低渗透油层扩张-收缩孔道流动规律新模型及应用

应用水平井技术改造低渗油田的适应性研究摘要水平井对于提高油井产量，改善低渗透油气藏有较好的效果。

但目前我国在水平井完井方式优化、增产作业技术上技术不太成熟，对低渗油气田水平井增产改造技术还处于探索阶段。

水平井开发技术上还有许多工作需要深入研究。

水平井完井方式的确定是目前急需解决的问题。

本文重点探讨了水平井完井技术问题。

关键词低渗透油气田；水平井；增产措施中图分类号te3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）41-0187-030引言利用水平井提高油井产量的尝试可以追溯到20世纪20年代，国内“八五”以来各油田也开展了水平井采油的研究，随着水平井开采效益的逐渐显现，今后钻水平井的数量还将进一步增多。

水平井压裂作为提高水平井开发效果的一项新技术，是高效开采低渗透油藏的有效措施，在开发低渗透油气田过程中有着很好的效果和广阔的前景。

1 水平井应用现状1.1水平井水平井通常指最大井斜角达以及产层井段为水平或近似水平段的油气井。

我国石油天然气总公司规定，井斜角以上（含）的井，并在生产层内延伸一定长度的井定义为水平井。

水平井除了具有普通定向井用途外，还有其他的特殊用途。

诸如，开发低渗透油层、裂缝油藏、薄油层、减少水锥和气锥和热采稠油等。

水平井的缺点是其成本较高，但与直井相比，有5个优点：增加泄油面积；提高采收率；降低粘度；减少举升成本；减少后勤费用。

1.2水平井完井技术发展现今完井的最新技术包括：机械防砂完井新技术、砾石充填技术和水泥浆充填多封隔器完井新技术。

1.2.1 机械防砂完井新技术该技术结合应用了先进的激光割缝技术、利用牺牲阳极保护的原理和膨胀筛管技术。

先进的激光割缝技术激光技术加工割逢管已经能够满足完井施工的要求。

膨胀筛管技术。

膨胀管分为实体膨胀管和膨胀筛管，都是使管体在井下直径变大的一种技术。

实体膨胀管最大的优势是能够改变井身结构，使石油工业在深井经济地达到预定目标，膨胀筛管是三层管体结构，内外层是割缝的支撑保护层，中间层是由金属丝编制的多层重叠的筛网组成。

《高等渗流力学》读书报告----低渗非达西渗流特征及影响因素姓名: 张恒学号：2010050031专业：石油与天然气工程教师：鲁洪江（教授）低渗非达西渗流特征及影响因素1 选题依据及研究现状1.1选题依据随着中国石油工业的发展,低渗透油藏在开发中所占的比例越来越大。

低渗透油藏是我国今后乃至相当长一段时间内增储上产的主要资源基础。

要合理高效地开发这些低渗透油藏,就需要充分合理的认识低渗透油藏本身所具有的特殊规律及其特性参数,并准确地描述低渗透油藏的渗流规律.1.2研究现状国内很多研究人员从实验方面发现了低渗透油藏的启动压力和非线性渗流规律的存在,从理论方面提出了描述启动压力和非线性渗流的模型[1]。

但是,非线性渗流和启动压力梯度的存在并没有得到国内外学术界的普遍认可。

反对者的意见是,引起低渗透油藏非线性达西流和启动压力的原因均为理论推测,而无充分的微观实验科学依据;在流速很低的情况下,受测量手段和如蒸发等现象的影响,对流速和压力的测量误差很大[2]1.3 主要的参考文献[1] 王正波,岳湘安等.影响低渗透油藏低速非线性渗流的实验研究[J].矿物学报,2008,28(1),48-54.[2]王慧明,王恩志等.低渗透岩体饱和渗流研究进展[J].水科学进展, 2003,14(2): 245[3]辛莹娟.低渗透非达西渗流研究[J].西部探矿工程。

