案例1 :
SAND_Pro软件 在 Elf Aquetaine、UNOCAL、中石油、中海油的应用
SAND_Pro软件可用于直井、水平井及斜井的出砂诊断,这样工程师们在生产开始之前就对出砂的可能性及出砂时间、出砂量有一个定量的预测。值得强调的是,通过SAND_Pro软件不仅可以算出出砂前的各种工程临界值,而且可以计算已出砂井的累计出砂量和产砂速度,从而可以判断每口井的防砂必要性以及出砂井继续生产的油(气)砂比。
对于已出砂油气井,SAND_Pro软件可根据出砂量的多少来判断每口井是否可清砂后继续开采生产;对需要采取防砂措施的井,SAND_Pro可在现场施工前对具体防砂措施的安全性、有效性及由于防砂措施所造成的可能减产等项指标进行优化计算;对于可能出砂尚未生产的井, SAND_Pro软件可用于设计相应的完井方式,从而有助于采油完井工程师建立生产-成本-防砂措施之间的关系;出砂比较敏感的项目如水平井海上生产井,可根据SAND_Pro软件计算出砂量的大小,从而确定其是否超过极限值而确定完井防砂必要性,而达到成本优化设计的目的。
对于水平井开采,SAND_Pro软件的计算尤其重要,为了防止出砂,水平井在多数情况下都有必要进行套管完井,带来的负面效应就是大大削弱了水平井原有的优势,即增大油藏的渗流面积。根据我们的经验以及SAND_Pro软件在委内瑞拉运用的经验,即使对于松散的油藏,在一定的条件下也可以采取水平井裸孔完井的方式。水平井裸孔完井一般要比射孔条件下产量高,但更重要的是节省了近一半的成本。用户可以根据SAND_Pro软件的模拟计算发现出砂危险在射孔条件下比裸孔完井方式更高。
案例2 : P_EOR软件的应用
加拿大PGI石油技术公司的P_EOR软件大部分模块是在与加拿大等北美油田单位或石油研究机构的合作项目中产生的,软件大部分模块在Husky, Encan, PetroVera, ARCO, Phillips, 美国尤内科石油公司,加拿大阿尔伯达省研究院,加拿大壳牌,委内瑞拉Pedevsa等国际油田单位或石油研究机构得到应用。
P_EOR软件部分模块曾经应用大庆油田的相关数据做过较为细致的测试与对比,结果显示:PEOR软件计算预测结果和VIP等国外数值模拟结果比较接近,能够比较准确预测油田动态变化过程,更能够快速的完成油田三采方案的对比与经济评价等工作,可以有效的指导计划采用三采驱油区块的初期三采方案评价与规划。
整体来说,P_EOR软件操作简单、功能实用、计算快速、精度满足现场工程要求,操作界面友好,基础数据相对比较容易获取,是一个集解析法和数值解法于一体数值模拟软件,可应用于普通油藏的相对较理想状态的模拟和计算,能够有效的指导三采驱油方案规划、调整工作。
案例3 : 构造应力与压裂
问题:
塔河油田托甫台奥陶系碳酸盐岩储层中,酸压增产改造设计适用性差异大,增产效果不均,增产水平有待提高。分析其影响因素后,考虑了该区域断裂构造引起应力场改变的这一因素,开展断裂构造局部应力场分布研究,并分析了断裂构造应力场和天然裂缝对人工裂缝起裂与延伸的影响。通过总结断裂构造局部应力场分布特点,以及对人工裂缝起裂与延伸的影响规律,为优化酸压设计与施工提供指导,促进酸压增产效果的提升。
解决方法:
在区域地应力和地质构造资料整理与分析的基础上,采用多元回归与有限元模拟方法,模拟断层构造局部应力分布规律,并模拟断裂构造对压裂人工裂缝起裂与延伸的影响。
研究思路:
1)调研断裂构造应力分布规律与研究方法,以及天然裂缝对人工裂缝扩展影响规律;
2)解释塔河油田地质资料(岩石力学参数、地应力); 3)建立断裂构造局部应力场模拟模型,总结该局部应力场分布特点;
4)分析了断裂构造局部应力场对人工裂缝起裂与延伸的影响规律;
5)分析天然裂缝诱导应力以及对人工裂缝延伸的影响 。
案例4 : 裂缝几何与塑性变形
问题:
页岩压裂实践中面临以下问题:
1)页岩压裂起裂困难,或者首次压裂压不开;
2)压裂加砂压不进去,出现砂堵。这些问题的一个主要原因是压裂施工设计方案没有考虑实际页岩的塑性变形、应力干扰等对裂缝几何影响这一因素,导致设计的方案不能有效实现预期的裂缝几何。
解决方法:
首先确定页岩地层岩石力学性质,然后基于线弹性和弹塑性理论,通过有限元模拟方法,建立页岩压裂过程中人工裂缝的起裂与延伸模型,模拟考虑页岩弹塑性变形和应力干扰对裂缝几何的影响,更加准确的模拟压裂裂缝几何,为合理压裂施工设计提供参考。
研究思路:
1)建立裸眼井筒压裂加载的有限元模型;
2) 模拟常规平面应变条件下,压裂加载过程弹塑性变化以及对裂缝起裂的影响;
3)建立人工裂缝静态几何模型,模拟压裂加载和返排闭合过程,弹塑性变形以及对裂缝几何的影响;
4)建立裂缝延伸的有限元模拟模型,模拟裂缝延伸过程中,弹塑性变形区域和范围的变化,以及对裂缝长度、宽度的影响;
