压裂水平井不稳定渗流分析
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非稳态窜流多段压裂水平井井底压力分析姜瑞忠;刘秀伟;崔永正;张春光;郜益华;潘红;王星【摘要】多段压裂水平井技术是目前广泛应用于致密油开发的关键性技术.由于致密油储层基岩的孔喉为纳米级孔道且渗透率极低,所以不能忽略基岩中的非稳态窜流.为此建立了同时考虑启动压力梯度和应力敏感以及压裂改造区非稳态窜流的五线性流数学模型,通过Laplace变化、Pedrosa变化和摄动变化的方法求解数学模型,得到了拉式空间下的井底压力解,应用Stehfest数值反演的方法绘制双对数坐标下的压力动态曲线.研究结果表明,曲线可以分为6个流动阶段,且与现场实测数据拟合较好,从而验证了所建模型的合理性.同时对窜流系数、弹性储容比、主裂缝无因次渗透率模量、未改造区无因次启动压力梯度和渗透率进行敏感性参数分析,得出了各个敏感性参数对试井曲线形态的影响结果.【期刊名称】《油气地质与采收率》【年(卷),期】2019(026)005【总页数】10页(P86-95)【关键词】多段压裂水平井;非稳态窜流;启动压力梯度;应力敏感;影响因素分析;致密油【作者】姜瑞忠;刘秀伟;崔永正;张春光;郜益华;潘红;王星【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中海油研究总院有限责任公司,北京100028;中国石油大港油田分公司采油工艺研究院,天津300280;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE357.1北美致密油的成功开采以及当今日益紧张的能源形势,使得非常规石油资源成为行业的热点[1-4]。
由于致密油储层具有渗透率低、孔喉细小、流动条件差等特性[5-6],导致常规水平井技术开发效果不理想;而多段压裂水平井技术通过对水平井进行多段压裂形成多条裂缝通道,再加上水平井横向贯穿油层,能够大大提高油井产能,从而使得多段压裂水平井技术广泛应用于提高致密油产量[7]。
水平井压裂技术是各个油气田开发过程中的重要增产措施之一,通过压裂可以增大泄流面积,从而提高单井油气产量。
吉林油田主力油藏埋藏较浅,属致密砂岩油气藏,具有显著的低孔、低渗透特性,需要开展水力压裂储层改造技术提高油田产量。
但水平井多级压裂施工时,保证各个压裂段间不发生窜流是成功改造储层、实现油气井高效开发的必要前提。
吉林油田扶余等地区由于水平段较长、产层较多,为最大限度实现产能化,采用分段分层压裂工艺技术,但是,由于油层埋藏浅、地层硬度低、井筒周边天然裂缝发育,压裂过程中经常出现层间窜流,导致压裂施工失败,本文通过对影响水平井压裂窜流的固井质量原因及压裂工艺原因进行分析,提出具体的措施,减少水平井窜流情况发生。
1 水平井压裂窜流影响因素1.1 一二界面胶结质量对窜流的影响一、二界面胶结处是封固系统的薄弱环节,由于复合材料之间进行胶结时,界面存在疏松过渡层,过渡层的强度远低于材料本体的强度,导致胶结处薄弱且易发生破坏;另一方面固井作业后残留的泥饼附着在井壁或套管壁上,导致界面胶结强度降低,容易发生破坏。
因此,保证一二界面胶结质量对防止窜流具有重要意义。
1.1.1 一、二界面胶结强度对水泥环承压能力的影响通过分析水平井压裂时现场数据和岩石力学参数,当二界面胶结强度增大时,界面承压能力随之增加,具有很好的线性关系。
因此,在实际施工中,要想提高界面承压能力,必须提高一二界面胶结强度,并且减小压裂窜流的风险性。
1.1.2 压裂压力对水泥环应力分布的影响压裂过程中,随着压裂液压力不断增大,井筒内压力直接作用于水泥环上,水泥环内部的径向应力、周向应力及剪切应力都增大。
当压裂液压力增大到一定程度,超过水泥石所能承受的最大屈服强度,水泥环发生损坏,造成压裂窜流,压裂施工失败。
1.2 射孔间距对窜流影响压裂过程中,压裂液压力作用于水泥环与套管和地层的两个胶结界面,压裂液压力高于一定值,会在界面处产生裂纹,使界面失效,实际压裂过程中射孔间距不应小于该压裂液压力下的极限射孔间距。
聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析方法汪洋;于海洋;张佳;冯乃超;程时清【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2023(50)1【摘要】基于两相渗流理论,考虑聚合物的剪切变稀、剪切增稠、对流、扩散、吸附滞留、不可及孔隙体积和有效渗透率下降的综合影响,建立了聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析模型。
采用有限体积差分和牛顿迭代方法对模型进行求解,分析了裂缝导流系数、注入聚合物质量浓度、地层初始聚合物质量浓度和含水饱和度对压裂井试井典型曲线的影响规律。
结果表明:裂缝导流系数增加,压力传导加快,压降减小,过渡流段压力曲线下移,双线性流段的持续时间更短,线性流段出现更早,且线性流持续时间更长。
注入聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增大,压力传播损耗增加,压力和压力导数上移,双线性流段缩短。