2010（10）:115-117[4]中国“八五”科技成果.低渗透油层多相渗流机理[M].北京:科学出版社,1996[5]闫庆来,何秋轩,任晓娟,等.低渗透油层中单相液体渗流特征研究[J].西安石油学院学报,1990,5(6):1-6.[6]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油学院学报,1999,23(2):82-84[7]阮敏,何秋轩.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996[8]程时清,徐论勋,张德超.低速非达西渗流试井典型曲线拟合法[J].石油勘探与开发,1996.[9]宋付权,刘慈群.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996.[10]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油学院学报,1999.[11]李道品,等低渗透砂岩油田开发[M].北京:石油工业出版社,1997.[12]诺曼,R莫罗.石油开采中的界面现象[M].鄢捷年等译.北京:石油工业出版1992.23~85.[13]邓英尔,闫庆来,马宝歧.表面分子对低渗多孔介质中液体渗流特征的影响[A].渗流力学进展[C].北京:石油工业出版社,1996.9.[14]阮敏.低渗透非达西流临界雷诺数实验研究[J].西安石油学院学报,19992选题研究内容及拟解决的问题达西定律中压力损失完全由粘滞阻力决定,这符合多孔介质比面大这个特点的.而在低渗透岩石中,流体在流动过程中受到岩石孔壁、粘土矿物遇水膨胀以及岩石颗粒的运移等一系列因素的影响而造成附加压力损失,所以流体在低渗透砂岩中的渗流规律不满足达西定律达西定律是渗流的基本规律,但是在低渗透油藏中,渗流表现出对达西定律的偏离,这就使我们有必要对非达西渗流进行深入的研究,从低渗透非达西渗流特征、低渗透非达西渗流模型,非达西渗流过程等几个方面的研究进展进行了总结.为从事相关工作的研究人员提供参考[3]3 方法及路线3.1 低渗透非达西渗流特征同中高渗透率油层相比，低渗透油层具有以下几个特点：低渗透油层一般连续性差、采收率与井网密度关系特别密切；低渗透油层存在“启动生产压差现象”，渗流阻力和压力消耗特别大；低渗透油层见水后，采液和采油指数急剧下降，对油田稳产造成急剧影响；低渗透油田一般裂缝都较发育，注入水沿裂缝窜进十分严重[4].室内实验结果表明,流体在低渗透储层内渗流时,存在非线性段[5,6]压力梯度超过某一定值后,渗流曲线变为直线,见图1.由图1可知,流体通过低渗岩心的渗流特征显示出弹-塑性.低渗透非达西渗流的特征可概括为以下两点.(1)在较宽的渗流速度域内,渗流过程由2个连续过渡而特性各异的渗流曲线段组成,即:低渗流速度下的凹型线性渗流曲线段;较高渗流速度下的直线段;(2)当压力梯度在比较低的范围时,渗流速度是上凹型非线性曲线。

1411 低渗透油田的开发现状当前，我国石油低渗透油藏储量的占比较高，年产量几乎占全国石油产量的一半，这就给我国石油原油生产持续稳定发展带来了很大的发展空间。

低渗透油田自身的低丰度、低压以及低产这三大特点造成了低渗透油田的开发难度大。

不仅如此由于低渗透油田的开发地质复杂，裂缝发育以及地质条件活跃等因素都加剧了低渗透油藏的开发难度。

目前我国低渗透油田的开发过程中主要面临以下技术问题：首先是传统的水驱渗流理论不能很好的适用于低渗透油田的多尺度裂缝，需要进一步针对低渗透油田特质来进行研究和实践高含水期水驱的规律和渗流理论。

传统的水驱渗流模型无法准确的反应低渗透油田地质特征和实际开采的状态，反应的油水流动规律适应性差，需要对此进一步的研究和优化；然后就是低渗透油田在开发过程中需要进行压裂改造，基质砂石和裂缝系统关系复杂，水驱波及的体积较小，整个油井的驱动效率较低，造成低渗透油田的采收效率低，表层储层的非均质性比较明显；最后就是已经进行开发的老油区缝网配置不合理，缺乏高效合理的注水技术和工艺，需要针对不同的地质特性和油藏储性建立井网加密调整优化模式，制定出合理的注水技术，实现低渗透油气田持续新有效的驱动效果，增大低渗透油田的采收效率。

