低渗透油藏垂直裂缝井的非线性渗流模型研究

收稿日期:2006209221作者简介:付春权(1967-),男,内蒙古呼伦贝尔人,高级工程师,从事气田开发工作。

文章编号:100023754(2007)0520053204低速非达西渗流垂直裂缝井试井分析付春权1,尹洪军1,刘　宇2,庞战强3(11大庆石油学院石油工程学院,黑龙江大庆　163318;21中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津　300452;31中油测井公司,北京　100043)摘要:根据低渗透油藏的非达西渗流规律,利用椭圆流动模型和质量守恒的方法,建立并求解了考虑启动压力梯度影响的有限导流垂直裂缝井不稳定渗流的数学模型,获得了垂直裂缝井井底压力公式,绘制了试井典型曲线,分析了导流能力、井储效应、表皮效应和启动压力梯度等因素对试井曲线的影响。

分析表明,当压裂井井储效应及表皮效应较大时,双线性流段甚至部分地层线性流段难以出现。

垂直裂缝导流能力越小,则井底压力越低,表现为无因次压力越高;但当导流能力增大到一定程度时,压裂井试井曲线形态变化不大。

启动压力梯度对垂直裂缝井试井典型曲线影响较大,主要表现为压力及压力导数曲线后期出现上翘趋势,并且随着启动压力梯度的增大,上翘趋势越明显。

最后,给出了1口压裂井的试井解释实例。

关键词:垂直裂缝;椭圆流;启动压力梯度;压力动态;有限导流中图分类号:TE353 文献标识码:AW ell testi n g ana lysis for verti ca l fracture wells w ith low 2veloc ity non 2Darcy flowF U Chun 2quan 1,YI N Hong 2jun 1,L I U Yu 2,P ANG Zhan 2qiang3(11Petroleum Engineering College of D aqing Petroleum Institu te,D aqing 163318,China;21Tianjin Subsidiary Co m pany of China O ffshore O il Co m pany,Tianjin 300452,China;31PetroCh ina L ogging Co m pany,B eijing 100043,Ch ina )Abstract:Mathe matical models f or finite 2conductivity vertical fracture wells with unstable fl ow concerning the influences of threshold p ressure gradient are established and calculated according t o the non 2Darcy fl ow rules f or l ow 2per meability reservoirs,adop ting the elli p se fl ow models and mass conservati on la w .Thr ough the mathe matical models,we could a 2chieve bott o m p ressure equati on for vertical fracture wells,map the typ ical curve f or well testing,and meanwhile,study the influential fact ors on testing curve such as conductivity,accu mulati on effect,surface effect and threshold p ressure gradient .The study indicates that (1)double linear fl ow secti on or even partial strata linear fl ow secti on would not ap 2pear due t o large accumulati on effect and surface effect in the fracture well;(2)the weaker the conductivity of the ver 2tical fracture,the l ower the bott om p ressure is,and p resents higher di m ensi onless p ressure,but when conductivity ex 2tends t o a certain degree,the well testing curves f or fracture wells won ’t vary t oo much;(3)the threshold p ressure gradient has a larger influence on typ ical well testing curve of a vertical fracture well,p ressure and p ressure guide curve cli m b up at later stage,and the larger the threshold p ressure gradient is the more oblivi ous the upwar p ing is .A p ractical exa mp le of fracture well testing exp lanati on is given f or illustrati on .Key words:vertical fracture;elli p se fl ow;threshold p ressure gradient;p ressure dyna m ics;finite conductivity 垂直裂缝井的试井分析是压裂井渗流理论的重要应用之一。

