①应力通过增加与之垂直方向上喉道两侧的法向压力,减小喉道的水力半径,进而降低储层的渗透率;②较高的孔隙压力能够阻碍岩石颗粒在应力作用下的移动,从而减缓了孔隙和喉道的变形,使模型保持较高的渗透率;③致密砂岩气藏的渗透率受到应力和地层压力的共同控制,并且具有各向异性,在垂直于最小主应力方向上形成渗透率较大的优势通道;④异常高压阻碍了地应力的压实作用,有利于保护储层孔隙,使地层有较好的储集性能和较高的渗透率。结论认为,根据离散元法结合孔隙网络模型建立的流固耦合方法可为理解超深层致密砂岩应力敏感性提供理论参考,并为超深层致密砂岩气藏的科学高效开发提供指导。

深层凝析气藏渗流规律及产能优化

深层凝析气田在世界气田开发中占有非常重要的地位,但随着生产过程中压力的不断下降,在压力到达露点压力时,会发生反凝析现象,导致气井产能下降。为了深入研究深层凝析气藏渗流规律,为后期产能优化提供参考,基于凝析油气体系在恒温条件下的反凝析渗流理论,建立了考虑凝析油污染条件下凝析气井动态优化的配产理论与方法,实现了气井合理配产由传统的静态计算转变为动态优化,并采用数值模拟方法对FS1井的合理产能进行分析。结果表明:随着压力的不断降低,凝析气藏产生凝析油的油藏范围进一步扩大,储层内渗流区会出现Ⅲ区—Ⅱ区—Ⅰ区的过渡区,将凝析气藏流体渗流划分为3个区域进行规律分析;产能优化后地层压力33.20 MPa条件下的合理生产制度为固定压力25.00 MPa生产,合理生产压差为8.20 MPa;在地层压力26.26 MPa条件下的合理生产制度为固定压力20.00 MPa生产,合理生产压差为6.26 MPa;在地层压力20.52 MPa条件下的合理生产制度为固定压力15.00 MPa生产,合理生产压差为5.52 MPa。7 a可提高储层凝析气采收率15.24百分点,提高凝析油采收率4.35百分点。研究成果可为优化深层凝析气藏气井工作制度提供参考。

高强度堵剂优化及其在高含水油藏靶向调堵中的应用

针对河南油田高渗高凝特高含水砂岩油藏,对双激发无机堵剂的配方优化、耐温耐盐性能、封堵性能、耐冲刷性能、粒径匹配等多方面进行系统研究。结果表明,缓凝剂和离子平衡剂是控制体系凝固时间的主导因素,随着主剂与激发剂浓度以及温度的增加,双激发无机堵剂固结速度增大。配液水中矿化度较高时,硫酸根和氯盐会加快体系固结时间。双激发无机堵剂封堵能力强,耐冲刷能力和深部液流转向效果较好,可对高渗透层大孔道有效封堵,提高低渗岩芯分流率,其封堵率高于98.5%。现场应用效果证实,双激发无机堵剂能够实现深部靶向封堵,具有强度高、有效期长、成本低等优点,调堵后含水率大幅下降。

超低渗砂岩储层深穿透缓速解堵增注工艺

针对HQ油田超低渗砂岩储层物性差、渗流阻力大,注水井投注一段时间后易发生油层堵塞,吸水变差,达不到油田开发注水要求,且常规酸化增注效果又不理想的问题,为确保注够水、注好水,促进油藏高效开发,开展了超低渗砂岩储层欠注井解堵增注技术研究。通过分析该储层欠注井常规酸化增注效果不理想的原因,结合储层地质特征,设计出一种深穿透缓速解堵液;对该解堵液的缓速性能、解堵能力、抑制二次伤害、金属离子螯合能力等性能进行了室内评价;运用该解堵液在HQ油田开展了现场深穿透缓速解堵增注工艺设计及实验工作,与以往常规酸化增注对比,试验井增注措施有效率提高了16.7%、平均单井注水压力下降1.7MPa、平均单井有效期延长了8个月。通过室内研究和现场实验,形成了一种适应HQ油田特殊储层的解堵增注工艺。

特低渗透油藏注水诱导动态裂缝实验及数值模拟

为了进一步明确特低渗透油藏注水诱导动态裂缝形成机理及其对特低渗透油藏注水开发的影响,基于注水诱导动态裂缝室内实验,阐述了注水诱导动态裂缝成因机理及延伸过程,建立了注水诱导动态裂缝数值表征方法并进行了相对应的油藏数值模拟研究。注水诱导动态裂缝按照成因主要分为天然闭合型、人工压裂诱导型和超储层破裂压力型3类。注水诱导动态裂缝生长机理主要为注入压力与岩石破裂压力或裂缝延伸压力的反复作用促使岩石发育裂缝或使已存在的裂缝不断延伸。改进的注水诱导动态裂缝实验表明,注入压力呈现反复的“升—降”特征,且注入压力是岩石产生注水诱导动态裂缝的主控参数。注水诱导动态裂缝数值模拟结果也验证了注入井井底压力呈现周期性“憋压上升—起裂下降”趋势。诱导动态裂缝产生后,裂缝体系内的压力和饱和度场是随着动态裂缝的开启和延伸而动态变化的,且沿裂缝体系变化明显,裂缝系统两侧波及范围小。