2 堵塞物的形成及特性不同的油井地层堵塞特征研究是应对油层解堵的工艺基础。

造成油井地层堵塞的原因有：油井在作业过程中造成的地层伤害、不合理的开采方式以及不合理的开采参数的长期应用，造成油井的堵塞、注入水和地层流体不匹配；或是由于环境的问题和压力的改变使得地层形成无机垢堵或是有机垢堵，压裂液破裂流出或是残渣的存在造成的压裂缝堵塞等状况。

上述这些原因都会造成油井地层堵塞，加剧低渗透油田的开发难度。

在生产时间较短的井以及注水时间较短的油井中，堵塞物以有机物为主。

对于生产时间较长的井，同时还经过多次增产措施的井，其堵塞物的成分比较复杂，表现为有机物和无机物并存，且以无机物为主。

3 低渗透油田增产增注技术研究油井通过有压裂、酸化、降压等增产增注技术来改造油层特性，降低低渗透油藏的堵塞情况，通过采取一系列适合本区域内低渗透油层的增产增注技术，提高低渗透油田的开发效率和单井产能。

探讨低渗透油藏高效开发配套技术摘要：低渗透油藏开发初期大部分油井都实施了压裂投产，取得了较好的生产效果，然而随着开发时间的延长，由于人工裂缝闭合，加上前期注入水质不合格，地层堵塞伤害严重，注水井欠注，注水效率低，地层能量下降大，导致油井产量低，注采矛盾突出，开发效果不理想。

针对以上问题，开展高压注水、酸化解堵增注、水力压裂、小泵深抽和井网加密等配套技术的研究和集成应用，为油藏开发提供了强力的技术支撑，实现低渗透油藏的高效开发。

关键词：低渗透油藏；启动压力梯度；井网加密；高效开发中图分类号：tu834.8+34前言纯梁采油厂所管油田处东营凹陷边缘，构造复杂、油藏类型多、储层岩型复杂，渗透率差异大，尤其是纯化、梁家楼主力老油田，经过几十年的开发，地下矛盾日益激化，原油自然递减幅度加大，产量曾一度呈现大幅度下滑趋势。

其中：梁家楼油田1971年投入开发，自1991年开始进入特高含水开发阶段。

近年来，针对梁家楼油田不同区块存在的问题及开发中暴露出的不同矛盾，突出科技在原油稳产与上产过程中的主导地位，依靠科技寻找储量，深挖老油田上产潜力。

新区按照“新老结合、深浅兼顾、抓整拾零”的工作思路，充分运用三维地震精细解释、约束反演、储层综合分析评价等技术成果，保持储采平衡，为实现稳产和上产奠定了物质基础。

老区借助油藏精细描述技术，精细油藏研究，不断加深地下油水变换规律和剩余油分布规律的认识。

运用“三分”、调堵等技术，加强攻欠增注和精细注采调整工作化解油水矛盾，自然递减率保持了较低水平。

同时针对开发中存在的高、低、稠、小、蜡、砂等难题，加强相应技术工艺的攻关研究和引进消化吸收工作，推广应用系列科技工艺技术，实现梁家楼油田特高含水期的良性开发。

1 合理布置井网（1）古裂缝分布规律研究。

通过岩心分析法、镜下统计法、各种测井方法、地震方法、动态分析法，对裂缝进行识别；通过地质类比法、物理模拟、构造应力场模拟、有限变形法、岩层曲率法对裂缝进行预测；从而找出裂缝的分布规律。

