页岩气井返排早期气水两相流研究

目前存在的早期单相流返排的数学模型适用于致密油气储层,却不适用于页岩气储层,这是因为页岩气井早期返排阶段不存在单相流,而是气水两相流。利用北美某页岩气储层压裂水平井的返排数据分别绘制气水产量随时间的变化曲线和气水比随累积产气量的变化曲线,气水产量曲线在早期返排阶段气水同产,表明裂缝中存在自由气的消耗;而气水比曲线根据斜率的正负将返排分为两个阶段,并针对曲线的“V型”进行原因分析。针对气体早期返排阶段,建立裂缝系统物理模型,运用物质平衡方程和扩散方程,推导得到页岩气井早期两相流返排数学模型,数学方程表明：等效压力与拟时间成线性关系。应用现场实例对数学模型进行分析,结果表明,该模型能够较好地拟合现场数据,拟合得到的直线斜率可用于估算原始裂缝体积,截距可以给出裂缝半长和裂缝渗透率之间的关系。本文创新性地对返排数据进行调研分析,在此基础上得出适用于现场估算裂缝参数的返排数学方程,从而为认识裂缝特征提供了新的方法。     

页岩气井返排早期气水两相流数学模型研究

目前存在的早期单相流返排的数学模型适用于致密油气储层,不适用于页岩气储层,这是因为页岩气井早期返排阶段不存在单相流,而是气水两相流。利用北美某页岩气储层压裂水平井的返排数据分别绘制气水产量随时间的变化曲线和气水比随累积产气量的变化曲线,气水产量曲线在早期返排阶段气水同产,表明裂缝中存在自由气的消耗;而气水比曲线根据斜率的正负将返排分为两个阶段,并针对曲线的"V型"进行原因分析。针对气体早期返排阶段,建立裂缝系统物理模型,运用物质平衡方程和扩散方程,推导得到页岩气井早期两相流返排数学模型,数学方程表明:等效压力与拟时间呈线性关系。应用现场实例对数学模型进行分析,结果表明,该模型能够较好地拟合现场数据,拟合得到的直线斜率可用于估算原始裂缝体积,截距可以给出裂缝半长和裂缝渗透率之间的关系。本文创新性地对返排数据进行调研分析,在此基础上得出适用于现场估算裂缝参数的返排数学方程,从而为认识裂缝特征提供了新的方法。     

煤层气井产能影响因素分析

煤层气的开发和利用十分重要,煤层气产能研究对合理开发煤层气具有指导意义。在煤层气理想模型基本假设基础上,建立计算产量所需的各参数的方程。结合产量计算方程和静态物质平衡方程推导出产能预测解析模型;并分析了朗格缪尔体积常数、临界解吸压力、煤层渗透率以及单井控制面积对产能的影响。结果表明朗格缪尔体积常数的大小直接影响着煤层的含气量。临界解吸压力的大小直接影响煤层甲烷解吸的时刻。煤层渗透率影响产量峰值出现的时间。单井控制面积影响产量峰值大小。     

封闭油藏注水开发阶段注采比计算新方法

目前的阶段注采比计算方法只考虑了地层压力或含水率等单个因素的影响,而实际开发中,注采比的大小受油藏压力、含水率、累积水油比等多因素的影响。针对这一问题,利用累积注水量与累积产油量的半对数关系式,结合封闭油藏物质平衡方程,推导了阶段注采比与累积产油量、地层压力和含水率的关系式。再利用累积产油量与含水饱和度的关系式、两种不同相对渗透率与含水饱和度的关系式,推导了两种阶段注采比的计算关系式。最后,实例计算结果表明:研究的计算方法可用于封闭油藏注水开发的阶段注采比计算与预测。     

