复杂裂缝性碳酸盐岩油藏数值模拟方法研究

海洋沉积环境下的生物礁碳酸盐岩油藏多存在天然裂缝,加之气顶、底水等的影响使得这类油藏的渗流机理十分复杂,数值模拟难度非常大。以海上A油田为例,分析油田地质特征及地质研究成果,结合双重介质渗流理论,分析和研究油田裂缝性碳酸盐岩储层的渗流机理,建立适合裂缝性储层的等效连续介质渗流模型。通过添加基质毛细管压力、考虑重力作用建立基质-裂缝渗流交换,同时考虑气顶、底水的锥进以及注入水的突进等渗流机理,建立考虑气顶底水的裂缝性双孔双渗油藏数值模拟模型。拟合中充分考虑了裂缝、气顶、底水三者渗流机理的特征,利用分区分段的历史拟合思想,达到很好的拟合效果,为最终的调整方案设计及优化提供理论支持。     

水驱气藏储气库运行损耗微观机理

储气库运行损耗微观机理是研究水驱气藏储气库周期注采过程储层水侵伤害的关键。针对储气库高速注采运行水体往复运移对储集空间动用效率的影响,结合储气库周期注采模拟核磁共振、微观可视化模拟技术,分析储气库微观孔隙中两相流体分布及运移特征,量化分析地下储集空间动用特征,评价水驱气藏储气库注采运行损耗微观机理及其主控因素。结果表明:气水过渡带是水驱气藏储气库注采运行发生损耗的核心区域,气水互锁作用与储气库的注采损耗密切相关。研究结果为深入开展水驱气藏储气库注采运行方案优化提供了技术支持与重要依据。     

碳酸盐岩底水气藏型储气库动态特征及水淹机制

储气库注采气能力、库容及工作气量是衡量储气库能力的重要指标,储气库动态特征分析是评价储气库能力的重要手段。基于某碳酸盐岩底水含硫气藏改建储气库(A储气库)的多周期注采生产情况,通过系统分析储气库运行动态特征,评价了水平井注采气生产能力,利用两种方法对储气库库容进行复核,分析了气藏H2S质量浓度变化,评价了脱硫运行方式,结果表明:该储气库单井产能高,库容落实程度高,具备高效开发潜力,但仍需探索脱硫运行方式。研究分析了A储气库生产中出现的AH1井水淹停产问题的形成机制,提出了恢复气井生产能力的具体方案,并成功应用于现场。研究成果对中国碳酸盐岩底水气藏型储气库生产运行及能力评价具有指导作用。(图1,表5,参20)     

基于离散裂缝模型的煤层压裂缝数值模拟方法

如何准确描述煤层压裂缝中的流体流动规律是当前煤层气开发所面临的重要技术难题。采用管道网络状的离散裂缝模型（DFM ）处理压裂缝,采用Cui ＆ Bustin模型描述煤岩的强应力敏感性,同时考虑非瞬时解吸扩散、双重介质渗流等煤层气解吸扩散渗流的基本特征,提出一种用多分支井描述煤层压裂缝的数值模拟方法。该方法的优点在于,用结构网格系统就能实现复杂离散裂缝的模拟,即采用已有的主流商业数值模拟软件,如CMG , Eclipse ,就能够实现具有压裂缝的煤层气藏数值模拟。将该方法与采用非结构网格系统的数值模拟器相比较,应用实例表明两者计算结果相近,从而验证了该方法的合理性。利用该方法研究了煤岩应力敏感对气井产能的影响,结果表明,在生产条件下,应力敏感现象使研究区块煤层渗透率增加,有利于煤层气的产出。该方法为煤层压裂缝数值模拟提供了新思路,具有一定的便捷性和实用性。     