《低渗透非均质油藏渗流特征及反问题研究》篇一一、引言在油气藏的勘探与开发中，低渗透非均质油藏的渗流特性对于有效开发具有重要影响。

这类油藏因其内部复杂的孔隙结构、非均质性和低渗透性，使得其渗流规律与常规油藏存在显著差异。

本文旨在研究低渗透非均质油藏的渗流特征，并对其反问题进行研究，以期为实际开发提供理论依据和指导。

二、低渗透非均质油藏的渗流特征1. 孔隙结构特征低渗透非均质油藏的孔隙结构复杂，孔喉大小不一，连通性差。

这种结构特点导致流体在油藏中的流动受到阻碍，表现为低渗透性。

2. 渗流规律由于孔隙结构的复杂性，低渗透非均质油藏的渗流规律表现出非达西流特征。

在低压差下，流体流动表现出较强的非线性特征，随着压力差的增大，渗流逐渐接近达西流。

3. 影响因素影响低渗透非均质油藏渗流特性的因素包括：岩石类型、孔隙结构、流体性质、温度和压力等。

这些因素的综合作用决定了油藏的渗流特性。

三、反问题研究反问题研究主要是指利用实际生产数据，反推油藏的参数和性质。

在低渗透非均质油藏中，反问题研究对于优化开发策略、提高采收率具有重要意义。

1. 反问题模型的建立根据实际生产数据，建立油藏的反问题模型。

该模型应综合考虑地质、工程和经济等多方面因素，以实现最优化目标。

2. 参数反演利用反问题模型，对油藏的渗透性、孔隙度、饱和度等参数进行反演。

通过不断优化算法和模型，提高参数反演的精度和可靠性。

3. 优化开发策略根据反问题研究结果，对低渗透非均质油藏的开发策略进行优化。

通过调整井网密度、注入参数、采收策略等，实现最佳的经济效益和采收率。

四、实例分析以某低渗透非均质油藏为例，通过实际应用本文所述的反问题研究方法，分析其渗流特征和开发策略。

通过对比优化前后的开发效果，验证反问题研究的可行性和有效性。

五、结论通过对低渗透非均质油藏的渗流特征及反问题研究，我们得到了以下结论：1. 低渗透非均质油藏的渗流特性复杂，受多种因素影响。

在实际开发中，应充分考虑这些因素，制定合理的开发策略。

文章编号:100020747(2010)012094205特低渗透油藏非线性渗流数值模拟杨正明1,于荣泽1,苏致新1,张艳峰2,崔大勇2(1.中国科学院渗流流体力学研究所;2.中国石油吉林油田乾安采油厂地质所)基金项目:国家科技重大专项(2008ZX050002013202);国家自然科学基金(10672187)摘要:中国石油探明储量和未动用储量中特低渗透储量占很大的比例,迫切需要对特低渗透多孔介质中非线性渗流规律进行深入研究。

根据特低渗透油田储集层岩心特征和流体渗流特征,建立了特低渗透油藏流体渗流的非线性渗流模型,依此建立了特低渗透油藏非线性渗流数值模拟的数学模型,并研制了相应的特低渗透油藏数值模拟软件。

利用所研制的特低渗透油藏数值模拟软件,对榆树林特低渗透油田树322区块进行数值模拟计算,研究表明:拟线性渗流只发生在井口附近的局部小区域内,而在地层内部相当大的区域内是非线性渗流,非线性渗流占据了地层渗流的主导地位。

因此,考虑非线性渗流比以往只考虑线性渗流以及考虑拟启动压力梯度的方法更适合特低渗透油田。

图6参10关键词:特低渗透油田;非线性渗流;数值模拟;规律中图分类号:TE311 文献标识码:ANumerical simulation of the nonlinear flowin ultra2low permeability reservoirsYang Zhengming1,Yu Rongze1,Su Zhixin1,Zhang Yanfeng2,Cui Dayong2(1.I nstitute of Porous Flow and Fl ui d Mechanics,Chinese A cadem y of Sciences,L ang f ang065007,China;2.Qian’an Oil Production Plant,Pet roChina J ilin Oil f iel d Com pany,S ongy uan131400,China)Abstract:At present,ultra2low permeability reserves occupy a very large proportion in the proved and undeveloped reserves in China.So,it is necessary to research the law of the nonlinear porous flow in low permeability reservoirs.In this paper, on the basis of characteristics of low permeability formation and seepage flow mechanics in ultra2low permeability reservoirs,a nonlinear flow model which can better describe the characteristics of low permeability reservoirs is established.Based on this mathematical model,a new nonlinear mathematical model of numerical simulation is proposed.And by using the developed numerical simulation software of ultra2low permeability reservoir,the Shu322block in the Yushulin ultra2 low permeability field is studied by means of numerical reservoir simulation.It is showed that pseudo2linear seepage flow only took place in a small range around the wellhead while nonlinear seepage flow dominated in a large scale of the formation.Therefore,taking nonlinear seepage flow into account is more suitable than only considering linear seepage flow and pseudo2startup pressure gradient.K ey w ords:ultra2low permeability reservoir;nonlinear porous flow;numerical simulation;law0引言近10年来,在我国石油探明储量和未动用储量中,特低渗透储量占了很大的比例,投入开发的特低渗透油田也越来越多[1]。