欠饱和煤储层气水有效渗透率动态变化规律

为准确量化正负效应对相渗曲线的影响,采用欠饱和物质平衡方程,将改进的PMG绝对渗透率模型与CPL相对渗透率模型在相同储层压力与含水饱和度下耦合,建立了考虑水侵的欠饱和煤储层有效渗透率动态预测模型,并分析了气水有效渗透率动态变化规律.研究表明:模型将有效渗透率统一为储层压力的函数,能很好反映煤储层正负效应,特别是基质收缩对于气相有效渗透率的改善作用;水侵引起净产水减少,导致含水饱和度降低变缓,抑制气相有效渗透率的升高与水相有效渗透率的下降,但对曲线形态影响微弱;若水侵量不再变化,定速水侵就转化为定量水侵.适当提高排水速度有助于降低水侵的影响.     

徐深气田气井多因素动态配产方法研究*

火山岩气藏储层岩性岩相变化快,气水关系复杂,若配产不合理,会造成能量损失、储层伤害、井底积液甚至水淹等问题,严重影响气井产能和气藏采收率。徐深气田单井控制储量小,产能低,开采过程中压力下降快,产量递减快,产水现象普遍。传统的单因素配产方法已不能满足生产需要。根据系统试井产能分析、节点系统分析、出水动态分析、单井动态储量分析以及携液临界流量和底水锥进临界产量的计算,以能量合理利用、压降均衡、采气速度均衡、有效控水、携液安全为原则,综合考虑地层压力、井底流压、生产水气比等对配产界限的动态影响,对气井配产进行优化,形成了一套适合火山岩气藏气井开采的多因素动态配产方法。     

蜀南地区S井气水产出特征及储量变化研究

蜀南地区茅口组有水气藏储层非均质性强,气水关系复杂,气藏采收率偏低。本文以该地区S井为例,在气藏地质特征及开发动态特征相结合的基础上,对研究区储层地质模型、气水关系等进行细致分析,认为缝洞型储层基质低孔低渗,不具备储渗能力,溶洞和裂缝是主要的储渗空间,储层地质模型可以描述成洞穴系统和裂缝网络的组合;水体自身能量有限,气体驱动是气藏产水的主要驱动力,生产过程中一般存在多个气水空间相互进行能量补充,表现为气井气水产出特征极为复杂;气井生产后期存在压力下降缓慢甚至上升的现象,直接进行储量计算带来较大的误差,根据生产特征划分为多个阶段进行储量计算,后期增加的储量即为被水体分隔的气体空间储量。     

页岩气水两相物质平衡方程及其生产预测

为了得到一种便于矿场应用的页岩生产动态预测分析方法,通过积分水相和气相连续性方程,得到平均含水饱和度方程和气水两相物质平衡方程,结合有限差分法,给出了计算步骤,依次分析了无量纲导流能力、裂缝半长、Langmuir体积和Langmuir常数对垂直裂缝井日产气量的影响,与数值模拟结果对比,验证了该方法的正确性.研究结果表明,无量纲导流能力和裂缝半长只影响产量最大值,而Langmuir体积和Langmuir常数对产量最大值和递减开始时间都有影响.研究结果提供了建立页岩气物质平衡方程的新思路,为页岩气藏生产潜力和压裂施工方案的评价奠定了基础.     

酸性气田产水气井产能计算方法

普光气田主体为带边底水的酸性气藏,在开发过程中,凝析水的析出和边底水的侵入将影响气井产能,另一方面,天然气中的酸性气体对气井产能计算有一定影响,因此,准确确定产水气井产能显得尤其重要。鉴于没有实用的方法计算酸性气田产水气井产能,在修正高含硫气体基本物性参数的基础上,从无水气井产能方程出发,利用气水相对渗透率曲线、气井产水率、生产水气比的关系,修正表皮系数,从而计算出酸性气田产水气井的产能。该方法不仅能够快速地对气井产水后的产能进行计算分析,还能够预测未来不同生产水气比时气井产能的变化。实例证明,方法能够准确评价酸性气田产水气井产能。     