枯竭油气藏型储气库用CO_2作垫层气的研究现状与展望

采用CO2作为天然气地下储气库的垫层气,对于减少建库成本,节约资金,实现碳的有效地质埋存具有重要的战略意义与社会意义。基于文献调研,对CO2与天然气的物理性质、作垫层气的CO2与工作气的混气机理、CO2作垫层气的储气库的渗流扩散耦合问题及最优运行控制方式的研究现状进行总结,并对其发展前景作了展望,提出了今后研究的重点、难点,包括:1实验研究CO2、地层水、储层岩石相互作用机理,混气区变化特征及气-气互驱渗流特征;2建立考虑CO2及天然气混合的吸附、扩散、对流三维气-气驱动及气-液流动的综合模型,补充并完善目前国际上流行的商品化数值模拟软件对以CO2作垫层气的储气库运行的适应性;3研究多次注采过程中气库的库容变化规律,优化气库运行控制,保证气库安全高效运行。     

裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,首先建立了单一面板裂缝的渗流模型,在此基础上建立了裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型。结果表明,对裂缝密集型面板按等效准连续介质模型进行模拟,可以获得较为准确的坝体渗流计算结果,且该模型具有有限元网格剖分简单、计算效率高等优点,是一种较为准确实用的面板渗流计算模型。     

基于价值链分析的智慧储气库顶层设计

目前中国正在大力推进地下储气库的信息化和数字化建设，但储气库的智慧化尚处于探索阶段。人工智能技术在地下储气库建设和运行的某些具体环节得到应用，但总体的智慧储气库建设路线尚未形成统一认识与标准。在对国内外地下储气库现状和智慧化进程调研基础上，基于价值链分析开展智慧储气库顶层设计与前瞻性研究。以储气库设计和生产运行过程中的业务需求为主体价值链，储气库智慧化进程中的智能技术需求为辅助价值链，形成涵盖储气库建库方案设计、气藏工程、注采模拟与优化、站场及储气库井风险监测与评价等多个方面的智慧储气库技术体系，以期为今后智慧储气库的建设、改造及升级提供借鉴与参考。（图8，表4，参56）     

淮安盐穴储气库注采循环运行压力限值确定

基于淮安库区盐岩的物理力学参数实验结果,结合现场地层资料和储气库设计形状资料,首先采用压力梯度原则和相关技术规程,确定内压上下限的初值,然后利用FLAC 3D软件进行恒压流变分析,仿真模拟了盐腔注采循环内压变化的全过程.通过分析盐腔最大主应力和腔体体积收缩率模拟规律,综合考虑模拟计算结果和国外相关经验,建议淮安库区典型井的注采循环内压取12～26MPa.研究成果可为该储气库的运行及复杂地下大埋深盐穴储气库长期稳定性的评价提供参考.     

深部裂缝性碳酸盐岩储层井壁稳定技术研究现状及展望

深部裂缝性碳酸盐岩油气藏是目前中国油气增储上产的重要领域.由于地质条件复杂,地层孔、缝、洞发育,井壁失稳一直是困扰深部裂缝性碳酸盐岩油气藏高效勘探开发的突出问题.以塔里木盆地顺北区块深部裂缝性碳酸盐岩油气藏为背景,系统介绍了其工程地质特征及井壁失稳情况,从井壁失稳机理和井壁稳定控制方法2个方面对国内外深部碳酸盐岩地层井壁稳定技术研究现状进行了总结.复杂的地应力环境、天然裂缝发育导致的岩体力学强度劣化是深部碳酸盐岩地层井壁失稳的重要影响因素;通过提高钻井液封堵和化学固壁能力,合理优化钻井液密度和工程参数能够一定程度上起到稳定井壁的作用;建议深化深部裂缝性碳酸盐岩地层热流固化多场耦合井壁稳定分析模型研究,深刻揭示井壁失稳机理,加快研发耐高温高强度井筒固壁核心处理剂,从而有力保障深层超深层裂缝性碳酸盐岩油气藏的勘探开发.     