超深水裂缝储层钻井堵漏高效降解凝胶体系

针对南海永乐超深水区块花岗岩储层裂缝发育、钻井液漏失严重、裂缝性储层的堵漏与储层保护无法兼顾的难题,构建了高效降解凝胶堵漏体系。以甲基硼酸、甲基膦酸、氢氧化钠为原料制得动态共价硼酸酯键交联剂,其与聚乙烯醇、黄原胶等在可控时间内以动态共价键的交联方式发生物理化学交联反应,形成具有较高强度的凝胶堵漏体系。研究了该凝胶堵漏体系的成胶时间、堵漏性、流变性、抗污染性、降解性、储层保护性,并现场应用于裂缝性地层的堵漏。结果表明,动态共价硼酸酯键交联剂在低pH环境中易在过氧化物破胶剂的作用下发生键断裂,具有较好的降解性能。高效降解凝胶堵漏体系的成胶时间可调、封堵能力强。对于裂缝宽度为3.5 mm的模拟岩心,在110℃下的承压可达5.8 MPa。凝胶固化前具有较好的流动性和触变性。该凝胶堵漏体系破胶时间短,在pH=4、6%过硫酸钾溶液中,6.1 h时即可完全破胶,破胶后残液黏度低,有助于裂缝性储层钻井防漏堵漏过程中的储层保护,实现超深水裂缝性油气储层钻进过程中的防漏堵漏与储层保护兼顾的目标。

柔性转向剂性能及作用机理研究

为了遏制水驱油藏注入水通过高渗透部位时出现无效循环,研制了柔性转向剂(代号SR-3),用于改变油藏中水的流场及实现深部液流转向。这种柔性转向剂可随机发生形变,具有韧性好、不易破碎和断裂以及化学稳定性高的特点。室内物理模拟显示:SR-3转向剂能在地层高渗透率区大孔道中运移,可实现沿程调剖,SR-3在地层"大孔道"中流动遇阻时发生形变并产生堵塞压力。随压力的升高,SR-3蠕变并出现突破压力,然后又降至流动压力并趋于平衡;再遇阻又发生形变并产生堵塞,如此反复地在地层深部产生动态堵塞。大庆油田东部萨尔图和葡萄花油层的柔性转向剂现场试验验证了此机理,也说明了无裂缝砂岩油藏经长期注水开发,在水驱主流道可能冲刷出了大孔道高渗透带。对这些大孔道进行沿程堵塞,可以大幅度地改善水驱波及系数。

低渗透油藏水驱动态裂缝数学模型及数值模拟

基于低渗透油田资料,提出了动态裂缝的概念并分析动态裂缝起裂、延伸、趋于闭合的演化过程,建立了可以描述裂缝形态及属性动态变化的数学模型并编制油藏数值模拟软件。数值模拟表明,注入压力高于地层破裂压力时动态裂缝随即起裂,此后逐步向前延伸,与地层压力和注入量呈周期性变化;实施温和注水后,动态裂缝在较长时期内仍维持开启,随后裂缝整体迅速趋于闭合,说明动态裂缝受生产动态因素影响明显。动态裂缝的存在使注入水沿着裂缝窜进,随着动态裂缝的逐步延伸,注入水形成狭长的驱替范围,造成水驱严重不均衡,加剧低渗透储集层的非均质性,同时显著影响各方向油井的含水上升规律。但动态裂缝对注采井间有效驱替系统的建立起着积极作用。

高煤级煤储层渗透率在煤层气排采中的动态变化数值模拟

针对高煤级煤储层渗透率尤其是其动态变化规律极少开展研究的现状,基于现代测试技术和沁水盆地排采效果较好的煤层气井实测排采数据,利用目前国际上较为先进的煤层气数值模拟软件COMET 2,采用分段拟合的方法对煤层气井的产气、产水过程进行历史拟合和修正,进而对高煤级煤储层渗透率在开采中的动态变化规律进行了探讨.研究结果表明,煤层气井工作制度的变化会引起煤层气井采动状况发生变化,导致煤储层渗透率产生波动.煤储层渗透率随着煤层气井排采时间呈指数规律缓慢衰减,与物理模拟实验结果显示的渗透率与有效应力的关系具有相似的结论.