致密砂岩气井气水两相产能预测半解析模型

致密砂岩气井产能预测受气水两相流特征和裂缝渗流参数影响大,相比于数值模拟,基于解析模型的产能预测计算快、应用较广,但传统的解析模型在处理两相渗流方程非线性问题时简化过大,造成动态分析结果误差较大。针对这一问题,本文考虑了储层和裂缝中的气水两相流动特征,利用三线性流模型表征压裂缝及储层应力敏感性,建立了致密砂岩气井气水两相产能预测模型。将流动物质平衡方程与牛顿迭代法结合,利用平均地层压力逐步更新渗流模型非线性参数,并通过逐次迭代将气水两相模型线性化,获得了模型的半解析解。通过与商业数值模拟软件结果对比以及矿场实例应用验证了模型的准确性,并绘制了气水两相产能预测曲线,分析了敏感性参数对产能的影响规律。研究结果表明,所建立的半解析求解方法能够高效地处理气水两相非线性渗流问题,快速准确地获取致密气井产能预测曲线;致密储层产水严重影响了气井产能,合理的裂缝参数对提高气井产能至关重要;气藏开发过程中应合理控制生产压差,降低应力敏感效应对致密气井产能的影响。     

中煤阶煤层气井排采阶段划分及渗透率变化

煤层渗透率动态变化规律是煤层气开发所面临的重点问题之一。根据无因次产气率划分煤层气井排采阶段,结合等温吸附实验下煤层气的解吸过程确定排采阶段分界点位置。通过物质能量动态平衡理论建立中煤阶煤储层渗透率评价模型,从渗透率变化趋势、主导机制、产能动态等方面,阐释了中煤阶煤层气井不同排采阶段煤储层渗透率动态变化特征与控制机理。结果表明,排采过程中,煤储层绝对渗透率发生“先降低-后回返-再上升”的动态变化。排水阶段水相有效渗透率迅速下降,气相有效渗透率为0。储层压力降低至临界解吸压力后进入产气阶段,气相有效渗透率迅速增加,水相有效渗透率缓慢降低。产气量衰减阶段绝对渗透率开始下降,在滑脱效应影响下,气相有效渗透率仍然保持缓慢上升,水相有效渗透率降低。     

欠饱和煤层气藏的生产动态预测方法

将煤层气藏的物质平衡方程和产能方程相结合可建立生产动态预测方法,但目前人们没有考虑原始煤层的吸附饱和度,所建立的动态储量评价和生产动态预测方法仅适用于饱和或超饱和的煤层气藏。在考虑吸附饱和度的基础上重新推导物质平衡方程,然后建立了生产动态预测方法,使得该法可用于欠饱和的煤层气藏。通过验证表明,当煤层气井处于排水降压期时,该法预测的日产水量平均相对误差为8%,当煤层气井进入产气期时,该法预测的日产气量平均误差为–13%,基本满足工程应用的精度要求。     

一种新型水驱特征曲线关系式的理论推导

以中含水阶段油水相对渗透率比与含水饱和度成半对数直线关系为基础,结合贝克莱-列维尔特等饱和度面移动方程,利用物质平衡原理,推导出一种含水率与累积产液量关系的水驱特征曲线。剖析了该曲线特征,阐述了新型水驱特征曲线先减后增主要是由含水率对含水饱和度导数的多值性造成的,并且通过理论证明应该在含水率大于50%以后寻找水驱特征曲线的直线段,与传统经验认识相一致,同时提出如何合理选取线性回归起始点以提高预测精度。实例证明,该水驱特征曲线对于油田生产开发指标预测具有一定的实用性。     