储气库系统注采可靠性评价方法

随着全球储气库投产数量日益增长,储气库安全运行及注采能力逐渐成为业界关注的重点。依据可靠度与储气库工艺运行的相关理论,综合采用蒙特卡罗、K/N冗余系统等多种方法对储气库注采可靠性进行研究。研究内容包括储气库系统可靠性评价指标的建立、储气库系统可靠度计算、储气库系统注采工艺流程简化与计算、影响储气库注采能力的主要设备可靠度计算模型的建立。应用研究成果对某储气库注采过程中的相关设备、单元及系统可靠度进行计算,结果能够反映储气库设备、单元及系统注采可靠度随工艺参数及运行时间的变化规律,对于指导储气库合理、安全运行,提高储气库注采能力具有重要的工程意义。     

水侵砂岩气藏型储气库注采气能力预测方法

注采气能力预测是水侵砂岩气藏型地下储气库多周期运行动态跟踪评价的一个重要环节,可为地下储气库优化配产配注及方案调整等提供科学依据。针对水侵砂岩气藏型地下储气库气水多相渗流的特点,从总垫气量和工作气量变化率的定义出发,基于盘库技术指标的计算方法,提出了地下储气库多周期注采气能力预测的数学模型。所建立的预测模型除考虑地下储气库扩容对注采气能力的影响外,还考虑了气水互驱过程中存在的注入气损耗,从而使预测数据的规律性和可靠性大大增强。应用实例表明:该模型预测精度高、适用性好,完全能够满足地下储气库矿场的应用需求。     

深层洞穴型油藏改建地下储气库的可行性

为了研究深层洞穴型油藏改建地下储气库的可行性,以洞穴型油藏地质特征为基础,通过MATLAB编程计算注入压力,分析深层洞穴型油藏改建地下储气库的可行性,推导建立库容预测数学模型,并通过物理模拟实验验证库容预测数学模型的可靠性。研究结果表明：洞穴型油藏改建为储气库具有一定的可行性,但对地面注入压力条件要求较高,地面注入压力上限为45MPa,日注气量为10×10^4m^3时最优;物理模拟实验可较好地模拟洞穴型油藏注气采油过程,并可形成储气库;实验库容大小与数学模型计算结果误差较小,所建库容计算模型具有一定的可靠性。（图7,参6）     

中国地下储气库市场化产品研究与经济分析

随着国家石油天然气管网集团有限公司正式运营及国家政策层面对于储气库市场化的鼓励和支持,储气库市场化产品设计成为储气库经营发展的必然需求。在借鉴国外储气库产品类型的基础上,结合中国储气库发展现状,对储气库产品类型进行研究设计。由此建议:枯竭油气藏型储气库产品按照扩容达产期和稳定运行期的阶段特性进行设计,逐步增加产品种类;盐穴储气库将工作气量与注采能力捆绑划分为标准捆绑单元,按照注采能力高低确定不同捆绑单元的价格进行销售。经推演分析,按照现有管输费率与储气库两部制预期收费模式,用于调峰的固定产品及用于战略储备的固定产品、可中断储气产品、寄存/暂借服务产品,对于用户、储气库、管网三方均具有经济性与可行性。     

含水层储气库注采效应的数值模拟

以适于建造地下含水层储气库的某区地质资料为背景,采用气水二相渗流理论及数值模拟方法,对含水层储气库在注采气过程中储层平均压力和气泡体积的变化特征,以及储层构造特征、储层非均质性、注采方案对注气效果的影响等问题进行了研究。结果表明:在含水层储气库注采过程中存在压力相移现象;对于储层岩性特征为层状分布的含水层,应分层注采和分层管理;用泡沫作为气驱前缘可提高严重非均质性单一储层气体的波及效率;在注气过程中应注意利用重力排驱机理,采用合理的注气工作制度有利于储气量的提高;储集层在断层或断层与断层交接的部位是发生气体泄漏的危险区域。     