地层初始聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增加,井筒储集段后的压力曲线整体上移。
地层含水饱和度增加,水相相对渗透率变大,油相相对渗透率减小,油水两相总流度增加,压力传播损耗减小,井筒储集段后的压力曲线整体下移。
模型退化后计算结果和商业试井软件计算结果对比及实测试井资料验证了新模型的可靠性、实用性。
【总页数】7页(P160-166)【作者】汪洋;于海洋;张佳;冯乃超;程时清【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室;中国石油西南油气田公司勘探开发研究院;中国石油勘探开发研究院【正文语种】中文【中图分类】TE331【相关文献】1.页岩气藏压裂水平井不稳定渗流模型及试井分析2.油水两相流不稳定试井压力分析3.聚合物驱有限导流压裂井压力动态特征分析4.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5.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因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
红河油田水平井压窜原因分析及防窜对策建议林彦兵;胡艾国;陈付虎;熊佩;姚昌宇【摘要】红河油田天然裂缝比较发育,水平井井网部署较密易导致压裂沟通邻井,造成井间干扰,影响邻井产量。
根据红河油田的地质特征,研究压裂窜通机理。
结果表明:线性流的渗流速度是径向流渗流速度的7~8倍,储层渗透率、注入压差以及井距是井间沟通的主要因素。
同时,通过水平井压窜原因分析提出相应的防窜对策建议,为后期水平井开发提供一定的优化原则。
%Du to the reason that natural features in Honghe oilfield are well developed and well pattern deployment is dense, it is easily to channelize adjacent wells when fracturing, cause interference between wells and affect the production of adjacent wells. According to the geological characteristics of Honghe oilfield, this paper studied the fracturing channeling mechanism. The results showed that Darcy velocity of the linear flow was 7 to 8 times ofthat of the radial flow. Reservoir permeability, injection differential pressure and well spacing were the major factors of interwell communication. Meanwhile, through the horizontal well fracturing channeling cause analysis, this paper proposed the relevant channeling prevention countermeasure which provided optimization principles for the horizontal well development in the later stage.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】6页(P56-61)【关键词】红河油田;水平井;井间沟通;防窜对策【作者】林彦兵;胡艾国;陈付虎;熊佩;姚昌宇【作者单位】中国石化华北分公司工程技术研究院,河南郑州 450006;中国石化华北分公司工程技术研究院,河南郑州 450006;中国石化华北分公司工程技术研究院,河南郑州 450006;中国石化华北分公司工程技术研究院,河南郑州450006;中国石化华北分公司工程技术研究院,河南郑州 450006【正文语种】中文【中图分类】TE357自2010年以来,红河油田采用水平井分段压裂已经取得了较好的改造效果,截止到2012年11月,红河油田共压裂水平井190余口,其中2012年压裂170余口。
第34卷 第4期20 1 5年 7月 地质科技情报Geological Science and Technology Information Vol.34 No.4Jul. 2015收稿日期:2014-12-26 编辑:杨 勇基金项目:中国石油天然气集团公司重大专项(2011E-2504)作者简介:何 军(1987— ),男,主要从事海外油气田油藏工程研究工作。
E-mail:hejun18@126.com压裂水平井渗流理论研究进展何 军,范子菲,宋 珩,李孔绸,姚江源,孔璐琳(中国石油勘探开发研究院,北京100083)摘 要:系统地回顾了压裂水平井渗流理论发展历程,国外对压裂水平井的研究趋向于建立数学模型,利用源函数、三线性流模型及数值方法进行求解;国内对压裂水平井的研究重点在于分析压裂水平井产能特征。
