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。     

苏里格致密砂岩气藏单相气体渗流特征

致密砂岩储层气体渗流机理是准确建立渗流模型、评价产能、合理开发气田的理论基础。对单相气体在苏里格致密气藏渗流过程中的介质变形、滑脱效应、高速渗流的机制进行实验研究。采用定围压、降低内压的方式评价了苏里格致密砂岩气藏的应力敏感性,利用Brace方法求得苏里格致密气藏岩样的有效应力系数,通过实验研究了滑脱效应在致密储层中可以忽略的最低压力值。结果表明,苏里格致密气藏存在较强的应力敏感性。在保持岩心所受有效应力不变的条件下,可以忽略滑脱效应的最低压力值随着储层渗透率的增加而减小。由于致密砂岩储层渗透率极低,气体的渗流速度受限,在足够高的压力平方差下气体流动仍然属于达西流的范畴,因此气体在致密气藏基质中流动时不会出现高速非达西流。     

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。     

广安气田须四段低渗砂岩气藏渗流机理研究

在对储层特征进行详细分析的基础上,从毛管压力、储层结构特征、两相渗流特征、气体单相低速渗流特征和水锁、油锁损害等方面,深入研究了广安气田须四段低渗砂岩气藏渗流机理。研究结表明:须四段低渗砂岩气藏孔隙度集中在3%～7%之间,渗透率集中在0.001×10-3μm2～16.2×10-3μm2之间,属典型的低孔、低渗气藏。毛管压力曲线具有双峰态特征,属于中等偏差储层,孔喉中值半径0.1μm可作为划分储层与非储层的界限。低渗储层气水共存时,气体渗流受到滑脱效应和毛管力影响,低速渗流阶段,毛管力影响较为明显,使气体渗流产生低速非达西渗流现象。由于储层初始含水饱和度较高,随着部分可动水能够采出,水锁损害将得到改善,但凝析油析出量的增加,在喉道处易形成的"贾敏效应",增大气相渗流阻力,影响气井产能,造成油锁损害。     

裂缝对鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密岩心水驱渗流特征的影响

在分析鄂尔多斯盆地长7天然裂缝和体积压裂人工裂缝特征的基础上,采用等效处理岩心实验法探索裂缝对长7致密岩心水驱渗流特征的影响。实验结果表明:不论是以基质渗流或者以裂缝渗流为主的岩心,油相相对渗透率都呈现出靠椅型相渗曲线特征;同时随着裂缝与基质渗透率级差和驱替压差的增大,与基质渗流为主的岩心相比,裂缝岩心渗透率曲线等渗点左移,油水相渗透率增大,但两相共流区变窄,含水上升加快,残余油饱和度升高。在同一驱替压差下,随着裂缝与基质渗透率级差的增大,致密岩心水驱油具有低含水时间短,见水后含水上升快的特征。随着驱替压差增大,以基质渗流为主的岩心,见水提前,但无水期驱油效率和最终驱油效率都增大;以裂缝渗流为主的岩心,见水提前,无水期驱油效率和最终驱油效率都降低。     

考虑裂缝和含水饱和度的致密砂岩应力敏感性

致密砂岩气藏裂缝发育和有效应力高的特征使其易发生应力敏感性损害,钻井完井液侵入或凝析水在近井地带聚集也将影响砂岩应力敏感性,这些因素都会对致密砂岩气藏的经济开发产生影响.考虑裂缝和含水饱和度的影响,选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样,分别用干岩样、人工造缝岩样和含水饱和度低于束缚水饱和度的岩样进行了致密砂岩基块与裂缝的应力敏感性实验,并从岩石学特征入手,利用毛细管渗流模型和化学压实等理论分析了裂缝和含水饱和度对岩石变形的影响,探讨了致密砂岩应力敏感性损害机理.研究结果表明,致密砂岩应力敏感性损害严重,应力敏感性系数与基块渗透率线性负相关,而与裂缝岩样渗透率的对数线性正相关;水的存在加剧了致密砂岩应力敏感性程度,且含水饱和度越高应力敏感性越强.     

王府火山岩气藏储层及渗流特征研究

针对王府火山岩气藏储层岩性复杂,气、水渗流规律认识不清的问题,利用X衍射、压汞、核磁共振、阈压梯度等实验技术,对王府火山岩气藏储层特征和单相气体、气水两相渗流规律进行了研究。结果表明,王府气田储层岩性主要为流纹岩、安山岩、火山角砾岩,属低孔致密储层,储集空间类型为孔缝型。火山岩岩心单相气体渗流时,1~2 MPa是气体单相渗流流态发生转折的临界点;若以流量和压力平方梯度作为描述气体渗流曲线的坐标轴,其曲线特征以0.05×10-3μm2为界限分为2种渗流形态。含水火山岩岩心气体渗流时,当束缚水饱和度小于60%时,孔缝型岩样阈压梯度明显低于孔隙型岩样。     