低渗低流度裂缝油藏渗流特征研究流体在储层中流动为非达西渗流。

而且在驱动过程中反映出不同直径的孔隙依次参与流动的现象，由此表明注水开发要保证较高的流动孔隙度和流动饱和度，方能达到较好的开发效果。

与典型低渗油藏相比，T油田无因次采油、采液指数在含水低于20%时下降速度相对较缓，含水超过20%无因次米采油、采液指数较典型低渗透油藏下降速度明显加快，整个过程近似线性递减。

标签：超低渗;油田开发;渗流特征;裂缝油层岩石的渗透率在某种程度上反映岩石孔隙结构的状况。

研究表明，岩石的渗透率越低，则岩石孔隙系统的平均孔道半径越小，非均质程度越严重，微小孔道所占孔隙体积的比例越大，孔隙系统中边界流体占的比例越大。

这些特点明显地影响液体与固体界面的相互作用。

渗透率越低，流体粘度越高这种液固界面的相互作用越强烈。

它将引起流体性质的变化，使低流度油层中的渗流过程复杂化。

1.低渗低流度油藏单相渗流特性（1）渗流规律偏离达西定律一般来说，原油在低渗低流度油层中渗流时呈现出非线性渗流特征，具有启动压力梯度。

对低渗低流度油藏来说，这个影响是不可忽视的，它会使渗流规律发生明显的变化，偏离达西定律。

（2）储层多孔介质的渗透率是可变的对于低渗低流度地层而言，孔隙系统基本上是由小孔道组成的，在油、水流动时，每个孔道都有自己的启动压力梯度，只有驱动压力梯度大于某孔道的启动压力梯度时，该孔道中的油、水才开始流动，这时它可以使整个岩心的渗透率值有所增加。

随着驱动压力梯度的不断提高，岩心的渗透性能也随之增强，渗透率变大，因而，在流量与压力梯度的直角坐标系上呈现的是由一条上翘的曲线和直线两总分构成，它表示渗透率随压力梯度的提高而增大并继而趋于一个定值。

（3）存在启动压力梯度低渗低流度油层由于孔道半径很小，小于1微米的孔道占的比例很大，邊界层影响显著，在流动过程中出现启动压力梯度。

并且，大量研究资料表明，启动压力梯度与渗透率成反比，渗透率越低，启动压力梯度越大。

低渗透油藏非达西渗流数值模拟研究X常铁龙,张　允(中国石油化工份有限公司石油勘探开发研究院,北京　100083) 摘　要:低渗透油藏中存在启动压力梯度,采用达西渗流已经无法准确描述油藏中流体的流动,为此提出了低渗透油藏启动压力梯度数学表征方法,建立了考虑启动压力梯度非线性渗流模型以及相应的数学数值模型,在现有数值模拟软件的基础上编制了非线性渗流数值模拟插件,并将其应用到油田模型中,计算表明,初步模拟结果与现场实际数据基本吻合,验证了方法的正确性。

关键词:低渗透油藏;非达西渗流;启动压力梯度;油藏数值模拟 中图分类号:T E348 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)02—0001—02 低渗透油藏开发已成为中石化乃至全球石油资源产量接替的重要组成部分,其流体流动为非线性渗流,早在1924年前苏联学者布兹列夫斯基就指出在某些情况下,多孔介质中只有超过某个起始压力梯度时才能发生液体的渗流,后来很多学者研究证明了低渗透油藏中存在启动压力梯度并开展了相关研究工作[1-3],研究认为低渗透油藏孔径很小,原油边界层的影响显著,宏观表现出来的启动压力梯度就很明显。

而目前的低渗透油藏开发理论与技术还不完善,在数值模拟时仍然忽略了启动压力梯度的影响,因此用现有的数值模拟软件进行模拟将无法反映非达西流的特征,使计算结果有较大的偏差,不能有效地指导实际生产,为此开展了非线性渗流数值模拟理论与应用研究。

1　低渗透油藏非达西渗流描述方法在低渗透油藏中,达西定律已不能满足对低渗透油藏渗流规律的精确描述,需要进行修正。

目前很多学者[4-8]对低渗透油藏的非线性渗流描述方法进行了研究并提出了自己的模型,归纳起来包括:图1　低渗透油藏非线性渗流特征曲线幂律关系,精确,模型用统一的函数对渗流曲线进行描述,克服了常规连续模型不能描述渗流存在最小启动压力梯度的问题,但数学处理困难;分段模型将渗流曲线分为非线性段和线性段,并用不同的函数进行拟合,但在应用过程中需要对临界点进行判断,应用难度较大。

《低渗透非均质油藏渗流特征及反问题研究》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长，低渗透非均质油藏的开发与利用逐渐成为石油工业的重要研究领域。