同时,还对国内压裂水平井产能分析方法,包括裂缝势函数分布法、保角变换法、裂缝离散法、当量(等效)井径法、源函数及格林函数法进行了分类总结,简要评述了各种方法的优缺点。
最后分析了压裂水平井渗流理论研究中存在的各种问题,并在此基础上指出了压裂水平渗流理论的发展趋势。
关键词:压裂水平井;渗流理论;单裂缝;发展趋势中图分类号:TE355.6 文献标志码:A 文章编号:1000-7849(2015)04-0158-07 压裂水平井渗流问题的实质是多井渗流的问题,理论基础是位势理论和叠加原理。
位势理论解决单条裂缝在地层中势函数的分布问题,叠加原理解决多条裂缝势函数分布的综合影响。
研究压裂水平井产能及压力动态的方法很多,主要有点源函数法、保角变换法、裂缝微元法、当量(等效)井径模型、三线性流模型等方法。
除了解析方法外,研究压裂水平井渗流的方法还有数值模拟方法和实验方法。
数值模拟方法是通过油藏数值模拟软件建立压裂水平井渗流模型,分析压裂水平井产能及压力动态变换规律,优化压裂水平井缝网参数。
实验方法主要用于定性分析压裂水平井渗流规律问题。
页岩气水平井压裂效果影响因素分析摘要:随着经济的快速发展,社会在不断的进步,页岩气勘探开发过程中,应用水平井的钻探,提高薄差储层的页岩气的产能。
基于页岩气的特性,采用水力压裂的方式,才能达到开发的条件。
对影响页岩气水平井压裂效果的因素进行分析,采取必要的应对策略,合理解决页岩气水平井的压裂技术问题,提高页岩气开发的效率。
关键词:页岩气水平井;压裂效果;影响因素;分析引言页岩气的储层具有低孔低渗的特点,采取水力压裂施工技术措施,提高储层的渗透性,达到开采页岩气的条件。
针对页岩气水平井的压裂技术特点,合理解决影响压裂施工效果的因素,提高水力压裂施工的效率,满足页岩气开发的技术要求。
1页岩气概述页岩气是一种典型的非常规天然气,在页岩气藏中,页岩地层既是气源岩也是储层及盖层,它是产自极低渗透率、富有机质的页岩地层中的天然气。
页岩气藏是以富有机质页岩为气源岩、储层或盖层,在页岩地层中不间断供气、连续聚集而形成的一种非常规天然气藏。
页岩气是指在富有机质页岩地层中,主要以吸附、游离状态为主要方式存在并富集的天然气。
它是天然气生成以后直接储存在富有机质的烃源岩层内,具有“原地”成藏的特点。
页岩气主体上以游离相态(大约50%)存在于裂缝、孔隙及其他储集空间中,吸附状态(大约50%)存在于干酪根、黏土颗粒及孔隙表面,极少量以溶解状态存储于干酪根、沥青质及石油中。
页岩气作为一种重要的非常规天然气资源,其特殊的赋存方式使之不受构造因素控制,因此,有人把它归属为“连续性气藏”。
2页岩气水平井的压裂施工页岩气属于非常规的天然气,储存在致密性的页岩中,开发的难度比较大,采取水力压裂技术措施,达到开采的条件。
针对页岩气水平井的压裂施工,采取最优化的水力压裂技术措施,才能达到预期的压裂效果。
针对页岩气的水平井采取清水压裂与同步压裂相结合的方式,提高水力压裂施工的效率,满足页岩气开发的需要。
清水压裂技术的应用,将减阻水作为压裂液,少量的砂作为支撑剂,应用于天然裂缝比较发育的页岩气井的压裂施工,达到压裂的施工效果,能够满足页岩气水平井压裂的技术要求。
实际的油藏不可能是均质的,而是非均质的,油藏内部区域的渗透率大小不一并且分布也不均匀。
而这些因素必将对井底压力产生影响[1-2]。
常规的解析方法大多用于计算一些规则形状均质油藏的不稳定压力,难以适应任意形状非均质油藏的情况,因而只能采用数值解法。
其中,有限元法却克服了区域形状的限制,可以灵活处理各种形状的边界问题[3]。
2011年,吕杭[4]等人建立了非均质气藏压裂水平井产能预测数学模型,采用有限元方法对其进行求解。
2014年,孙志学、姚军[5]等人建立基岩和复杂裂缝系统的数学模型,利用有限元方法对模型进行求解。
为此,本文建立了非均质油藏不稳定渗流的数学模型。
利用有限元方法对数学模型进行求解,绘制了考虑油藏非均质性因素的井底不稳定压力典型曲线,并分析了曲线特征。
1 分段压裂水平井物理模型1.1 物理模型分段压裂水平井物理模型如图1所示。
设在一有效厚度为h 的油层中有一口水平井,共压开N F 条裂缝,裂缝面垂直于水平井筒;裂缝半长x F 、裂缝导流能力K F ·w (水力裂缝渗透率乘以裂缝宽度)和裂缝间距均可各不相等;裂缝高度等于储层厚度;裂缝具有有限导流能力;不考虑水平井筒内压降影响。
图1 分段压裂水平井模式图Fig. 1 The multi-fractured horizontal well mode2 分段压裂水平井数学模型2.1 基质系统数学模型将基质系统看成二维系统,且流体在基质系统中符合达西定律,渗流过程中人工裂缝与基质连续的接触面上压力处处相等,其数学模型为(1)考虑非均质性的分段压裂水平井压力动态分析徐 鹏1,付春权1,李兴科1,2,刘岢鑫1(1.东北石油大学 石油工程学院,黑龙江 大庆 163318;2.吉林油田公司 油气工程研究院,吉林 松原 138000)摘 要:建立了致密油藏分段压裂水平井不稳定渗流数学模型,利用有限元法对其进行求解,分析了分段压裂水平井的流动阶段特征,对比了不同非均质情况下分段压裂水平井压力动态曲线的特征。