论文题目: 水力压裂井产能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 矿产普查与勘探
作者: 蔡长宇
导师: 陈开远,王晓冬
关键词: 水力压裂,产能评价,垂直裂缝井
文献来源: 中国地质大学（北京）
发表年度: 2005
论文摘要: 水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施,其中对水力压裂井产能的评价是水力压裂技术的重要基础。本文首先扼要回顾了国内外水力压裂的发展历程,总结了发展特点和矿场应用特点,接着阐述了水力压裂增产机理和主要影响因素,然后以高等数学为手段,通过物理模拟和数学模拟的结合,重点研究了水力压裂井的产能定量评价和油藏工程优化设计方法,得到了一些文献中未见报道的认识和结果,最后给出了新的产量递减曲线和包含气体渗流的非 Darcy 效应的非线性的 IPR 方程。 论文研究得到的有特色的结论主要包括: 1 根据渗流力学理论分析指出了水力裂缝无量纲导流能力的含义,认为无量纲导流能力是裂缝内流体流出的流量与裂缝允许地层进入的流体流量之比值。理解无量纲导流能力的含义非常重要,能够让矿场工程师们意识到导流能力在压裂增产增注中的作用。 2 对三种裂缝模型以及电模拟结果进行了理论评价,认为对垂直裂缝井产能的电模拟是一种介于机理模拟和比例模拟之间的模拟,其给出的模拟结果是近似的,曲线形状比较好,但定量结果比较差,可以通过建立数学模型,用数学模拟结果取而代之。 3 完成了国内外典型支撑剂的导流能力闭合应力影响实验,在数据分析中定义了支撑剂短期导流能力变异系数,并由此发现裂缝短期导流能力随闭合应力变化的近似符合指数关系式; 4 建立了一种水力压裂井稳态产能的数学模拟器,计算分析找到了最优无量纲导流能力与裂缝穿透比之间的新型关系曲线,它是水力压裂优化设计的基础; 5 阐述了水力压裂油藏工程优化设计的重要性,提出了优化设计方法,在已知支撑剂物性参数条件下可简洁计算最优裂缝尺寸; 6 数学模拟给出了垂直裂缝井产量递减标准曲线,在井底定压条件下通过渐近分析表明,该递减曲线满足指数关系式。 7 给出了一种包含非 Darcy 流动的气井流入动态分析非线性方程,在已知气藏平均压力的条件下可以通过该方程预测气井产量等。 本文的结果一定程度地发展了水力压裂产能分析理论,对提高矿场水力压裂增产效率和经济效益有切实的指导意义。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
目录
主要符号说明
第一章 前言
1.1 水力压裂原理
1.2 发展历程回顾
1.3 应用技术分析
1.4 相关研究状况
1.5 本文研究内容
第二章 水力压裂井产能分析理论基础
2.1 无量纲化和无量纲量
2.2 裂缝导流能力
2.3 水力压裂增产机理
2.4 物理模拟和数学模拟
2.5 Lalace 变换及其反演
2.6 变流量的Duhamel 定理
2.7 平面共焦椭圆坐标系
2.8 本章小结
第三章 垂直裂缝模型和裂缝内流体渗流问题
3.1 椭圆裂缝
3.2 三角裂缝
3.3 矩形裂缝
3.4 裂缝线性流表皮因子
3.5 裂缝模型简评
第四章 垂直裂缝井稳态产能物理模拟分析方法
4.1 电模拟原理
4.2 均匀导流完善垂直裂缝产能物理模拟
4.3 均匀导流不完善垂直裂缝产能物理模拟
4.4 电模拟产能图板分析与应用
4.5 垂直裂缝导流能力物理模拟
4.6 本章小结
第五章 垂直裂缝井稳态产能数学模拟方法
5.1 椭圆裂缝稳态产能
5.2 三角裂缝产能
5.3 矩形裂缝产能
5.4 导流能力影响分析
5.5 裂缝壁面表皮及其影响
5.6 本章小结
第六章 水力压裂之油藏工程优化设计方法
6.1 垂直裂缝井产能图板理论基础
6.2 Prats 等效井径图版
6.3 Cinco-Lee 等效井径图版
6.4 Mcguire-Sikora 型图版
6.5 垂直裂缝油藏工程优化设计
本章小结
第七章 水力压裂气井稳态产能方法
7.1 非Darcy 效应
7.2 垂直裂缝气井拟稳态产能
7.3 算例
本章小结
第八章 垂直裂缝井产量递减标准曲线
8.1 研究回顾
8.2 无限长裂缝渗流问题
8.3 封闭地层不稳定渗流问题
8.4 应用方法
本章小结
第九章 总结
参考文献
致谢
攻读博士学位期间学术论文出版情况
作者简介
发布时间: 2005-07-05
参考文献
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