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。     

致密性储层物性特征及启动压力梯度规律研究

新疆吉木萨尔盆地芦草沟组是近年开发的致密储层,储层的基础物性特征及启动压力梯度资料十分匮乏,需要进行深入研究。通过铸体薄片技术、常规压汞法、氦孔隙计法、压差-流量法等技术手段对该致密储层岩样的孔隙特性、粒度、渗透率、润湿性等物性及启动压力梯度进行了研究。结果表明：该致密储层岩石主要由颗粒半径小于0.06mm的砂岩、粉晶云岩等组成;孔隙类型以晶间孔、粒内溶孔为主,同时含有少量的剩余粒间孔和收缩缝。储层储集空间主要是纳米级的孔喉,79%的孔隙度小于10%,82%气测渗透率小于0.1×10_-3μm₂,属于低孔、超低渗致密储层;润湿性以中性湿为主;压力梯度测试表明该致密储层具有较高的启动压力梯度,且与渗透率呈良好的幂率关系。通过上述研究,对该致密储层的物性特征和启动压力梯度有了清楚的认识,为油田制定开发方案,确定合理的生产压差提供了理论支持。     

煤层气水平井产气特征及动态采收率

为了揭示煤层气水平井产气特征,采用理论分析与数值模拟的方法,以潘庄区块为例,研究了煤层气水平井动态采收率变化规律.以煤层气勘探井测试资料为基础,分析了潘庄区块煤储层含气量、渗透率、储层压力梯度分布规律,总结了潘庄区块煤层气水平井产气曲线特征.研究结果表明:气井产气曲线特征表现为产气峰值出现时间早、持续时间长的特点;水平井排采5年后采收率可达50%,15年后采收率可达67%.     

低渗透油藏弹性驱和溶解气驱采收率计算

针对低渗透油藏流体渗流存在启动压力梯度,基于达西定律的常规采收率计算方法难以适用的问题,结合非达西渗流理论,采用油藏工程方法,提出了考虑启动压力梯度的低渗透油藏弹性驱和溶解气驱采收率计算新方法.介绍了该方法的基本原理和计算过程,并进行了算例分析.研究结果表明:低渗透油藏启动压力梯度的存在降低了弹性驱和溶解气驱采收率,加密井网是提高弹性驱和溶解气驱低渗透油藏开发效果的有效途径.提出的计算方法拓展了非线性渗流理论的应用,可用于低渗透油田的开发设计.     

致密储层弹性采收率规律及影响因素研究——以新疆吉木萨尔盆地芦草沟组为例

新疆吉木萨尔盆地芦草沟组致密储层埋藏深、压力系数高,属于异常高压油藏,地层具有较高的弹性能量,弹性开采潜力大。由于该储层开发较晚,弹性采收率规律及其影响因素资料十分匮乏,因此有必要进行深入的研究。采用室内岩心衰竭模拟的实验方法,对该地区的天然岩心进行研究,结果表明:随着时间的变化,压力变化分为以指数形式高速递减和近似线性低速递减两个区;井底压力越小,压力和流量的降落速度越块,压力梯度变化率和采出程度越大。弹性采收率与井底压力呈二次幂形式变化关系,最终采收率在2%~14%之间;随着渗透率的增大,弹性采收率呈指数形式增加,孔隙度越大,弹性采收率越大。通过研究,对该地区弹性采收率规律及影响因素有了一定的认识,为该致密储层弹性开采时,制定合理的开发方案、确定生产压差及采取合理的措施改善储层渗透率以提高弹性采收率提供了理论支持。     

煤层气采收率影响因素分析

用Langmuir吸附方程分析了废弃地层压力对煤层气采收率的影响,用实验的方法分析了地层温度和CO2驱替流量对煤层气解吸率的影响。实验表明增加地层温度有助于煤层气的解吸,增加CO2驱替流量则可以提高煤层气脱附速度和最终脱附量。研究表明采收率降低废弃地层压力、增加地层温度和增大驱替流量有利于提高煤层气的采收率。     

