低渗气藏岩心孔隙结构与气水流动规律

为了搞清楚低渗气藏岩心孔隙结构及其对气水渗流的影响,综合物性测试、核磁共振、压汞、气驱水等实验技术,研究了某低渗气藏岩心的孔隙类型、孔隙结构、水的赋存状态以及气水流动特征。研究表明:该气藏岩心孔隙类型以粒间溶孔为主,孔喉半径细小,排驱压力大,分选较差,岩心渗透性受孔喉半径大小控制;低渗气藏岩心孔喉中含水使气体流动产生启动压力,气驱压力低于启动压力时,气相流量为零,不能有效流动;水在低渗岩心孔隙中以可动水和残余水两种形式赋存,在气驱实验过程中,随着气驱压力增加,气体开始流动,水的赋存状态会发生改变,岩心孔隙中的水会被逐渐驱出,岩心渗透性能得到改善,气相流量也会增加。所以,对于低渗含水气层,确定合理的生产压差控制气水渗流是有效开发的关键。该研究成果对低渗气藏合理开发具有一定指导意义。     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

钻井液对海相储层伤害及产能的影响

为系统研究钻井液污染对海相低渗气藏储层伤害,采用室内试验评价手段,选用目标储层天然岩心在精确模拟地层条件下,开展了钻井液污染实验分析,并量化了其对产能的影响。研究表明：钻井污染后,在相同驱替压差下,渗透率伤害率随原始渗透率的增加而减小,对于达到致密级别的岩心,渗透率几乎全部丧失;提高压差进一步加重了被污染岩心的渗透率伤害,钻井液伤害主要是通过复杂多级别粒径颗粒封堵而伤害大孔道,渗透率伤害以驱替压差0.6MPa为分界线,0.6MPa内提高驱替压差对储层伤害更严重,后期伤害总体较小;随驱替压差的增加,不同原始渗透率岩心的渗透率伤害率曲线的间距越来越小,曲线形态由较高渗透率的大弧度状逐渐过渡到较低渗透率的“类直线”状;目标储层钻井液污染对产能的影响程度在93%以上,为此,建议对于存在钻井液污染的海相低渗储层在未解堵前不要轻易开井生产,研究成果为海相低渗储层的开发提供了重要的技术支撑。     

非线性渗流对低渗气藏采收率的影响

 低渗透气藏开发过程中普遍存在非线性渗流,研究非线性渗流对采收率影响对于合理开发此类气藏具有一定意义。选取塔里木某低渗透气藏的岩心开展不同渗透率和含水饱和度条件下的非线性渗流实验,实验表明低渗透气藏存在启动压力梯度和较强的应力敏感性。渗透率越低、含水饱和度越高,启动压力梯度越大,应力敏感性越强,非线性渗流特征越明显。非线性渗流对低渗透气藏采收率有较大影响。启动压力梯度越大、应力敏感性越强的气藏,最终地层废弃压力越高,采收率越低。在低渗透气藏开发部署时,尽量寻找较高渗透率和较低含水饱和度的储层,优先开发。同时,井网加密调整、储层改造、降低含水饱和度也是提高低渗透气藏采收率的有效途径。     

孔隙压力对微裂隙低渗透介质变形的影响实验研究

应力敏感作用对低渗透储层的渗流有重要的影响。为了明确微裂隙低渗透储层的应力敏感特征,首先分析了储层的变形机理;然后通过改变孔隙压力实验,模拟测定微裂隙低渗透储层的应力敏感特征;最后分析了应力敏感对生产的影响。研究表明:超低渗透研究区微裂隙比较发育,使其储层砂岩具有应力敏感特征;渗透率模数能够较好的描述研究区的介质变形特征;孔隙压力降低,超低渗透岩心渗透率下降幅度远远高于其它各类储层岩心,表明油藏开发过程中,超低渗储层介质变形非常严重。随着生产压差增大,超低渗介质变形油藏单井产能随之增加,油井开采过程中,选择合理的生产压差是减小介质变形对油井产能造成伤害的关键。     

