气藏水平井产能计算新方法

依据水平井渗流特点，将水平井渗流区域分为一个长方体和两个半圆柱体，再根据能量守恒及达西定律，考虑了气藏与水平井筒的耦合作用以及井筒内的压力损失，建立了气藏水平井产能预测新模型。分析了水平井筒内的压力和流量的变化，与考虑井筒压降的Joshi模型进行了对比，新模型计算结果与实际测量结果误差最小。影响因素分析表明，该模型在高渗透率、长井筒和小井径的情况下更为有效。     

压裂水平井产能影响因素的实验研究

压裂缝改变了水平井周围的渗流场，是影响压裂水平井产能的主要因素，压裂前需研究裂缝参数对压裂水平井产能的影响趋势。利用电模拟实验研究了水平井筒与压裂缝成不同夹角的压裂水平井的等压线分布特点及压裂缝各参数对压裂水平井产能的影响。结果表明：夹角改变了压裂水平井等压线的形状，等压线因夹角而发生了扭转，随夹角增大相同压力的等压线所控制的泄流面积增加，且产能随夹角α的增大而增大，与sinα成明显的线性关系；在具体的油藏地质条件下，存在裂缝夹角、裂缝数、裂缝长度、水平井筒长度及裂缝间距的最优匹配关系。电模拟实验结果为压裂水平井的施工设计和其产能预测提供了理论依据。     

压裂气井非达西流动模拟研究

在压裂气井中,低粘气体在高导流支撑裂缝中的渗流阻力降低,渗流速度加快,气体渗流入井的流动由达西流为非达西流。目前基于达西流动假设所制作的预测压裂井生产动态的典型图版,对压裂气井生产动态的计算结果实际相差较大。为此在引入非达西因子的基础上,首次推导建立了压裂气井中真实气体在地层—裂缝中非达西渗的数学模型,采用有限差分法得到了该模型的数值方程和求解方法,推导了非达西因子的数值计算法,模拟计算了裂气井生产过程中的非达西因子和井底、地层及支撑裂缝中的压力动态。计算表明压裂气井中存在的非达西渗流压力动态和生产动态有显著影响,在低导流能力、高产压裂气井中非达西流的影响更为显著。文中的模型和方法应用于气井压裂后动态预测和气藏整体压裂数值模拟。     

井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测(Ⅱ)——计算模型

在段永刚、陈伟等提出的井筒与油藏耦合作用下的水平井产能预测数学模型的基础上,借鉴Cinco H等人求解有限导流垂直裂缝压裂井压力动态的计算方法,建立产能预测计算模型,同时,考虑到工程应用计算的方便性与实用性,进一步建立Laplace空间中的计算模型,从而能够在油藏模型中利用大量现存的水平井渗流数学模型及其压力解,通过迭代求解可以获得定产量条件下的井筒流入流率分布、井筒压降分布等重要信息。     

低渗透油藏考虑压裂的合理注采井距研究

基于点源点汇渗流理论，推导了低渗透油藏考虑压裂措施的注采井间压力梯度分布方程，结合启动压力梯度 与低渗透油藏渗透率关系式提出了合理注采井距计算方法，并结合低渗透油藏实例，进行了注采井间压力梯度影响因 素分析，得到了低渗透油藏合理注采井距理论图版，验证了该方法的可靠性。结果表明：在渗透率、注采压差和压裂裂 缝长度一定的情况下，存在合理的注采井距，且合理井距随渗透率、注采压差和裂缝半长的增加而增大；认为采取压裂 等增产措施，有利于建立起有效的驱替压力系统，能较大幅度地提高合理注采井距。推导出的考虑压裂的注采井间压 力梯度表达式能够较准确地反映真实地层驱替压力系统，研究结果对合理开发低渗透油藏具有一定的实际意义。     

致密气藏水平井产量预测及影响因素分析

致密砂岩气藏具有极低的孔隙度、渗透率以及高有效应力等特征,其气水渗流规律并不满足传统意义上的经典渗流理论。针对致密砂岩气藏渗流特征,结合水平井渗流场特征,将水平井渗流区域划分为近井非达西流动区域和远井达西流动区域,并综合考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感效应的影响,推导出致密砂岩气藏水平井产能方程。并以某致密砂岩气藏为例,研究这3 个因素对致密砂岩气藏水平井产能的影响。结果表明：（1）启动压力梯度对水平井产能影响呈线性下降关系,应力敏感效应呈幂函数下降关系,而滑脱效应呈近似上升趋势;（2）应力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产能影响更为强烈,而滑脱效应影响相对较小。     