5)建立多层非均质页岩地层模型,模拟裂缝在多层页岩层中的裂缝几何。
案例5 :裂缝碳酸盐生产递减
问题:
随着油井开采时间增加,地层压力降低,通过降低井底压力保障生产压差,是获得稳定产量的方法之一。但是,实际情况下,降低流压,产量依然降低,导致这一现象的原因之一就是地层渗透率应力敏感的问题:即地层渗透率随着井底流压降低、有效应力增大而降低的现象。认识渗透率应力敏感规律,设计合理生产压差变化,将有效提高渗透率应力敏感地层的产量。
解决方法:
在认识地层渗透率应力敏感规律的基础上,建立考虑渗透率应力敏感产能预测模型,结合地层条件,进行生产制度优化分析,实现生产优化设计。
研究思路:
1)搜集目标地层渗透率应力敏感测试结果,总结整理渗透率应力敏感模型;
2)建立考虑渗透率应力敏感的产能预测模型;
3)针对区域地质和地层资料,建立单井产能预测模型并分析,通过生产制度模拟与敏感性分析,得出优化的井底压力变化制度;
4)针对水驱开发的油井和注水井,在考虑渗透率应力敏感情况下,模拟不同的注水时机,研究注水对渗透率改善的效果,得到有效改善地层渗透率的优化注水时机。
案例6 :复合射孔评价
问题:
复合射孔技术的原理是,先由常规聚能射孔实现穿过套管和井壁地层的孔眼,然后,由射孔带入的火药在孔眼中进行二次爆炸,在射孔孔眼壁上以及周围地层形成裂缝,解决首次射孔孔眼壁上的压实带对地层流入井筒能力的影响,同时,形成的微裂缝提高了近井筒的渗透率,降低射孔表皮,大大提高井底流入能力,提高射孔效果与产能。
解决方法:
通过理论研究,建立复合射孔技术中各个阶段的模拟理论模型,包括火药爆炸、爆炸造缝、裂缝起裂与扩展等问题,利用各个阶段的理论联系,以射孔压裂为目标,反演计算出合理的射孔设计、弹药加载量。
研究思路:
1)调研和整理复合射孔技术应用的弹药的性能参数;
2)建立火药爆炸的压力模拟模型,得到火药量与爆炸压力的关系;
3)基于线弹性理论,建立裂缝起裂与扩展模型;
4)综合火药爆炸和裂缝起裂与扩展模型,模拟计算孔眼深度、孔眼直径、孔道内产生裂缝条数、主裂缝长度、微裂缝条数、射孔后表皮系数改善等情况;
5)以孔径、孔深、微裂缝条数与裂缝长度为指标,进行敏感性分析,对射孔装药量或者装药配方进行优化设计; 6)基于射孔设计方案的爆炸压力模拟,对套管是否损坏进行评价预测,并提出保障套管安全条件下的射孔方案设计;
7)在复合射孔形成预存在裂缝条件下,进行裂缝起裂压力计算;
8)建立针对不同类型油气藏(页岩、致密砂岩地层、裂缝性地层等)的产能预测模型,进行射孔施工后产能预测;并在此基础上,进行复合射孔方案优化设计。
案例7 :储层改造与SRV
问题:
非常规油气藏中,大规模的水力压裂实现大范围的SRV,是提高非常规油气藏产量的关键技术。然而,目前SRV的定义与评价方法并不统一。这使得以SRV为目标的水平井分段压裂优化设计和评价技术有待更准确的研究。
解决方法:
建立水平井分段压裂流固耦合模型, 模拟水平井分段压裂形成的诱导应力分布与范围、地层渗透率变化分布与范围,以及水平井分段压裂产量。建立诱导应力分布、渗透率变化分布与产量的关系,明确大规模储层改造技术中SRV的确切含义,有效指导水平井分段压裂优化设计。
研究思路:
1)建立水平井分段压裂流固耦合模型。
2)模拟水平井分段裂缝压裂过程的诱导应力变化、分布和范围,以及对不同位置裂缝几何的影响;
3)模拟水平井分段裂缝压裂过程的诱导渗透率改变区域的分布与范围;
4)基于流固耦合模型,模拟水平井分段压裂产量;
5)分析诱导应力分布区域、诱导渗透率变化区域和产量之间的相关关系,建立有效的SRV评价准则;
6)基于有效的SRV 评价准则,提出水平井分段压裂优化设计方法。
案例8 :页岩气计算模拟
问题:
非常规页岩气藏,具有渗透率低、渗流规律复杂、天然裂缝发育且程度不均、地层塑性强等特点,反映在产量上的特点就是:初期产量高,产量递减快。准确的页岩气计算模拟,需要考虑地层吸附解吸表征、天然裂缝双孔介质、渗透率应力敏感等因素,才能实现准确有效的页岩气藏模拟与评价,为页岩气藏改造的优化设计、生产优化设计提供关键基础。
解决方法:
建立全耦合双重介质条件下(油)气固与吸附气计算并考虑渗透性随应力变化的有限元模型。
研究思路:
1)采用朗格缪尔吸附模型表征页岩气藏吸附解吸机理;
2)通过实验测试与回归,确定页岩气地层渗透率应力敏感模型;
3)基于天然裂缝参数、基质参数,通过有限元方法,建立考虑吸附解吸、渗透率应力敏感的双重介质全耦合页岩气藏模拟模型;
4)基于考虑渗透率应力敏感的不同井底流压的产量模拟,确定流量随压降递减的拐点,优化页岩气开采制度;
5)结合水平井分段压裂的产量模拟,寻找避免产量递减的增产优化设计和时机。