渭北长3裂缝性致密储层渗流特征及产能研究

为了研究基质与天然裂缝系统的渗流特征及其对产能的影响,以渭北油田长₃典型裂缝性致密储层为研究对象,通过核磁共振和室内测试综合实验,测定了储层渗流启动压力梯度的大小,基质和裂缝岩芯孔隙结构随围压的变化规律,基质和裂缝岩芯孔隙度随有效应力的变化规律及应力敏感系数,建立并验证了考虑启动压力梯度、基质与裂缝应力敏感差异的多级压裂水平井产能模型,分析了启动压力梯度、基质和裂缝应力敏感性对产能的影响规律。结果表明,拟启动压力梯度随着岩芯流度的降低而不断增加;裂缝岩芯的孔隙度应力敏感及渗透率敏感性均强于基质岩芯;基质应力敏感性对产能的影响更显著。因此,渭北长₃裂缝性致密储层的有效开发,应该考虑降低基质应力敏感性和启动压力梯度的影响。     

考虑储气库裂隙储层分形特点的天然气渗流规律分析

考虑储气库裂隙介质分形特点以及临界运移饱和度的影响,根据两相不稳定渗流理论和分形理论,将裂隙储层介质分形参数引入到相对渗透率的预测,建立了储层相对渗透率与裂隙尺寸、典型单元体尺寸、毛管压力之间的关系;并分析了高含水衰竭油气藏裂隙储层改建储气库后的渗流规律及井底压力变化规律。采用计算模型与三维渗流模型所得计算结果进行了对比分析,并研究了分形维数、典型单元体尺寸、裂隙尺寸比、储层厚度、注气速率、排水速率对储气库井底压力的影响。计算结果表明:采用的计算模型考虑了裂隙储层的分形特点,具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算需求;气相相对渗透率随着分形维数的增大而增大,水相相对渗透率随着分形维数的增大而减小;储气库井底压力随着裂隙介质分形维数、储层厚度、排水速率的增大而减小;随着典型单元体尺寸、裂隙尺寸比、注气速率的增大而增大。     

特低渗透储层渗流特征和影响因素

为了研究特低渗透储层渗流特征及影响因素,以鄂尔多斯盆地白豹油田为例,对特低渗透岩心的单相和两相渗流特征进行分析.结果表明,特低渗岩心单相渗流具有拟启动压力梯度,渗透率越小,拟启动压力梯度越大;其渗流曲线不再为一条直线,而为下凹型曲线,呈现非达西渗流特征;其流变曲线不是直线,而为上凸型曲线,流体为非牛顿假塑性流体,在较小外力作用下不发生流动,只产生弹性变形,只有当外力大于某值时,流体才发生流动,且具有明显的屈服应力;动极限剪切应力与渗透率的关系表明,动极限剪切应力随渗透率减小而急剧增大;随着剪切速率的增大,视黏度逐渐降低,在剪切作用之后,流体浓度具有变小的特性;油水两相渗流曲线说明束缚水饱和度和残余油饱和度偏高,共渗区较窄,且随着含水饱和度增大,油相渗透率快速下降,水相渗透率缓慢增长.岩心的渗透率大小、润湿性、水锁等因素均对渗流特征有影响.     

致密油藏流体渗流规律实验研究

采用光电微流量计实现了微细流量的精确测量,建立了一套致密油藏岩心渗流曲线测试方法,分析了喉道半径、微裂缝和流体性质对致密油渗流规律及启动压力梯度的影响。研究结果表明:岩心由不同级别的喉道组成是致密油产生非线性渗流的本质,真实启动压力梯度与最大喉道半径具有较好的幂律关系,拟启动压力梯度和平均喉道半径具有较好的幂律关系;与基质型岩心相比,含微裂缝岩心的真实启动压力梯度和拟启动压力梯度都有所降低,真实启动压力梯度降低的幅度大于拟启动压力梯度;与模拟地层水相比,利用模拟油得到的真实启动压力梯度和拟启动压力梯度都有所增大,渗透率越低,不同流体介质得到的真实启动压力梯度和拟启动压力梯度差异越显著。     