低渗透油藏具有储层渗透率低、非均质性强等特点，导致其开发难度较大。

为了更好地开发和利用低渗透非均质油藏，必须深入了解其渗流特征，并开展反问题研究。

本文将详细探讨低渗透非均质油藏的渗流特征及其反问题研究，为低渗透油藏的开发提供理论依据和技术支持。

二、低渗透非均质油藏的渗流特征1. 渗透率特征低渗透非均质油藏的渗透率通常较低，储层内部存在明显的非均质性。

这种非均质性主要表现在储层孔隙度、渗透率的空间分布不均匀，导致储层内部流体流动的复杂性。

2. 渗流规律低渗透油藏的渗流规律受到多种因素的影响，包括储层非均质性、流体性质、压力系统等。

在开发过程中，需要综合考虑这些因素，以准确描述储层的渗流规律。

常见的渗流模型包括达西定律、非达西定律等，这些模型可以描述低渗透油藏的渗流过程。

3. 开发难点由于低渗透非均质油藏的渗透率低、非均质性强，导致其开发难度较大。

主要难点包括：储层评价难度大、钻井工程难度高、采收率低等。

为了解决这些问题，需要深入研究储层的渗流特征，优化开发方案。

三、反问题研究反问题研究在低渗透非均质油藏的开发中具有重要意义。

反问题主要指通过观测到的数据（如压力、产量等）来推导储层的物理参数（如渗透率、孔隙度等）。

在低渗透非均质油藏的开发中，反问题研究可以帮助我们更准确地了解储层的渗流特征，优化开发方案，提高采收率。

1. 数据采集与处理进行反问题研究首先需要采集足够的数据，包括压力数据、产量数据等。

这些数据需要经过处理，如去噪、滤波等，以提高数据的可靠性。

此外，还需要对数据进行解释和评价，以确定其是否符合反问题研究的要求。

2. 反问题建模根据采集的数据，建立反问题模型。

反问题模型通常包括储层物理参数与观测数据之间的关系。

通过反问题模型，我们可以根据观测数据推导储层的物理参数。

低渗透油藏相对于不同国家有不同的标准，我国主要参考了美国的标准。

结合渗透率来说，渗透率在10×10﹣3～50×10﹣3μm2的油藏属于一般低渗透油藏，可以采取常规水驱开发；渗透率在3×10﹣3～10×10﹣3μm2的油藏属于特低渗透油藏；渗透率小于的3×10﹣3μm2 油藏属于致密油藏，应采用大型压裂弹性开发、CO2驱开发。

结合沉积类型、储层分布状况，还可以细分为一般厚层结构、薄互层低渗透油藏、特低渗透浊积岩、水利烟油藏等。

一、低渗透油藏渗流机理研究1.非达西渗流机理的研究非达西渗流是业内广泛认可的特低渗透油藏渗流形式。

非达西渗流存在三种不同的渗流状态，随着驱替压力梯度的提高，呈现非流动、非线性渗流、拟线性渗流，利用毛细管平衡法可以较为准确地确定压力梯度，从而深入了解特低渗透油层渗流形式。

非达西渗流产生的根本原因是储层岩的喉道特征（分布、连通性、大小等）以及边界层的应力协同，共同作用产生的的流固耦合作用。

2.有效渗流能力通过对微观孔隙结构特征的观察以及边界层变化规律的研究，可以明确产生流固差异的原因，从何完善有效渗流能力评级。

特低渗透储层孔隙结构的确定是有效渗流能力评价的基本依据，同时也是油藏注入水水质配置、分级别的重要依据。

研究特低渗透储层孔隙特征结构，需要利用恒压、恒速压泵等方法，通过实际研究表明，特低渗透储层孔喉非常细小，多是微米级别的孔喉系统。

渗透率对孔隙大小、喉道分布影响不大。

从整体上看，渗透率越大，喉道直径、分选系数都会随之增大，此外，喉道对渗透率的影响要大于孔隙，因此喉道是影响特低渗透储层微观孔隙结构差异的主要原因。

气体在孔喉中始终有流动能力（滑脱效应），但是液体会与固体耦合产生边界层，导致细小的孔喉失去流动性。

利用基于岩心实验的边界层量化研究方法，建立相应模型，能更加接近真实的油藏条件，通过研究表明，影响边界层厚度的朱啊哟原因是黏土矿物，其厚度会跟随黏土矿物含量增加而增加。

《低渗透油藏分段压裂水平井渗流规律研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长，低渗透油藏的开发逐渐成为石油工业的关注焦点。