致密砂岩气藏储量难动用影响因素及开发对策

致密砂岩气藏复杂地质特性和特殊渗流机理造成相当一部分储量难以得到有效动用。以川西新场气田Js¹₂、Js³₂气藏为例，在大量室内实验及现场试验的基础上，对致密砂岩气藏渗流机理进行了深入的研究，认为水锁效应、应力敏感伤害、启动压力效应是影响储量难以动用的主要影响因素。目前的生产压差为10MPa，远大于合理的生产压差7MPa，造成较严重的应力敏感伤害；压裂过程中水锁效应则导致压裂液返排率低，压裂液滤失带启动压力高，气相渗透率低，制约了压裂开发的效果。以低伤害为核心，高效返排为手段的大型加砂压裂技术、多层压裂合层套采技术、水平井及水平井压裂技术是开发新场气田Js₂¹、Js₂³气藏难动用储量的主要技术手段。     

裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟研究

研究的低渗裂缝性油藏包括基质、天然裂缝及人工裂缝,根据压裂后流体在各系统的渗流特征,建立了考虑高速非达西、启动压力梯度、毛管压力、重力作用的三重介质三维油水两相渗流数值模型,给出了其数值解法。利用研制的低渗裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟器分析了裂缝及储层参数对生产动态的影响。模拟结果表明,基质中启动压力梯度、人工裂缝中导流能力随时间的递减、高速非达西系数、天然裂缝渗透率、裂缝条数及裂缝长度等对压裂水平井生产动态有很大影响。要准确评价水平井压裂效果,在此类油藏压后生产动态模拟时应该考虑这些因素的影响。     

低渗透气藏应力敏感性及其变形机制研究

低渗透气藏岩性致密、渗流阻力大、压力传导能力差，地层压力的下降会对渗透率造成伤害而影响气井产能。目前，一般通过室内物理模拟实验评价储层应力敏感性。以吉林油田龙深气藏为研究对象，从储层岩石硬度、裂缝分布、粘土矿物含量以及含水饱和度等方面进行了实验研究，结果表明该气藏具有较强的应力敏感性，储层岩石存在较强的泥化现象，粘土矿物含量高是产生应力敏感的主要原因，形成了储层岩石变形的规律性认识。为了降低应力敏感带来的危害，应用了降低粘土矿物膨胀程度的压裂液进行体积压裂，优化了合理的生产压差，新井试气结果理想。研究结果为该类气藏的合理开发提供了有力的技术支撑。     

低渗透气藏气体渗流速度修正式

渗流的基本规律达西定律,是100多年前法国水利工程师达西提出的,他是通过液体实验得到的。对于气体渗流来讲,存在着滑脱效应,特别是在低渗、低速和低压时,滑脱效应更为显著。在考虑了气体渗流的特点后,结合分子扩散理论得到了考虑滑脱效应的气体渗流速度方程,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。     

页岩气储层压裂水平井三线性渗流模型研究

具有天然裂缝发育及纳米级孔隙的页岩气储层渗流具有多种模式，压裂水平井开发模式已成为页岩气藏主要 开发模式，渗流数学模型的建立与求解具有很强的理论意义和现实价值。借鉴已有的三线性渗流模型思路，重新设计 了模型的构成，并建立了包括解吸吸附的渗流数学模型，借助无因次化及拉普拉斯变换推导出单井压裂水平井页岩气 藏的产能公式和井底压力公式，最后，应用得到的结果进行了单井生产过程中影响因素的分析。通过研究与应用表 明，由该简化模型得到的公式能方便而且准确地计算并预测页岩气的产量变化，而且对于压裂设计也可提供设计参数 的优化分析方法。     

井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测(Ⅰ)——数学模型

如何准确有效地预测水平井产能是进行油藏工程分析和采油工艺设计的重要基础,常规的稳态产能预测方法由于内在理论缺陷导致严重的误差。以不稳态渗流理论为基础,将水平井的油藏渗流与水平井井筒流动视为一个相互作用的整体,建立油藏与井筒耦合条件下的不稳态流动数学模型,在井筒流动模型中考虑流体磨阻、动量变化、井筒壁面流入的混合干扰等复杂因素,应用边界积分法建立井筒油藏耦合模型,可以与不同的油藏模型组合,从而为水平井的油藏工程研究、完井及采油工程设计提供更先进的手段。     

考虑高速紊流的含 CO2火山岩气藏数值模拟

针对火山岩气藏裂缝发育, 裂缝内极易形成高速非达西紊流, 而常规气藏的单一介质、 达西渗流理论不适用于此类气藏的问题, 通过对含 CO2火山岩气藏流态实验分析, 根据渗流力学基本原理, 建立了考虑天然气高速非达西紊流渗流特征的双重介质气、 水两相渗流数学模型。模型中气体渗流符合 Forchheimer 二项式方程, 并采用有限差分方法对模型进行求解。利用长岭气田实际单井资料进行数值模拟研究表明： 考虑裂缝高速紊流, 稳产时间变短, 预测期末采出程度降低; 生产压差越大, 高速紊流影响增加, 压差达到 8.9 MPa 后, 影响幅度降低; 考虑生产压差 6.65 MPa时, 预测期末采出程度降低 1.17%。因此, 裂缝性火山岩气藏开发须考虑高速紊流的影响。     