低渗透油田压裂液返排规律研究压裂技术是一项用于提高油田采收率、促进老油新油融合和改善油层渗流特性的重要技术。

继上世纪九十年代以来，随着石油开发技术的进步，压裂在不同地质条件下的应用也更加普及。

针对低渗透油层的开采，压裂技术随着技术的进步不断完善，取得较好的效果。

往往通过压裂技术，可以有效地改善低渗透油层的油井堵塞因素，提高油井的吸收率，从而可以提高开采系统的整体生产能力。

然而，开采压裂液返排规律对于油田的压裂研究仍然是一个相当重要的问题，关系到压裂技术的结果。

因此，研究开采压裂液返排规律，是推进低渗透油层开采的重要研究工作。

在研究流体的回收过程中，可以借助毛细管实验来研究压裂液的返排规律。

一般来说，压裂液的返排过程受以下几个因素影响：粘附、渗透、吸附、热效应、压力及构造特性。

研究表明，当温度、压力、构造特征和粒径等因素不变时，毛细管实验中返排率与油层渗透率有明显关系，渗透率越大，压裂液返排率越高。

当渗透率低于某个值时，压裂液返排率会降低，这可以解释研究大量低渗透油层压裂工作中发现的一般现象：压裂液返排率随渗透率的降低而降低。

除了渗透率外，压裂液的返排过程还受到温度、压力等因素的影响。

在低渗透油层压裂实验中，温度变化较小，压力变化较大，对压裂液的返排率有较大的影响。

研究表明，随着压力的增加，系统中压裂液的返排率也会增加。

这可能是由于压力的增加可以减小矿物结构的随机性，在压裂孔中形成的水分子的迁移受阻，减小压裂液的外渗率，从而增加压裂液的返排率。

此外，研究表明，随着构造特征的不同，压裂液的返排率也有所不同，构造特征越复杂，压裂液返排率越小，如在低渗透砂岩油层中，一般渗流系数较小，压裂液返排率也较小。

当前，研究低渗透油层压裂液返排规律的相关工作已经得到了较大的发展，受研究者的关注。

在现有研究基础上，针对低渗油层的压裂过程，要结合地质、测井技术、地面实验等技术，从压低渗油层压裂前期技术准备、压裂技术、压裂孔返排特性等方面，建立完整的模型，以深入研究低渗油层压裂液返排规律。

低渗透老油田堵塞成因分析及综合解堵技术陇东油区老油田具有地层结垢结蜡严重、井筒脏、地层压力低的特点，油层堵塞严重，目前解堵技术主要有负压泡沫洗井综合解堵技术、水力脉冲与化学复合解堵技术、二氧化氯解堵技术。

标签：油井结垢;注水;水质;水敏;水力脉冲;综合解堵二氧化氯解堵负压泡沫洗井一、长庆陇东低渗透老油田地质特征（一）储层特征油层砂体厚度较大，分布范围广，连片性较好，非均质性较弱。

原始含水饱和度高，束缚水饱和度平均达到37%，并且泥质含量越高渗透率越低，含水饱和度就越高。

陇东油区地层岩石中粘土含量高，存在一定的水敏、酸敏现象，个别井区有速敏、盐敏现象。

（二）流体性质地层水自上而下为：Na2SO4、NaHCO3、MgCl2、CaCl2型，总矿化度1200～117800mg/L，氯离子含量4903～70163mg/L，部分地层水中含有Ba2+、Sr2+成垢离子，如马岭油田南试区地层水中Ba2+、Sr2+含量高达1000～1700 mg/L。

二、油田开发现状及存在问题（一）油井堵塞成因及特征1、油井结垢严重陇东油田注入水来自洛河层，平均矿化度2000～3000mg/L，地层水总矿化度高，硬度高;部分井区高含Ba2+、Sr2+等离子，与注入水相遇后在地层内形成大量的结垢物。

2、不合理的开采方式及生产参数导致油井堵塞采取较大的生产压差造成了一定的地层伤害。

这些伤害一是微粒运移在孔喉处形成“桥堵”堆集。

二是疏松地层岩石骨架颗粒脱落及毛发状的粘土膨胀物缠结;三是多相流体（如油、气、水）流动度不一产生油水乳化，增加流动阻力，从而呈现油相渗透率下降的情况。

3、注入水与地层流体不配伍注入水与地层流体不配伍可导致地层内形成盐垢，乳化物堵塞。

如地层流体中的金属阳离子Ca2+、Ba2+、Mg2+、Sr2+等与注入水中的SO42-、CO32-等，反应会生成CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等沉淀物，这些沉淀物沉积在注入水能波及到的孔隙喉道中，使孔喉流通断面不断缩小。