高陡构造带碳酸盐岩储气库断层封闭性评价——以川东WSC气田为例

断层封闭性评价是气藏改建储气库前期评价的重要内容.以川东WSC气田为例,针对高陡构造带碳酸盐岩地层断层封闭性评价方法开展研究,基于地震解释剖面和三维构造模型,建立了定性与定量相结合的高陡构造带碳酸盐岩地层断层封闭性评价流程与方法.基于工区资料优选了断层产状、断层性质、组合特征、上下盘岩性配置等4个定性评价指标进行断层封闭性评价;针对高陡构造带断层上下盘岩性组合特征,修正了定量评价参数断层横向封堵系数FH中的岩性封堵系数G,并应用其进行了工区断层封闭性定量评价,所得FH平均值大于20;针对碳酸盐岩地层岩性特征,修正了定量评价参数断层泥比率SGR (RSG)中发挥封堵涂抹作用的灰泥岩定义,并应用其进行了工区断层封闭性定量评价,所得RSG均大于50％;综合4个定性指标和2个定量参数进行评价,认为研究工区断层封闭性好,适宜改建储气库.     

孔隙型储层建设地下储气库库址优选

天然气地下储气库库址是关系储气库能否安全平稳运行的关键性因素,由于其选择具有多目标性,因此,在建设储气库前期必须对库址进行充分的技术和工程论证。基于国内已有储气库建设和运行的成功经验,从库址类型、构造圈闭、封闭性、储层物性、流体物性、储层埋深、老井情况、地理条件等方面,系统、定量地阐述了气藏、油藏和水藏等孔隙型储层构造改建为储气库库址的优选指标,对天然气地下储气库的规划、建设具有现实指导意义。     

地下储气库断层的完整性评价

断层密封完整性动态评价是地下储气库建设、运行管理中的瓶颈技术,断层封闭完整程度直接影响地下储气库运行的可靠性和经济性.以板中北储气库为例,综合定性和定量方法,系统评价了板中北储气库断层封闭完整性,形成自然伽玛多元回归法评价储气库断层封闭完整性的方法.储气库渗透率与泥质含量关系图版和储气库断层封闭完整性评价分级表,可以为其他储气库断层封闭性评价提供评价标准.建议在现有储气库断层外部储层部署适当的监测井,实现在储气库生产过程中,对断层的长期动态监测,以此作为储气库储层完整性管理的重要技术手段.(表4,图5,参13)     

金坛盐穴储气库单腔库容计算及运行动态模拟

概述了金坛盐穴储气库单腔库容的计算方法,并对其最大工作气量进行了静态分析。结果表明,单个溶腔的储气能力和溶腔个数决定了盐穴储气库的储气能力,在溶腔体积一定的情况下,单个溶腔的储气库能力主要取决于溶腔的运行温度和压力。为防止热物理性能参数对储气库运行的变化,提出储气库运行可以通过建立相关数学模型进行预测。运行模拟预测发现,盐穴运行条件下最恶劣工况是注气排卤后的运行工况。通过对溶腔不同的开采状态进行模拟,分析了不同开采状态对采出气在井口的温度压力变化,可为地面设施的配套提供参数。     

一种层状盐岩相似材料的蠕变特性

为了在地质力学模型试验中更好地利用相似材料模拟层状盐岩的蠕变特性,以西气东输金坛盐穴储气库为工程背景,根据相似原理和原岩物理力学参数,通过大量的材料配比及力学试验,研制出符合该储气库层状盐岩力学特性的相似材料。该材料在蠕变试验中经历了初始蠕变、稳态蠕变及加速蠕变3个蠕变阶段,获得了相似材料在不同应力下的稳态蠕变率和长期强度,结果表明:其蠕变特性与盐岩原岩具有相似性,为地质力学模型试验中研究蠕变特性对盐穴稳定性的影响奠定了基础。     

裂缝对渗流场影响的数值模拟方法研究

【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工程精度要求,从渗流量角度分析,修正单元的尺寸应不大于600倍裂缝宽度;从孔隙水压角度分析,修正单元的尺寸应不大于200倍裂缝宽度。【结论】所建立的等效处理方法合理可行,当修正单元的尺寸不大于200倍裂缝宽度时,无论是渗流量还是孔隙水压,该处理方法均能满足工程精度要求。