变导流能力下压裂井生产动态研究

人工裂缝长期导流能力随时间变化, 据此建立了考虑人工裂缝长期导流能力变化的数学模型。应用数值模拟方法研究长期导流能力变化对地层压力场及流场分布和压裂井产能的影响。数模结果表明： 裂缝长期导流能力的损失, 会导致地层流体更多地通过井底附近的裂缝流入井底, 优化了裂缝内的流场, 减缓了压裂井产能递减速率; 其他情况相同时, 裂缝半长越长, 裂缝长期导流能力的损失对压裂井产能的影响越大。     

羽状水平井欠平衡钻井环空流动特性研究

羽状水平井欠平衡钻井技术是近几年来国内外煤层气开发中普遍采用的一项减少储层伤害、提高低渗储层煤层气采收率的新技术。针对该技术的技术特征,建立了物理模型和数学模型,结合现场井例分析了井筒环空内各流动特性参数的变化规律。结果表明：井底压力随泥浆排量的增加单调递增,同一泥浆排量条件下,环空注气量越大,井底压力值越低;羽状井自注气点至井口的井筒环空内,水平段由于静液压力占主导,空隙率、混相流体流速增长幅度较小,混相流体密度少许降低,压降损失也较少;竖直井筒环空内空隙率及混相流体流速自井底沿井筒向上初始缓慢增大,当环空压力降低到一定程度后,由于气液滑脱效应,而急剧增大,环空内混相流体密度变化规律与之相反,环空压力自井底沿井筒向上呈线性减小。     

丰深1凝析气藏相态特征研究

丰深1凝析气藏是济阳拗陷古近系深层凝析气藏的首次发现。通过对地层流体组成分析、恒质膨胀和定容衰竭实验,及井下温度、压力连续测量,对丰深1凝析气藏相态特征进行了深入研究。结果表明,丰深1凝析气藏为高温、高压不饱和凝析气藏,无油环;地层流体中间烃、重烃含量高,凝析油含量为606g/m³,属高含凝析油的凝析气;该凝析气藏地露压差6.70MPa,衰竭式开采地层压力下降快,6mm气嘴生产时,生产初期近井地层压力就降到露点压力以下,出现反凝析现象,反凝析损失严重,重质组分采收率低,油气两相流动造成渗流阻力增加,使单井产能下降。相态研究为丰深1含油气砂砾岩体储量评估和开发方案编制提供了依据,对济阳拗陷同类型油气藏勘探开发具有指导意义。     

不同完井方式下水平井不稳定产能研究

随着钻完井技术的发展,采用水平井开发底水油藏成为提高产量、降低成本的有效途径,但是在生产过程中也暴露出日益严重的问题,主要为含水上升快、无水采收期短、完井方式不适应开发的需要和产能预测不准确等。在总结水平井产能预测模型的基础上,采用井筒与油藏耦合作用下的水平井不稳定产能预测数学模型,借鉴Cinco H等人求解有限导流垂直裂缝压裂井压力动态的计算方法,建立产能预测计算模型。该模型考虑底水驱油藏水平井情况,通过对不同完井方式下的表皮系数分解计算,开展了不同完井方式下的产能预测研究,这些研究结果对水平井完井方式优选和水平井油藏工程研究具有重要的指导意义。     

胜利油田低渗透油藏开发技术研究

低渗透油藏是胜利油田重要的增储阵地之一,胜利油田目前在低渗透储层特征研究、小井眼和水平井钻井技术以及整体高效水力压裂技术等方面有了很大进展,在储层渗流机理、注气混相驱     

井筒与油藏耦合条件下的水平井非稳态产能预测(Ⅲ)———实例分析

利用段永刚、陈伟、黄诚等提出井筒与油藏耦合作用下的水平井非稳态产能预测模型进行计算,根据计算结果的对比验证了该模型的正确性。实例计算表明:油藏与井筒耦合的水平井非稳态产能预测模型,能够全面考虑水平井和油藏形态及参数影响;水平井的摩阻压降比加速度压降高出2~3个数量级,实际应用中可以忽略井筒流体加速度的影响;水平井存在一定的最优水平段长度范围,通过耦合模型计算能够快速的确定最优长度;所开发的耦合模型具有很好的扩展能力,为不同条件下水平井的油藏工程研究提供了一种通用模式。     

水平井注采井网合理井间距研究

为解决水平井注采井网合理井间距问题,从水平井渗流理论出发,运用拟三维思想,采用保角变换的方法,利用势叠加原理推导了水平井注采井网稳态压力分布公式,得到水平井注采井网渗流场图。根据水平井单井控制面积与井间距的关系,推导了水平井井网井间距计算公式。分析认为：水平井井网井间区域中心附近存在难动用区,井间区域内可动用面积大小与注采井距、水平段长度、井间距有关。在此基础上,提出了水平井井网合理井间距的确定方法,对水平井注采井网在油田开发中的应用,特别是开发方案的设计提供了理论基础。