由于低渗透油藏具有孔隙度小、渗透率低等特点，其开发难度相对较大。

而分段压裂水平井技术是近年来低渗透油藏开发的重要手段之一。

本文旨在研究低渗透油藏分段压裂水平井的渗流规律，为优化开发方案提供理论支持。

二、研究背景与意义低渗透油藏是指具有低孔隙度和低渗透率的油藏，通常难以进行开采。

传统的开采方法成本高、效果不佳。

而分段压裂水平井技术则能有效地改善低渗透油藏的开采效果。

该技术通过在水平井内分段实施压裂，使地层中的油气更容易流动，从而提高采收率。

因此，研究低渗透油藏分段压裂水平井的渗流规律，对于优化开发方案、提高采收率具有重要意义。

三、研究方法与数据来源本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。

首先，通过理论分析推导分段压裂水平井的渗流模型；其次，利用数值模拟软件对模型进行验证和优化；最后，结合现场试验数据对研究成果进行验证。

数据来源主要包括文献资料、油田生产数据以及实验室测试数据。

四、分段压裂水平井渗流模型（一）模型假设与建立基于达西定律和流体力学原理，建立分段压裂水平井的渗流模型。

假设油藏为均匀介质，压裂段之间相互独立，且各段内的流体流动符合线性渗流规律。

根据这些假设，推导出分段压裂水平井的渗流模型。

（二）模型求解与分析通过数值模拟软件对渗流模型进行求解。

分析不同因素（如压裂段数、压裂液性质、油藏参数等）对渗流规律的影响。

结果表明，分段压裂水平井能有效改善低渗透油藏的开采效果，提高采收率。

五、数值模拟与现场试验对比分析（一）数值模拟结果数值模拟结果显示，分段压裂水平井的渗流规律受多种因素影响。

其中，压裂段数、压裂液性质和油藏参数是主要影响因素。

在合理的参数范围内，增加压裂段数和优化压裂液性质能有效提高采收率。

（二）现场试验数据对比将数值模拟结果与现场试验数据进行对比，发现两者具有较好的一致性。

低渗油藏非线性渗流影响因素与工艺对策摘要：近年来低渗透油气藏已成为增储的基础资源，然而低渗透油藏的非线性渗流的影响因素、渗流规律的研究是目前低渗油藏的开发的关键。

本文从微观角度出发描述渗流规律，建立数学模型，同时根据低渗油藏渗流特征，对注水时机、合理井距、压裂技术、气驱技术等低渗油藏的开发技术政策进行了研究。

关键词：低渗；渗透率；渗流规律；注水；压裂前言由于低渗透油藏的特异性，使得低渗油藏的开发具有一定的难度，许多专家和研究人员对低渗的渗流机理和开发做了大量的实验和实际研究。

油藏岩石和流体的物性参数是油藏开发研究的基础，对于低渗油藏具有物性复杂、渗流规律异常的特点，且低渗油气藏的开发没有同一固定的标准，可靠性得不到保证，且大量低渗油藏开发的疑难问题尚未解决。

本文通过调研总结了油藏渗流特性，结合开发实际，提出了一系列技术方案。

1低渗油气藏非线性渗流的影响因素1.1 孔隙喉道狭窄、物性差。

连续液流通过岩石孔隙喉道时由于低渗透层喉道半径很小，毛管力急剧增大，当驱动压力不足以抵消毛管力效应时，连续的液流变为分散的液滴导致渗流阻力的增大，降低渗透率。

在低渗流速度下，渗流曲线呈现非线性关系，随着渗流速度的提高，曲线的非线性关系段向线性段过渡。

这种同一液体在不同多孔介质中表现出不同的渗流特征，充分地说明了多孔介质的孔隙结构特征起着决定作用。

1.2各相间的表面性质与作用。

在任何一个不可混相的二相体系中，相间都存在着界面。

界面张力是源于分子间的相互作用力，并构成界面两相的性质差异。

利用毛细管模型和单分子层作用模型，推导固液界面分子力作用与多孔介质的渗透率和孔隙半径的近似关系式表明，固液界面分子力作用随多孔介质的渗透率或孔隙半径增大而单调递减。

1.3有效压应力对岩石产生的影响。

低渗透岩石孔隙系统大部分是由小孔道组成的，比表面大，孔道内的边界层流体影响很大，在受到较大的应力情况下，渗流的孔道变小，最小的孔道失去流通能力，有效应力对低渗透砂岩的非达西渗流产生较大影响。