考虑裂缝和含水饱和度的致密砂岩应力敏感性

致密砂岩气藏裂缝发育和有效应力高的特征使其易发生应力敏感性损害，钻井完井液侵入或凝析水在近井地带聚集也将影响砂岩应力敏感性，这些因素都会对致密砂岩气藏的经济开发产生影响。考虑裂缝和含水饱和度的影响，选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样，分别用干岩样、人工造缝岩样和含水饱和度低于束缚水饱和度的岩样进行了致密砂岩基块与裂缝的应力敏感性实验，并从岩石学特征入手，利用毛细管渗流模型和化学压实等理论分析了裂缝和含水饱和度对岩石变形的影响，探讨了致密砂岩应力敏感性损害机理。研究结果表明，致密砂岩应力敏感性损害严重，应力敏感性系数与基块渗透率线性负相关，而与裂缝岩样渗透率的对数线性正相关；水的存在加剧了致密砂岩应力敏感性程度，且含水饱和度越高应力敏感性越强。     

致密砂岩气藏渗流机理及开发技术

致密砂岩气藏具有相对复杂的渗流规律,明确其储层条件下的渗流机理有利于制订合理、有效的开发方案。通过总结国内外相关的研究成果,并有针对性地进行了补充实验研究,取得了致密砂岩气藏渗流机理的一些新认识:1实际生产过程中,由于受到孔喉半径较小、废弃地层压力较高的限制,无需考虑其滑脱效应和高速非达西渗流对渗流特征及开发效果的影响;2其阈压梯度和应力敏感程度随着储层渗透率的降低而增大,随着储层含水饱和度的升高而增大;3压力梯度可以显著的影响气水两相的渗流能力,随着压力梯度的增大,气相相对渗透率逐渐降低,水相相对渗透率逐渐升高。基于渗流机理的认识和美国致密砂岩气藏的开发情况,总结了有效的开发技术对策:大型水力压裂技术、井网加密技术、小井眼钻井及欠平衡钻井技术、控压开采技术。     

基于核磁共振和压汞实验的储层束缚水饱和度计算方法

 为了准确计算新疆某地区砂岩储层的束缚水饱和度,从6口井中分别选取142块砂岩样品进行了核磁共振实验和压汞实验测量。根据核磁共振实验结果,采用T2谱面积比值法、称重法、谱系数束缚水截止值（SBVI）法和统一T2截止值法分别求取束缚水饱和度,认为称重法和T2谱面积比值法更佳,适用于建立研究区储层的束缚水饱和度模型。在核磁共振实验基础上,考察了压汞实验所得到的束缚水饱和度的适用条件,结果表明：对于孔隙度小于15%、渗透率小于1×10-3μm2的样品,6.897×10-3MPa的驱替压力可以将可动水驱替干净,在压汞实验得出的毛管压力曲线上所对应的此驱替压力下的含水饱和度为实际的束缚水饱和度;对于孔隙度大于15%、渗透率大于1×10-3μm2的岩样,6.897×10-3MPa的驱替压力可将部分束缚水驱出,此驱替压力下的含水饱和度不是实际的束缚水饱和度。对于中、高、孔渗储层,利用储层油水密度差所产生的浮力等于毛细管压力这一条件,在纯油层段转化成合适的储层驱替压力,在毛管压力曲线上读取此驱替压力下的含水饱和度即实际的束缚水饱和度。     

神木气田低渗致密储层特征与水平井开发评价

鄂尔多斯盆地东部神木气田是长庆气区目前增储上产的重要组成部分，系统研究其储层特征、空间叠置结构及水平井开发适用性对气田科学开发具有重要意义。实验分析表明，神木气田山西、太原组储层岩石类型主要为岩屑石英砂岩、岩屑砂岩及石英砂岩，孔隙类型以溶蚀孔、晶间孔及粒间孔为主，储层孔隙度分布于2.0%~10.0%，平均为6.6%，渗透率分布于0.10~1.00 mD，平均为0.83 mD，整体属低孔、致密砂岩储层。测试分析表明，孔隙度5.0%、渗透率0.10 mD、含气饱和度45%为有效储层物性下限标准。基于密井网解剖，将有效砂体空间结构类型划分为多层孤立分散型、垂向多期叠加型、侧向多期叠置型等3种。研究表明，神木气田不适合开展大规模水平井开发，可在有限地区进行局部式水平井部署。     

低渗透砂岩气藏渗流特征及渗透率下限研究

针对川中须家河组低渗气藏含水饱和度高、气井单井产能低、稳产困难的现状,急需优化调整生产方案提高产能。为此,通过计算机断层扫描(computed tomography, CT)技术分析了不同类型储层的孔隙结构特征及其影响;其次,在地层条件下进行实验研究了不同类型岩心的气-水两相、气相单相的渗流特征,并确定了气藏开发的渗透率下限。研究表明,与孔隙度、孔喉半径相比,孔隙类型对渗透率的影响程度更高;随着含水饱和度的提高,气相流动能力大幅降低;束缚水条件下,孔隙型岩心内的气相流动存在启动压力梯度;当生产压差为16 MPa和20 MPa时,对应的渗透率下限分别为0.34、0.27 mD。实际生产过程中,可以通过控制含水饱和度、提高储层渗透率或生产压差的方式提高气井产能。该研究对掌握低渗气藏的气相流动特征、优化调整生产方案具有借鉴意义。     