大庆外围油田压裂水平井参数优选及渗流特征

 压裂水平井已成为开采特低渗透油藏的重要手段.为深入了解压裂参数及渗流规律对水平井开发效果的影响,针对大庆外围某特低渗透油藏水平井开发的实例,应用特低渗透非线性渗流理论,建立了考虑非线性渗流的数学模型,给出已钻水平井的最优压裂参数,研究了不同渗流规律下压裂水平井的渗流特征.结果表明,在水平井水平段长度、压裂缝长一定的条件下,裂缝条数和裂缝间距对开发效果的影响显著;裂缝条数越少,裂缝间距对水平井产能影响越大;裂缝条数大于3条,裂缝间距的影响减小;对比了达西渗流规律和考虑启动压力梯度的非线性渗流规律下压裂水平井的渗流特征,非线性渗流模型计算的水平井产油量较低,见水后含水上升速度较快,剩余油饱和度较高;非线性渗流模型中注水井井筒附近和主流线附近的压力等值线密集,能量消耗大,压力梯度高,水平井井筒附近压力梯度较大,但低于直井;非线性渗流模型的地层渗透率与压力梯度呈正比关系.     

低渗透砂岩渗流启动压力梯度

为了研究低渗透砂岩的启动压力梯度,设计了一种非稳态渗流中测量压力的试验方法。岩心中形成稳定渗流后,关闭驱替泵,测量岩心封闭端的压力衰减曲线。建立了考虑启动压力梯度影响的一维低渗透岩心中液体不稳定渗流的数学模型。用数值有限差分的方法进行求解。封闭端压力衰减曲线的试验结果和理论计算结果吻合较好,从而验证了试验方法和数值模型的可靠性。试验结果表明,启动压力梯度与岩心的气测渗透率之间并不存在负相关的关系;同一块岩心在初始稳定渗流速度大的情况下,岩心的启动压力梯度小。这与产生启动压力梯度的机理的边界层理论解释相符合。     

双孔复合封闭储层中井底压力的Laplace空间解

针对双孔复合封闭储层模型 ,研究了两种内边界条件下的变流率问题的无因次井底压力的Laplace空间解 ,在深入剖析解的结构的基础上 ,找出了它与常见的复合、双孔、均质储层井底压力之间的关系 .该研究是对试井分析理论的一种完善 ,对油藏数值模拟方法也具有指导意义     

低渗气藏单相气体渗流特征分析

目前对低渗气藏单相气体渗流规律已有初步认识,但在渗流特征方面大多仅限于定性描述,认为渗流曲线由低压力平方梯度下的上凸曲线段和较高压力梯度下的拟线性段组成,存在拟初始流速、临界压力平方梯度和临界渗流速度,未进行定量描述.利用苏里格低渗气田岩心,通过大量室内气体渗流实验,分析了渗透率对渗流曲线的影响,并得出了拟初始流速、临界压力平方梯度与岩心物性参数之间的函数关系.结果表明:拟初始流速与岩心系数呈线性关系,临界压力平方梯度与岩心系数呈负幂函数关系;最终给出分段描述低渗气藏单相气体渗流曲线的方程组.研究结果为更好认识低渗气藏渗流规律提供了理论依据.     

