基于温度与压力双重作用的致密储层渗透率定量评价模型

为了建立油气开采过程中,储层渗透率随温度、孔隙压力变化而改变的定量评价模型,假定岩石仅产生弹性变形,根据多孔介质弹性力学理论,推导出岩石孔隙体积和尺寸的应力-应变关系;再应用管流模拟渗流,根据Kozeny-Carman方程得到渗透率随温度、孔隙压力变化的定量计算模型.针对常规渗透率测试存在的问题,改进实验方法,模拟真实储层温度压力条件,开展了岩心力学和渗透率同步实验.研究结果表明,模型计算的渗透率损失与实验测试结果吻和良好.模型适用于裂缝不发育的致密岩石在弹性变形范围内的渗透率定量计算.随着油气采出,孔隙压力下降,导致渗透率减小,而地层温度降低,导致渗透率增大,这两方面对渗透率的影响具有相互抵消的作用.因此,由于温度、孔隙压力变化引起的储层岩石渗透率总体变化很小,一般不超过±2％.     

考虑裂缝变形的地下储气库数值模拟研究

在WarrenRoot双孔模型的基础上,考虑了枯竭裂缝性油藏型储气库运行过程中,压力反复升降使介质发生不完全可逆变形对储气库孔隙度和渗透率的影响,建立考虑介质变形的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算。算例分析表明：随储气库运行时间的增加,考虑变形的储气库压力和注气井井底流压逐渐升高、孔隙度和渗透率逐渐降低;而未考虑变形的储气库压力在一定范围内波动,注气末井底流压基本保持不变;在模拟储气库运行4年后,考虑变形计算的储气库压力比未考虑变形储气库压力高1.2MPa,注气井井底流压高2.96MPa,孔隙度是原始孔隙度的0.96,渗透率是原始渗透率的0.87,由此可见裂缝性油气藏型地下储气库的地层变形不能忽略,建议在天然气地下储气库矿场应用和理论研究时考虑裂缝变形对储气库的影响。     

变形介质气藏渗流理论研究的发展及研究意义

变形介质气藏的开采过程是流固藕合渗流过程。常规气藏渗流理论由于没有考虑气藏开采过程中岩石骨架的变形,因此不能准确分析气藏中流体的运动状态。变形介质气藏渗流力学理论正为了解决这一问题而发展形成的。早期主要以研究储层岩石的孔隙度、渗透率与压力之间的关系为主要目的,引入有效应力概念后,建立了线弹性变形下的渗流模型,后又发展到考虑非线弹性变形和塑性变形下流固耦合渗流力学模型,到目前为止,已开始综合考虑渗流、应力和温度场三者之间的关系,并建立了相关的耦合模型。我国变形介质渗流力学理论的研究起步较晚,是在国外理论研究的基础上发展起来的,20世纪90年代以来,随着油气田开发理论的发展,许多国内学者开始对变形介质渗流力学理论进行了深入的研究,并取得了一些研究成果,对我国现阶段主要气藏的开发具有重要的指导作用。     

变形介质气藏储层开发中的变形研究

应用变形介质气藏储层的流固耦合渗流力学理论,研究了变形介质气藏井底周围的变形问题;针对井底周围由于应力的改变引起储层孔隙度、渗透率的改变,导致井眼周围存在渗透率漏斗,研究了各种因素对渗透率漏斗的影响;同时,研究了在不同的生产产量情况下,井底周围渗透率漏斗的状况以及对渗透率的影响.     

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。     

有效应力对低渗低孔介质孔渗参数的影响

随着油田开发,地层内孔隙压力逐步降低,岩石骨架所受到的有效应力随之增大,岩石的物性参数也随之改变,主要表现为渗透率降低,孔隙度减小。本文主要研究了低渗透多孔介质的孔隙度、渗透率和孔隙体积压缩系数与作用在岩石上的有效应力的关系实结果表明有效应力对渗透率的影响较大,产生不可逆伤害,而对孔隙度的影响较小,孔隙压缩系数仅仅是有效应力的函数。     

介质变形引起地层孔渗变化条件下的试井分析

储层介质变形分为弹性变形、塑性变形和弹塑性变形 3种类型 .重点研究了介质塑性变形后地层孔隙度和渗透率变化条件下的不稳定渗流问题 .建立了孔隙度、渗透率指数变化规律的试井分析模型 ,通过有限元方法得到了井底压力随时间变化的双对数理论曲线 ,并对理论曲线的特征进行了分析 .通过实际井例分析 ,说明变孔渗试井模型具有较好的应用效果     

致密气藏的应力敏感性及其对气井单井产能的影响

为了研究致密气藏的应力敏感特征,同时评价其对致密气藏气井单井产能的影响,利用定围压变流压的方法进行了含束缚水致密气藏岩心的室内应力敏感性测试实验。结果表明:随着开采过程中岩心内孔隙流体压力的降低,岩心的孔隙度和渗透率均不断下降。随着孔隙度的降低,孔隙度应力敏感性也逐渐减弱;随着渗透率的降低,渗透率应力敏感性也逐渐减弱;致密气藏岩心的渗透率的应力敏感性要强于其孔隙度的应力敏感性。在实验基础上建立了考虑致密气藏岩心渗透率和孔隙度应力敏感性的气井产能方程,并进行了实例验证。     

考虑岩石变形的火山岩气藏数值模拟研究

随着油气勘探技术的提高,在我国东部松辽盆地深层发现了具有广阔前景的火山岩气藏,具有岩石类型多,岩性复杂,岩性岩相变化快,储层微裂缝较发育,物性差,非均质性强,应力敏感性强的特点。针对火山岩气藏地质条件的复杂性,通过实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征及其对渗透率和气井产能的影响。建立了考虑岩石裂缝变形的双重介质气藏数值模拟模型,并利用该模型进行了岩石裂缝变形对开发效果影响的模拟研究,为火山岩气藏的有效开发提供了一定的科学依据。     