致密砂岩气藏渗流特征及转化临界条件研究

我国大多数致密砂岩气藏具有高含水饱和度特点,导致其渗流机理与常规气藏比较表现出不同的非线性渗流特征。掌握低渗致密高含水砂岩气藏渗流特征及定量确定不同非线性渗流特征相互转化临界条件对于指导该类气藏开发具有重要意义。以四川盆地须家河组某低渗致密砂岩气藏为研究目标,通过建立定量化渗流机理实验测试技术及渗流机理诊断分析技术,采用实际储层岩样开展79样次渗流机理实验测试及分析,通过对实验测试结果分析建立不同渗流特征相互转化临界条件。研究表明,不同的岩样条件下,气体渗流表现出不同的渗流特征;低渗高含水砂岩气藏普遍存在四种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流及高速非达西渗流特征;当气相有效渗透率小于0.02 m D、有效气相孔隙度小于6.5%储层,存在明显阈压效应;不同渗流效应相互转化临界条件不仅与储层物性有关,更重要的是受储层含水饱和度的影响。     

低渗含水气藏非达西渗流规律及其应用.

气藏开发实践和室内实验研究均表明低渗含水气藏气体渗流存在启动压力现象,研究启动压力梯度的影响因素和变化规律对气藏开发具有重要意义。通过长岩芯多测点气藏物理模拟实验方法,研究了低渗含水砂岩气藏气相启动压力梯度变化规律,对该参数与储层渗透率、含水饱和度进行了相关性分析,建立了低渗含水气藏启动压力梯度计算通式。结合气藏渗流理论,采用建立的启动压力梯度表征方法,针对典型气藏进行应用分析,确定了气井有效动用半径,形成了有效动用半径与储层渗透率和含水饱和度的关系图版,为类似气藏开发早期井网部署以及开发中后期井网加密提供了技术指导。     

低渗砂岩克氏渗透率影响因素实验研究

室内实验是认识储层渗流规律的有效手段,低渗岩石气体渗流受到滑脱效应的影响。国内外学者在滑脱效应影响因素及受滑脱效应影响的渗透率参数测量方面进行了大量研究,但结论仍存在分歧。以鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗砂岩气藏为研究对象,设计了新的岩心含水饱和度的建立方法,通过实验方法研究了含水饱和度、有效应力及二者耦合作用对低渗岩石气体滑脱效应的影响规律。结果表明,不同含水饱和度条件下(低于束缚水饱和度)岩心的气测渗透率与平均压力倒数仍然呈线性正相关关系,含水饱和度越高,滑脱因子越小,滑脱效应越弱;对于干岩样,围压增大气体滑脱效应变强,且滑脱因子随有效应力的增加呈线性增加的趋势,进行岩石应力敏感性实验过程中,若忽略滑脱效应的影响,未对气测渗透率做校正,实验评价结果偏低;含水饱和度比介质变形对气体滑脱效应的影响更强,对于高含水饱和度的低渗岩心,滑脱效应影响微弱,且受有效应力的影响不大。这为低渗砂岩气藏渗流机理研究提供了新思路。     

低渗气层气体的渗流特征实验研究

通过大量的岩心实验，研究了陕甘宁中部低渗气田某储层岩心中存在残余水时气体的渗流规律．研究表明，低渗岩心中气体的流动存大多种渗流形态，这与低渗岩心的渗透率、含水饱和度以及压力梯度的大小有关．当含水饱和度较低时（小于３０％），仅在一定的压力梯度范围内存在达西渗流．当含水饱和度较高时（大于３０％至束缚水饱和度以下），气体的渗流存在非达西渗流的现象．这种非达西流动表现为在较低的压力梯度下为非线性流动，而在较高的压力梯度下为线性流动，即气体的视渗透率随压力梯度的增加而增加，至一定值后，视渗透率基本保持不变，但此时气体的流动规律同达西线性流相比，气体的流动存在附加压力损失．文中还初步分析了低渗岩心中气体流动存在多种渗流形态的原因及其存在的范围．     