反映动态启动压力梯度的低渗透油藏渗流模型

基于流体边界层理论,建立了一种描述在低渗透油藏流体非线性渗流特征的新模型,获得了动态启动压力梯 度的连续变化函数。应用考虑动态启动压力梯度的非线性渗流模型,建立了一维单相流体流动的数学模型,并应用全 隐式方法对离散方程进行了线性化处理;对比研究了线性渗流模型、拟线性和反映动态启动压力梯度的非线性渗流模 型下地层压力的分布特征及流体非线性渗流系数对动边界扩展的影响。数值结果表明：受动态启动压力梯度的影响 在近井区域地层压力下降幅度更大,在远井区域的地层压力越高,地层压力下降范围更小;非线性系数数值越小,流体 流动的非线性程度越强,动边界的扩展速度越慢。     

低渗油藏的两相相对渗透率计算方法

在考虑启动压力梯度的影响,以质量守恒方程为基础,得到了低渗油藏中计算水、油两相相对渗透率的方法,编制了相应的应用软件,并给出了两个实例进行应用说明．新方法与原有的ＪＢＮ 方法类似,主要区别是：在注入能力公式中加入启动压力梯度的影响,可以看作为ＪＢＮ 方法的推广．分析表明：①以束缚水饱和度下的油相渗透率为基准渗透率时,启动压力梯度不影响油相的相对渗透率,只影响水相的相对渗透率;②油相启动压力梯度增大时,油相相渗曲线不变,水相相对渗透率减小;③由于水相的启动压力梯度远小于油相,因此水相启动压力梯度的影响可以忽略不计．     

特低渗透储层活性水驱实验研究

通过室内实验研究了活性水、地层水在低渗岩心的渗流规律,拟启动压力梯度随渗透率变化的关系,对比了相同渗透率下的两种流体启动压力梯度的大小。利用稳态压差—流量法驱替实验,研究了活性水、地层水在低渗岩心的非线性渗流特征。当压力梯度小于某一值时,地层水渗流出现偏离达西定律的现象,活性水(添加表面活性剂的地层水)也有类似的渗流规律,拟启动压力梯度与渗透率成幂函数关系,活性水的拟启动压力梯度小于地层水。为低渗储层水井降压增注提供了理论依据,对建立有效压力系统和油田高效开发有一定借鉴意义。     

低孔低渗低压气藏合理井距分析——以大牛地气藏盒2+3气藏为例

通过规定单井产能法,合理采气速度法、丰度计算法、利用类比法确定井距四种方法对盒2+3气藏理论井距进行计算,得到理论合理井距为680~780 m。算得实际平均井距为580 m。最后通过与同类型气田、2004年开发方案对比进行了合理井距分析,得出以下几点结论:①盒2+3气藏现在的采气速度达到了3.32%,过快的开采速度会使气藏压力下降迅速,影响气藏最终采收率;②平均井距(580.3 m)略微偏小,井距分布不均匀,西部井距比较密,东部和北部井距比较稀;③总体上看来,大牛地盒2+3气藏井网控制程度达79%,加密空间不大,属于比较完善的井网。     

人工裂缝宽度对页岩气渗流规律的影响

针对人工裂缝宽度是水力压裂后产生的评价气田开发效果的重要参数,为研究人工裂缝宽度对页岩气渗流规律的影响,建立了基质—裂缝系统双重介质气体渗流数学模型,采用有限元方法对页岩气在储层渗流过程中的压力进行求解,揭示在定产量条件下定性和定量的描述人工裂缝宽度对储层压力及井底压力的影响及其渗流规律,并优化人工裂缝宽度。结果表明:人工裂缝宽度对储层压力影响较小,增加人工裂缝宽度,基质和裂缝系统的压降未产生明显差异,但提高了压力波及范围。当人工裂缝宽度为7 mm时,页岩气的泄气面积最大,基质系统吸附气解吸量最大,压力波及范围最广且传播到井底的速度最快,气体渗流效果最佳;人工裂缝宽度增加对井底压力影响较小,但井底压力有小幅上升趋势且下降速度逐渐减慢。当人工裂缝宽度为7 mm时,井底压力最高,基质向裂缝方向压力波传播速度最快,基质系统吸附气解吸量最大,裂缝与基质沟通效果最优。综上,在裂缝宽度研究范围内,人工裂缝宽度为7 mm时为最优裂缝宽度。因此,压裂时应充分考虑人工裂缝宽度对页岩气渗流规律的影响,通过储层压力展布及井底压力变化有效指导压裂开采。