致密砂岩孔隙中气水分布规律可视化实验

为深入研究气水两相渗流在储层岩石孔隙中形成封闭气和残余水的机理,采用3D打印技术和玻璃刻蚀技术制作了2种具有气藏岩石孔喉结构特征的微流控芯片和1种裂缝-孔隙模型,并研制了一种人造微观可视化模型,进行气水两相驱替实验,观察水驱气和气驱水过程中气水分布情况。结果表明：水驱气和气驱水过程中气水在孔喉中分布规律相反;在水侵过程中,因卡断和绕流作用会形成封闭气,盲端、角隅和不连通孔隙等处也会形成封闭气,当盲端朝向与水流方向夹角为锐角时,盲端中滞留气可被部分采出;在裂缝-孔隙模型中,裂缝、“十型”和“H型”孔道是水驱过程中形成封闭气的主要原因;气驱水过程中,卡断、绕流和“A型”孔道是形成残余水的主要原因。研究多孔介质中气水流动的微观渗流机理有助于了解气藏成藏机理及水驱气时气藏的开发特性,可为定量分析实验现象提供较为准确的图像及数据资料,对于提高气藏开发效果的技术决策具有重要参考价值。     

不同类型有水气藏提高采收率的途径和方法

四川盆地有水气藏大多数已出地层水,裂缝水窜引起的气藏水侵严重影响了气藏的生产,导致气藏采收率降低.本文针对有水气藏提高采收率的目的,通过总结四川有水气藏出水特征,提出有水气藏可分为裂缝-孔隙型边水气藏、裂缝-孔洞型底水气藏、缝洞发育型多裂缝系统有水气藏3种主要类型.论述了有水气藏影响采收率主要因素裂缝水窜卡断、绕流等方式形成封闭气,裂缝水窜封隔各气区形成死气区,地层水堵塞气通道降低储层渗透率,水侵降低生产压差提高了废弃压力.在此基础上文中结合实例气藏论述了水侵不活跃气藏采用控制边部区域气井生产压差,裂缝-孔隙型边水活跃气藏早期边部排水,裂缝-孔洞型底水气藏早期高渗区气水界面以下层段排水,缝洞发育型多裂缝系统水侵活跃气藏早期低部位区域排水和高部位控制开采速度,不同类型有水气藏提高采收率的不同途径和方法.     

磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层多尺度离散裂缝建模技术及其应用

在以大斜度井和水平井为主要开发井型的缝洞型碳酸盐岩气藏中,要想获取裂缝在井点不同空间位置的产状较困难,裂缝精细描述存在不准确性,这些均影响了对气藏渗流通道的刻画,制约了边水气藏的科学、均衡开发。以磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层为例,利用岩心照片、FMI成像测井、叠前地震各向异性裂缝预测和不连续性检测以及动态监测等资料,在大斜度井、水平井裂缝定性识别的基础上,定量表征了裂缝产状、开度、密度、孔隙度等参数,再结合所获取裂缝参数建立多尺度非结构化网格离散裂缝模型,明确了气藏高、低渗区域分布,优势水侵通道和水侵方式。结果表明：在磨溪龙王庙组气藏离散裂缝模型中,大尺度和中小尺度裂缝均较发育,高渗区呈连片状广泛分布;发育于气藏外围4个方向的9条边水水侵的高渗通道,表现为沿裂缝水窜型和沿溶蚀孔洞均匀推进型2种水侵方式。该方法及研究结果对同类特大型超压有水深层碳酸盐岩气藏裂缝精细描述、水侵优势通道刻画和水侵模式建立等理论和技术研究均具有借鉴意义。     