自吸条件下火山岩气藏水锁伤害效应实验

 水锁效应广泛存在于火山岩气藏中,是火山岩气藏的损害类型之一,严重影响着火山岩气藏的开发效果.本文结合核磁共振技术通过室内实验研究,探讨低渗透火山岩气藏自吸作用下的水锁伤害机制及伤害程度,通过气驱反排实验模拟了火山岩气藏水锁解除过程.研究表明:各渗透率级别的火山岩岩心自吸吸入水饱和度与吸水时间并非呈线性关系,自吸开始的2h之内,岩心含水饱和度急剧增加,随着自吸时间的增加,岩心含水饱和度增加幅度越来越小,自吸16h后岩心吸入水量已基本保持不变;应用核磁共振技术研究了吸入水量与孔隙结构的关系,发现孔隙结构越复杂,岩心吸水量越大;通过反排实验发现,岩心含水饱和度以及水锁伤害率随反排孔隙体积(PV)数的增加而减小并趋于平缓,反排25PV后水锁伤害基本得到解除;针对目前水锁伤害评价存在的不足,结合储层中水锁伤害的产生和解除,提出一种改进的水锁伤害评价方法——动态水锁评价方法.     

考虑应力敏感性的低渗气藏压裂气井产能模型

 渗透气藏孔喉致密存在应力敏感性,而且气井投产前普遍进行压裂,因此建立考虑应力敏感性的气井产能模型具有一定的意义。选用塔里木低渗透气藏的岩心开展应力敏感性实验,实验表明低渗透气藏存在较强的应力敏感性,渗透率越低,应力敏感性系数越大,应力敏感性越强。将压裂气井的渗流区域划分为裂缝两端的径向流和裂缝两边的线性流推导了考虑应力敏感性的压裂气井产能模型。应力敏感对压裂气井产能有较大影响,应力敏感性越强的气藏,产能损失率越高,随着井底流压的降低,应力敏感性引起的产能损失增加。压裂是改善受应力敏感性影响的低渗气藏气井产能的有效途径。     

考虑多因素的低渗气藏产能方程

低渗气藏由于其具有孔喉小、物性差、渗透率低等特征,在实际开发中难度较大,对于技术要求较高。为了更加准确计算低渗透气藏的气井产能,对低渗气藏渗流特征进行了描述和数学表征,特别是针对前人推导产能方程考虑因素不全和不准确的现象进行了补充和修正,基于拟启动压力梯度模型,推导和建立了同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感、高速非达西和水锁损害的低渗气藏产能方程,并对影响因素进行了敏感性分析。结果表明,滑脱效应使气井产能变大,启动压力梯度、应力敏感和水锁损害使气井产能变小;水锁损害对气井产能影响最大,启动压力梯度次之,应力敏感和滑脱效应分列三四;通过实际气藏数据和生产资料验证,产能方程对于现场开发具有指导意义。     

东坪基岩气藏气水相对渗透率的确定方法

东坪基岩气藏储层岩性差异大,非均质性强。孔缝发育区岩石松散,无法钻取完整的岩芯,而致密带几乎不渗透,无法通过驱替实验获取相对渗透率曲线,这成为困扰气藏动态分析和开发指标计算的难题。基于水驱气藏物质平衡原理,建立了不依赖水侵量的储层含水饱和度计算方法,避免了水侵量计算方法中的不确定因素,提高了含水饱和度计算的准确性。建立了基于储层孔隙结构分形维数和生产水气比历史拟合相结合的气水相对渗透率计算方法。根据该气藏毛管压力曲线的分类确定孔隙结构分形维数的界限,通过生产水气比拟合确定具有代表性的储层孔隙结构分形维数,进而计算气水相对渗透率曲线。该方法克服了因毛管压力曲线多样化而导致分形维数难以确定的难题,所获得的相渗曲线更能代表气藏的整体渗流特征。该方法为无法通过岩芯驱替获取相渗曲线的气藏提供了有效途径,对于其他基岩气藏及严重非均质气藏具有借鉴意义。     