塔里木盆地深层中-高渗砂岩储层钻井完井损害评价

针对塔里木盆地A区块深层中孔中-高渗砂岩储层钻井完井过程中储层损害严重的问题,基于储层地质特征分析了潜在的储层损害因素,通过室内损害评价试验和钻井液侵入深度数值模拟评价了储层损害的程度,分析了储层损害的机理,探讨了储层损害控制原则。试验结果为:储层流体敏感性损害率为11%~34%,总体较弱;钻井液损害较严重,钻井液动态损害储层岩样的渗透率恢复率为35%~70%,钻井液滤液静态损害储层岩样的损害率为28%~47%;钻井周期内钻井液滤液侵入储层的深度可达几十米。研究结果表明,钻井液固相颗粒粒径偏小和深层高温下屏蔽暂堵材料的磨蚀粒度降级导致滤饼暂堵能力和承压能力不足,引发固相堵塞和钻井液与地层流体的不配伍反应,造成了A区块深层中-高渗砂岩储层损害。研究成果可为制定深层中孔中-高渗砂岩储层损害控制原则及配套技术措施提供依据。

水驱油藏高含水期渗透率的动态分布计算模型及应用

通过对胜利油区整装油田河流相沉积单元相对渗透率曲线的回归分析,建立相对渗透率曲线特征参数随渗透率变化的计算公式;考虑渗透率、相对渗透率曲线的变化,建立考虑储层参数时变特征的油藏模拟系统,并编制相应的计算程序;利用计算程序分析多层油藏合采的层间渗透率动态分布规律及其对层间采出程度的影响。结果表明:综合考虑渗透率、相对渗透率曲线的时变特征,渗透率在水井附近迅速增加,并逐渐向油井方向扩展;相对高渗层的渗透率增加倍数高于低渗层的;综合含水率从80%到98%,相对高渗层的渗透率进一步增加的幅度较小,而相对低渗层的渗透率增加幅度较大;渗透率与相对渗透率曲线的时变特征使得层间采出程度差异扩大。

动态渗透率三维油水两相低渗透油藏数值模拟

考虑流体在低渗透油藏流动过程中的非线性渗流特征和启动压力梯度的影响,基于动态渗透率的概念,建立了综合考虑非线性渗流和拟线性渗流的三维油水两相油藏数值模拟数学模型,通过全隐式差分格式建立了低渗透油藏数值模拟数值模型,并采用预处理共轭梯度法进行了求解。通过对均质油藏五点法井网和大庆油田某区块的计算结果表明,启动压力梯度对低渗透油藏的压力场有着显著的影响,在定产条件下,启动压力梯度越大则压力变化越剧烈,压降的影响范围越大,注采井间的压力梯度越高。由于非线性渗流规律较好地表达了流体在低压力梯度下的流动规律和最小启动压力梯度的影响,因此采用非线性渗流规律计算的压力变化要比拟线性情况平缓,更加符合低渗透油藏的开发实际。

注水诱导动态裂缝影响下低渗透油藏数值模拟

针对低渗透油藏水驱开发过程中产生动态裂缝的现象,基于对大量地质资料、生产动态资料及室内实验资料的分析总结,认识了动态裂缝的形成机理,建立了可以描述动态裂缝的新模型,并编制了油藏数值模拟软件。通过数值模拟运算,研究了动态裂缝条件下低渗透油藏的合理井网形式。结果表明,采用九点井网进行开发,且动态裂缝方向与井排方向呈45°时,可以最大限度地降低动态裂缝所造成的油井水淹等负面影响。该研究为动态裂缝影响下低渗透油藏水驱开发井网设计提供了理论依据。

HJ油田侏罗系油藏聚合物微球调驱技术矿场实践

HJ油田侏罗系油藏经过几年的开采,部分区块已进入中高含水期,为了保证油田稳产、提高油藏采收率,通过室内填砂管实验研究了聚合物微球类型、浓度及注入量对封堵效果的影响,在HJ油田侏罗系油藏开展了聚合物微球深部调驱试验。研究结果表明,注入0.3 PV的浓度5000 mg/L的WQ100型聚丙酰胺类纳米级聚合物微球(初始粒径约0.1μm,膨胀倍数5数20倍)可使物性与HJ油田侏罗系油藏相似的填砂管的渗透率降低85%以上。HJ油田侏罗系油藏延7层L242区和延9层L141区的聚合物微球调驱矿场试验结果表明:WQ100型聚合物微球对储层渗透率处于6×10-3数9×10-3μm2的井组的调驱效果较好,渗透率高于该范围井组封堵作用不明显,物性较差、水井油压接近系统压力井组不适宜于开展微球调驱。