火山岩气藏开发现状综述

根据国内外火山岩气藏勘探开发的成功实例,分析总结了一般火山岩气藏的地质特征和开发特征,即火山岩气藏岩石类型繁多和岩性复杂、孔隙结构复杂、储集空间类型特殊多样、孔隙度小、渗透率低并且孔隙度和渗透率差异大、储层非均质性严重、含气面积和有效厚度变化大、气水分布复杂、双重介质储层。着重分析了升平气田火山岩储层的地质特征和该火山岩气藏开发特点。指出了产量稳定、地层压力下降小,气井产量大小与裂缝关系等火山岩气藏一般开采特征。提出了火山岩气藏增产措施和储层保护措施。     

致密砂岩孔隙尺度应力敏感分析

油田开发过程中,有效应力随地层压力减小而增加,储层岩石发生形变,孔隙度及渗透率降低,应力敏感现象明显。基于应力敏感实验以及岩心CT扫描图像,采用MIMICS和ANSYS软件,利用有限元方法从孔隙尺度对致密砂岩岩心单轴受力及三轴受力过程进行模拟,分析了应力条件下孔隙结构的变化规律。结果表明:非均质性对储层应力敏感具有明显影响;单轴应力作用下,岩心孔隙边缘和孔隙连接处存在应力集中现象;节点位移呈层状分布且受应力传递的影响;三轴应力作用下,岩心骨架受力变形,孔隙概率分布左移,导致平均孔径、孔隙度及渗透率损失。孔隙度越高,其平均孔径降低幅度越大,即孔隙度降低幅度越大。     

异常高压气藏储层应力敏感性研究

异常高压气藏开采过程中,由于流体的产出,使储层岩石受力发生改变并使储层岩石发生弹塑性变形;而弹塑性变形反过来又影响到储层的孔隙度和渗透率,因此,研究储层孔隙度和渗透率应力敏感性具有极其重要的意义.本文基于岩石力学的基本理论,推导出异常高压气藏岩石变形规律及变形方程,以此理论推导指导试验,将理论研究与实验规律相结合,在模拟地层条件下,对实际岩心样品进行了储层应力敏感性实验研究.实验研究表明,该方法能精确的描述储层孔隙度和渗透率应力敏感性,实验结果与理论推导结果完全吻合,进一步证明了理论推导的正确.进而探讨了异常高压气藏储层应力敏感性对气藏开发的影响.     

砂岩储层的毛管压力曲线反演模型

储层孔喉分布是储层评价的重要研究内容。储层孔隙度和渗透率是储层微观孔隙结构特征的宏观综合表现。通过对来自吐哈、辽河、胜利和四川德阳等地区油气田393个砂岩样品压汞测试资料及物性数据的多元统计分析研究,成功地发现了对于砂岩储层,孔隙度和渗透率(特别是渗透率)与岩样不同孔喉大小的体积分布有密切的相关性,建立了毛管压力曲线反演模型,即储层孔喉体积分布预测模型,解决了在一个地区部分层段、部分井因缺乏压汞测试样品或岩芯资料给储层孔隙结构研究带来的困难,有利于正确评价工区储层孔隙结构的非均质性。     

考虑有效应力和煤基质收缩效应的渗透率模型

针对煤层气的生产过程中所存在的两个相反的效应：（1） 储层压力下降,有效应力增加,煤层裂隙压缩闭合,渗透率降低;（2） 煤层气解吸,煤基质收缩,煤层气流动路径张开,渗透率升高;建立了包含煤基质收缩效应的煤层孔隙度和渗透率理论模型,模型与已有的一些研究结果反映的规律一致。根据模型得出在体积应力恒定条件下,渗透率随孔隙压力变化存在一临界压力,孔隙压力小于临界压力时,渗透系数随孔隙压力的增加而减少,孔隙压力大于临界压力时,渗透系数随孔隙压力的增加而增大,给出了该临界压力的计算式。对不同情形下渗透率对孔隙压力的变化响应进行了讨论,结果表明,临界压力的存在与否与影响渗透率的多种因素有关,应对影响煤层渗透性的众多因素进行动态耦合研究。     

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。     

致密砂岩气藏储层微观孔隙结构特征及其对产能的影响

致密砂岩气藏复杂的微观孔隙结构是影响储层储渗能力及其产能的本质因素,本文通过铸体薄片观察结合压汞曲线形态及特征参数对苏里格西部苏48区盒8、山1段孔隙结构特性及其影响要素进行了研究。结果显示,孔隙组合类型分为3种：Ⅰ类：溶孔-粒间孔型、Ⅱ类：晶间孔-溶孔型、Ⅲ类：微孔型。其中,Ⅰ类孔隙结构物性好,储集渗透能力强,孔隙度高于10%;Ⅱ类孔隙结构物性较差,孔喉半径分布集中范围较窄;Ⅲ类构成的储层物性较差,该类孔隙结构储层的气、水的渗流阻力较大,通常不构成有效储层。分析实验结果后认为,孔隙结构特征的主要影响因素为埋深与成岩作用。随埋深增加,压实作用增强,在强压实作用下颗粒间接触关系逐渐呈紧密接触,孔喉缩小、排驱压力增加。交代作用、溶蚀溶解等成岩作用对储层的物性有建设作用。碎屑组成以及填隙物含量差异导致孔隙类型发育的不同,从而影响储集性能,最终引起产量变化。高孔渗段产气量较高,低孔渗井段受毛细管阻力影响,气驱水不彻底从而气水同产。     

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。