SPE 154890低渗透油藏非达西流动数值模拟Jianchun Xu,SPE, Ruizhong Jiang,SPE, Lisha Xie, Ruiheng Wang, Lijun Shan, 中国石油大学（华东）, Linkai Li,威德福（中国）能源服务有限公司摘要随着全世界油田的进一步开发，越来越多的低渗透油藏投入生产。

然而，流体在低渗透孔隙介质中的流动不再遵循达西流动规律，相代替的是一种低速非达西渗流。

大部分商业数值模拟软件在进行低渗透油藏开发模拟时会带来不准确性。

所以针对非达西流动的数值模拟软件已经开发出来。

在本文中，非达西流动数学公式已经给出。

接着，在实际油田和实验室测试数据的基础上，一个理想化的五点法井网公式被建立出来。

在相同油藏条件下，进行了非达西模拟，达西模拟和拟线性模拟。

最后，得出了达西流动条件下的压力梯度分布，累计产油量和剩余油分布的模拟结果，以及拟线性流动和非达西流动的模拟结果。

调查研究显示了大部分低渗透油藏区块的流动满足非达西软件表明合理的曲线段；与达西流动结果相比较，当考虑非达西流动时，累计产油量减少，拟线性流动时最少，所以达西流动模型夸大了油藏的渗流能力，而拟线性流动模型夸大了油藏的渗流阻力；剩余油饱和度的分析表明，真对非达西流动模型模拟和拟线性流动模型模拟，不同的流动区域存在着包括使得在低渗透油藏流动模型更加复杂的死油区和流动区。

引言许多年内，达西规律已经被认为是一个运用于流体在孔隙介质中流动的基础公式，尤其是在石油工业。

然而经验结果显示，在低渗透油藏的流动已经不再遵循达西规律（Prada and Civan1999; Zeng et al., 2011）。

对于低渗透油藏，流动曲线是一条直线和一条曲线结合出来的。

存在拟启动压力梯度（拟TPG）和最小启动压力梯度（最小TPG）(Zeng et al., 2011)。

图例1用三种流动模型来描述流动特性。

达西流动模型忽略了凹曲线段，渗流曲线只是一条通过原点的直线；拟线性模型同样也一条经过X轴上拟压力梯度点的直线。

万方数据万方数据一５０一西安石油大学学报（自然科学版）（ａ）Ｘ２６－３１井组井位图（ｂ）井组数值模拟网格模型图３数模模型首先根据示踪剂检测分析（图４），该井组３口时间／ｄ（ａ）Ｘ２６－．３２井示踪剂产出浓度曲线时间／ｄ（ｂ）Ｘ２７．３３井示踪剂产出浓度曲线时间／ｄ（ｃ）Ｘ２５－３０井示踪剂产出浓度曲线图４井示踪剂产出浓度曲线见水井均存在２次示踪剂峰值突破，因此可判定该３口油井与注水井间存在的主渗流通道数为２．同时，根据井距和突破时间可计算主渗流通道内的平均推进速度（表１）．表１Ｘ２６．３１井组综合评价数据表其次，根据示踪剂采出浓度峰值相对高低和数值模拟生产动态分析（图５），注入水主要流向Ｘ２６—３２井，其次为Ｘ２５—３０井和Ｘ２７．３３井．从示踪剂推进方向来看，注入水主要向北东方向推进，这与储层微裂缝发育方向一致．１０．Ｏ７．５＝藿５．ｏｒ＇ｒｒ＝霆｛Ｌ口０．Ｏ０３１３６２５９３８ｌ２５０时间／ｄ（ａ）Ｘ２６—３２井数模拟合动态曲线１００７５量ｓｏ霎缸０１０．０７．５＝菱５‘０ｒ＇ｒｒ２．５Ｏ．０时间／ｄ（ｂ）Ｘ２７—３３井数模拟合动态曲线时间／ｄ（ｃ）Ｘ２５—３０井数模拟合动态曲线图５数模拟合动态曲线摹、静＊抽爨、褂长如另外，利用拟合模型结果可得到如下结论：（１）由于注水井Ｘ２６—３１井的注水层段为油层底部（仅射开底部），因此注入水在储层内沿储层中底］陬髑万方数据万方数据。