苏里格气田致密气层测井精细建模方法

鄂尔多斯盆地苏里格气田是低渗透致密砂岩气藏的典型代表,根据毛细管压力曲线形态,基于自组织神经网络技术,建立了孔隙结构测井自动判别和分类渗透率计算模型,有效提高渗透率计算精度;在储层导电机理研究基础上,建立了基于粘土束缚水、微孔隙水和自由水“三水”并联导电的含水饱和度计算模型,显著提高了储层含气性评价精度。实际测井资料处理解释结果与岩芯分析资料对比,验证了方法的可行性和准确性。     

致密砂岩储层孔隙结构特征及其对开发的影响

致密砂岩孔隙结构特征是致密油气地质评价的核心研究工作。通过铸体薄片、X-射线衍射、扫描电镜、常规压汞、恒速压汞及气水相相对渗透率等多种实验分析手段，研究了川西中江气田沙溪庙组致密砂岩孔隙结构特征，探讨了孔隙结构差异性成因，并分析孔隙结构对开发的影响。研究表明，中江气田沙溪庙组致密储层岩石类型以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主；储层物性受原生矿物组合与成岩演化过程及其产物的影响，其中，石英对储层的渗透率贡献相对明显，对孔隙度影响不明显，黏土矿物、方解石都对孔隙度和渗透率影响明显，均呈负相关；在孔隙结构参数中，孔喉组合关系、喉道大小决定储层渗流能力，以大孔喉对储层渗透能力的贡献最大；孔隙结构对产能及气井生产特征影响明显，孔隙结构均质性越好所对应的气井产能及平均日产气就越高。研究成果对于深入理解致密砂岩孔隙结构及气井开发效果差异性具有重要的理论意义，能为气藏合理开发及评价提供科学依据。     

消除滑脱效应的致密砂岩储层应力敏感评价

室内评价储层岩石应力敏感程度多采用气体渗透率作为评价参数,而致密砂岩储层岩性致密,孔喉细小,受气体滑脱效应的影响,所测气体渗透率偏高,导致致密砂岩储层应力敏感程度被低估。针对常规方法导致致密砂岩储层应力敏感程度被低估的问题,以鄂尔多斯盆地镇泾油田长8致密砂岩储层为例,采用等价液测渗透率作为评价储层应力敏感的参数,消除了气体滑脱效应对实验结果的影响;并结合平面径向流理论,分析了应力敏感对产能的影响。结果显示,采用气测渗透率低估了致密砂岩储层岩石应力敏感的程度;并且岩心渗透率越低、有效应力越大、低估程度越严重;随有效应力的增加,致密砂岩岩心的气测渗透率、等价液测渗透率均呈先快速降低后缓慢降低的趋势,渗透率变化率与有效应力之间呈幂函数关系;应力敏感现象导致生产井井底附近存在"渗透率漏斗";并且储层渗透率越低、生产井井底压力越低,"渗透率漏斗"越深,延伸的范围越广,应力敏感对产能的影响越大。     

致密砂岩气藏储层物性下限及控制因素分析

长庆油田苏里格气田东区盒8、山1 段致密砂岩储层具有典型的低孔–低渗及多层系含气特征。储层下限标准的研究是划分有效储层的基础,砂岩储层的储集性能受控于沉积环境、岩石组成、沉积埋藏史及在埋藏过程中的成岩作用。采用多种方法对该区储层物性下限进行研究,通过产能模拟法验证了物性下限值,探讨了有效储层的控制因素及各因素间的主次关系。结果表明：盒8 砂岩孔隙度下限为5.0%,渗透率下限为0.100 mD,含气饱和度下限为45%。山1 段孔隙度下限为4.0%,渗透率下限为0.075 mD,含气饱和度下限为45%。岩性、沉积微相起主控作用;机械压实作用是造成砂岩孔隙度下降的重要因素;溶蚀、蚀变作用的强弱决定着砂岩储集性能的好坏;砂体厚度对有效性的控制作用较小。     

西湖凹陷某构造花港组致密砂岩储层的渗流特征

研究西湖凹陷某构造渐新统花港组致密砂岩储层的渗流特征,旨在为该气藏的高效开发提供指导性意见。利用铸体薄片、扫描电镜资料,综合分析物性测试、压汞、核磁共振、水驱气等实验数据,研究西湖凹陷某构造花港组致密砂岩储层的孔隙结构、气水渗流特征及其影响因素。该区致密砂岩储层孔隙类型以粒间溶孔为主,孔喉半径细小,且孔喉分选性差,排驱压力高;致密砂岩储层束缚水饱和度高,两相渗流区窄,气相相对渗透率较低,且见水后急剧下降,残余气饱和度较高,最终采收率低,且无水期采收率占最终采收率的比例很大,应充分重视储层见水前的天然气开采。储层渗流特征受物性、孔隙结构、原始含水饱和度以及润湿性等多种因素的影响,其中孔隙结构影响最大。