褐煤储层含气量计算

因我国褐煤中煤层气赋存特征认知程度较低,影响了较低煤级煤层气的开发,褐煤中含气量的研究显得尤为关键。基于此,文中对采自内蒙古海拉尔盆地4个褐煤H1,H2,H3,H4样品进行煤岩煤质分析,25℃平衡水等温吸附实验。计算埋深在400～2 000 m吸附气含量;模拟在储层温度、压力、矿化度、密度条件进行甲烷溶解度的测定结果表明甲烷溶解度随压力、温度的同时增加而增大(低于80℃),基于实验结果,计算了不同埋深(温度、压力)下褐煤储层的水溶气含量;测定4个褐煤样品孔隙度,根据马略特定律计算游离气含量。由吸附气、水溶气及游离气含量计算褐煤含气量。结果表明,埋深小于1 000 m的褐煤含气量随埋深增加而增大;埋深大于1 000m随埋深增加而减少。H1含气量较低,H2,H3,H4含气量较高,400～2 000 m埋深的褐煤含气量介于2.57～6.99 m3/t之间,且均随埋深增加而增大。含气量中吸附气、水溶气、游离气含量比例分别为78.7%,9.3%,12.0%.     

三交地区煤层气井产量的拟合分析

以河东煤田三交区块煤层气井生产资料为基础,利用煤层气地质学和地下水动力学原理对煤层气井的生产曲线进行了拟合分析,并最终确定了两口煤层气井的水文地质参数。利用Ja-cob公式获得了既定水文地质条件下的产气量及产水量的理论曲线。对比分析结果表明,生产曲线和理论曲线拟合较好,用理论模型进行煤层气井的产能预报是可行的;理论产水量及产气量偏低的原因是由于煤层气开采过程中压裂的影响,开采初期压裂增强了煤层的渗流能力,使得实际值大于理论值。     

煤储层渗透率拟稳定评价方法

为定量评价煤储层渗透率大小，本文从煤层气井压降规律出发，以压降传播到边界为界限，将煤层气井排水降压段的压降规律分为两个阶段，且压力传播到边界之后的阶段为拟稳定流阶段。在此基础上，基于渗流力学理论和物质平衡原理，结合拟稳定流时地层各点压降速度相等，推导得到基于平均地层压力、井底流压、产水量等数据计算煤层渗透率的计算方法，并对该方法的优点及适用性进行论述，形成计算流程。以A区块为例，采用煤层渗透率拟稳定评价方法对A区块7口井进行煤储层渗透率计算，与稳定流法计算结果进行对比可知，拟稳定评价方法的稳定性及合理性明显优于稳定流法；并形成了A区块渗透率平面分布规律，与该区块排采井产气量变化趋势一致，即高渗区高产、低渗区低产，进一步论证了拟稳定评价法计算煤储层渗透率的可靠性。     

零维煤层气模拟软件的研制

提出了煤层气井水产量的拟压力解公式、气水产能比公式，得出气水两相双直线段式的相渗规律．在此基础上，结合J．P．Seidle等人提出的煤层气井气产量拟压力解公式，根据物质平衡原理，研制出了一个零维的煤层气藏模拟软件，并作了实例模拟与分析．该软件在煤成气井的整个开采期内都适用．应用此软件可对煤层气井的生产进行预测，以此制定合理的开发方案和决策意见，也可据此快速评价各种增产措施、井底压力和其它作业条件的影响，从而优化煤层气的开采．对此模型稍作修改后可完全适用于干煤层气井的参数预测．     

有水气藏开发早期动态储量计算方法研究

某地区须家河组有水气藏开发早期气水关系复杂,气井普遍产水,动态储量一直难以确定。根据低渗有水气藏生产动态及渗流特征,分析应用弹性二相法、压降法不能计算其动态储量。气井产水使气藏供气能力不足,气井生产制度不合理,造成用弹性二相法计算的动态储量偏低;产水气井和水淹井测得地层压力值偏低,导致压降法计算的动态储量必然误差较大。针对两种方法的缺点,建立了更适合产水特征的物质平衡方程,提出了计算有水气藏动态储量新方法——产量不稳定分析法,在计算过程中避免了"假拟稳态"的出现和实时测量井底流压的困难。通过实例分析研究表明,该方法计算简单、实用、准确,为气井的合理配产提供依据,对有水气藏的开发具有重要意义。