考虑压力敏感效应和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能研究

低渗透气藏由于普遍具有低孔、低渗的特征,导致其气水渗流具有非线性特征和流态的多变形,进而储层流体的渗流不再遵循经典的达西定律。结合岩石本体有效应力相关理论,在前人的基础上,推导了低渗透气藏水平井产能公式,该公式综合考虑了压力敏感效应和启动压力梯度的影响,更加接近于实际气藏,更能准确的对低渗透气藏水平井产能进行评价。实例计算表明:在低渗透气藏水平井产能分析中,必须考虑压力敏感效应和启动压力梯度;且随着压力敏感系数和启动压力梯度的增大,水平井产量降低。水平井产能随着生产压差的增大而增大,但气井产能指数却是先快速上升,然后再缓慢降低。因此对于低渗透气井而言,存在一个生产压差的最优值。     

考虑差异化相渗的致密气藏开发效果分析

压裂改造是低渗致密气藏增产的重要措施，而考虑地质—工程一体化的气藏开发动态预测是致密气藏开发的热点问题。大规模水力压裂也会造成改造区相渗与未改造区相渗出现差异，并且不同储集层类型也对应着不同的相渗关系。因此，基于差异化相渗的致密气藏一体化模拟研究具有重要意义。从工程—地质一体化建模流程入手，考虑基质和裂缝的相渗差异，并结合3种储层地质及相渗关系形成了考虑差异化相渗的模拟流程，该模拟方法能有效解决前期返排阶段产水量拟合效果较差的问题。通过考虑差异化相渗的一体化模拟对低渗致密气藏3种储层类型的开发特征和开发效果进行了分析，并建立无因次压降与采出程度的关系图版，用于评价气藏不同时期的开发效果。研究表明，残余气饱和度的高低决定了气井开始产气的滞后时间，残余气饱和度越低，气井返排期越长；在考虑差异化相渗的情况下，含水饱和度对采收率影响最为显著、渗透率次之，孔隙度与有效厚度影响较小。通过本文的研究揭示了不同储集层物性对开发效果的影响规律，对指导致密气藏高效开发具有重要的理论及实践意义。     

低渗气藏多次应力敏感测试及应用

低渗透气田在我国已开发气藏中占有相当大比例,应力敏感性对气田开发的影响已逐渐引起人们重视。针对目前大多数低渗透气田应力敏感测试仍然采用定内压变围压测试方式所存在的与实际气田开发过程中内压变化上覆压力恒定的变化规律不一致的问题,研究提出了变内压定围压测试方法,采用该方式测试低渗透岩芯在净上覆压力六升六降过程中应力敏感性,并应用测试的应力敏感曲线对低渗透气井试井特征及单井生产动态进行研究。结果表明：变内压定围压测试方法更接近于气田实际压力变化过程;（不）考虑应力敏感试井分析两者在试井特征曲线第II阶段相差较大,五开五关试井分析表明渗透率应力敏感效应的存在对气藏的开发是不利的;应力敏感对单井模拟井底流压影响很大,考虑应力敏感时,气井生产压差明显增大。因此,在低渗透气田开发过程中,必须注意应力敏感对气田开发的影响。     

实测相渗透率资料在确定储层水饱和度上限中的应用

首次采用全模拟岩心分析测试技术,在高温高压条件下分别测定了不同地区油、气藏岩心的油相和气相渗透率,结合同一油、气藏岩心的相对渗透率资料分别确定了CZCX T3x4气藏、WODSH8气藏和CZNC Js4油藏产工业气、油的水饱和度上限分别为55%,52%和50%.应用该方法所确定的水饱和度上限值已被生产证实.