石南21井区低渗透油藏弱冻胶深部调剖技术

针对石南21井区油藏特点,开展了弱冻胶深部调剖技术的研究。室内试验研究了弱冻胶的封堵性能,并研究了注入量、注入速度、注入时机、堵剂放置位置和组合顺序对弱冻胶驱油效果的影响。研究结果表明:弱冻胶体系对油相渗透率影响较小,能够有效改善剖面非均质性;当弱冻胶注入量0.3Vp、堵剂注入注采井距3∶10时,单位体积堵剂的采收率增值最大;弱冻胶注入速度越小,水驱后转注时机越早,驱油效果越好;弱冻胶组合顺序为先弱后强的采收率增值大于组合顺序为先强后弱的采收率增值。

深井转向压裂暂堵剂研究及应用

转向压裂可以增大水力裂缝波及范围和原油与裂缝的接触面积,是低孔低渗油藏的有效开发手段。针对目前转向压裂封堵压力较低,适用于深井转向压裂的暂堵剂研究较少等问题,利用室内实验优选暂堵剂配方,通过数值模拟方法分析配方的压裂效果,并将模拟结果与现场微地震监测数据进行对比。结果表明:单独使用暂堵颗粒无法形成有效封堵,优选复合暂堵剂配方为0.8%纤维+0.5%暂堵颗粒,该配方对孔眼的最高封堵压力为8.7 MPa;优选的转向压裂裂缝体系横向波及宽度与微地震监测结果十分相近,明确了复合暂堵剂的有效性。该研究成果对提高深井转向压裂效果具有一定的指导意义。

新型油溶暂堵型无固相修井液的研制

位于塔里木盆地北部的雅克拉—大涝坝凝析气田经过多年的开采,其储层条件发生了很大的变化。由于原修井液体系固相含量较高,致使气井相继出现污染,储层也受到不同程度的损害。针对该气田储层特点,从增黏剂、降滤失剂、抑制剂和对储层孔喉具有暂堵作用的特殊粒子等入手,以生物聚合物、羟乙基聚合物纤维素类为主处理剂,并辅以降滤失剂、油溶性暂堵剂等开展了一系列实验研究,研制出保护储层的新型油溶暂堵型无固相修井液体系。现场试验表明,新型修井液体系性能优良,流变性易于调整和控制,抗高温能力强,API滤失量小于等于8mL且HTHP滤失量很低,岩心渗透率恢复值超过80%,具有明显的储层保护效果。

低渗透油藏CO_2泡沫驱室内评价及数值模拟研究

腰英台油田CO2驱油先导试验中，CO2过早气窜，降低了波及体积，影响区块产能。采用岩心切割技术制作了低渗透裂缝性岩心模型，通过室内实验，研究了CO2泡沫在低渗透裂缝性岩心中的封堵能力以及水驱或气驱后CO2泡沫驱提高采收率的效果。基于数值模拟方法，分析了泡沫中各组分的作用机制以及泡沫调驱提高低渗透裂缝性油藏采收率机理。研究表明，CO2泡沫能增加流体在裂缝中的流动阻力，有效降低驱替液流度，阻力因子在46～80之间；泡沫在裂缝中存在启动压力，它将影响泡沫在初始阶段的流动。对于水驱和气驱之后采用泡沫驱的岩心，采收率分别增加了26％和35％，揭示了泡沫在裂缝与基质间形成的横向压差是提高低渗透裂缝性油藏采收率的机理。

油藏动态模型和剩余油仿真模型

以三角洲前缘低渗透砂岩储层为例,综合应用多学科理论和技术,建立了长期注水开发低渗透砂岩油藏的动态模型和剩余油仿真模型,研究了剩余油分布规律,并建立了高含水率开发阶段储层微观剩余油的三类分布模式。研究结果表明,油藏开发流体动力地质作用控制了不同含水期三角洲前缘低渗透砂岩油藏参数的演化,储层宏观物性参数及微观孔喉网络演化有利于驱油。油藏仿真模型是揭示长期注水开发油藏储层三维空间演化规律、预测和评价剩余油分布的有效技术手段。

缝洞型底水油藏开发动态数值模拟方法研究

缝洞型油藏表征单元具有多尺度性,无法直接采用基于连续介质力学的商业数模软件进行动态模拟。根据渗流力学和流体力学理论,针对缝洞型油藏储集体特征尺度的特性,建立了一种新的缝洞型底水油藏动态模拟模型。通过对中小裂缝、大裂缝和大型溶洞的特殊处理,实现了离散介质特性到连续介质模型中的叠加,提出一套适用于缝洞型底水油藏水淹动态的数值模拟方法。通过计算实例表明该方法是有效的、可行的。