裂缝气藏水侵机理及对开发影响实验研究

针对裂缝—孔隙型气藏水侵规律及影响气藏采出程度机理的认识难题,采用物理模拟实验技术,开展了贯通水平裂缝条件下的水侵规律实验、储层基质渗吸水实验以及储层基质渗吸水后对储层供气机理的影响实验,明确了储层基质水侵与裂缝水侵的区别,认识了裂缝—孔隙型边底水气藏水侵规律及其对气藏产能以及采收率的影响机理,即裂缝水侵过程中边底水会沿裂缝快速突进、同时储层基质会渗吸水、基质渗吸水后减少气相渗流通道,从而增加储层基质气相渗流阻力,降低气藏稳产能力和最终采出程度,该项机理认识揭示了裂缝气藏水侵后导致气井产量、最终采出程度大幅度下降的主要原因。在上述机理认识基础上,进一步研究了贯通裂缝水侵前沿推进速度与储层物性、水体大小的关系,分类测试了不同渗透率储层基质渗吸水的能力,模拟评价了不同渗吸水方式和渗吸水量对气藏储层稳产能力和最终采出程度的影响,研究成果可以为我国塔里木盆地迪那气田、克深气田以及四川盆地磨溪龙王庙气藏科学开发提供技术支持。     

气水两相渗流及封闭气的形成机理实验研究

四川盆地天然气藏多数属于有水气藏.随着气藏的不断开发,地层压力不断下降,导致了边水推进和底水上升,严重影响了天然气的产量和气藏的采收率.四川盆地天然气藏地质情况复杂,储层非均质性强,水侵形式多种多样,开发难度极大.本文根据四川盆地有水气藏的实际情况, 以铁山2井3号样品和卧116井114号样品的铸体薄片所代表的孔隙结构为背景,利用现代激光刻蚀技术,研制了均质孔隙和裂缝-孔隙模型地层的气水两相可视化人工物理模型.开展了气水两相渗流及封闭气形成机理试验,研究了两种模型中的水驱气机理,水沿裂缝的推进和变化规律,封闭气的形成方式,气水两相的微观分布关系以及尽量采出封闭气的主要方法.     

裂缝性边水气藏水侵机理及治水对策实验

针对裂缝性边水气藏主要治水措施建立了物理模拟方法并开展实验,系统测试了气藏内部动态压降剖面,对比分析了不同水体、不同治水措施下气藏开采动态及储量动用规律。结果表明：①水体能量不同时,相同的控气排水措施将导致完全不同的实际效果：30倍水体时,采收率可提高10.8%,而无限大水体时采收率反而降低15.6%。生产参数和动态压降剖面揭示无限大水体时,过分控制生产压差不仅难以减缓水侵,相反还会导致采速降低,延长水侵时间,加剧水侵对开发影响。②多井协同排水采气治水效果显著,裂缝性储层中的水会在自身弹性能和剩余气驱动下大量排出,大幅提升气相渗流能力,促使封闭气重新产出,采收率可再提高约10%~30%。水侵影响越严重的气藏,采取排水采气措施越早治水效果越好。③裂缝贯通水体和气井时,地层水主要沿裂缝向气井侵入,外围基质区含水饱和度增量低于5%,压降剖面显示基质区仍有大量封闭剩余气,这些未动用储量是后期开展排水采气等增产措施的重要物质基础。     

低渗气藏储层孔隙中水的赋存模式及对气藏开发的影响

水在低渗气藏储层孔隙中普遍存在,影响储层供气能力。根据储层孔隙结构形态建立孔隙结构模型,研究了水在不同孔隙类型中的赋存模式及影响气相渗流的机理,在此基础上,采用仿真物理模拟实验技术,研究气藏发生水侵的条件及其对低渗储层供气能力的影响。研究结果表明：气藏储层孔隙中水主要以可动水和残余水2种方式赋存,两者是与储层物性、气驱压力直接相关的变量参数。可动水主要赋存于大孔隙及裂缝中,残余水在不同孔隙形态中有不同的赋存模式,对气相渗流的影响也存在差异。当气藏中水体大于6.0PV时易发生水侵,经过润湿作用形成部分残余水,滞留孔隙喉道中,占据甚至堵塞气相渗流通道,使气井外围储层储量动用滞后甚至难以动用,从而影响低渗气藏有效开发。     

裂缝性有水气藏开采特征和开发方式优选

裂缝性有水气藏指具有边（或底）水（包括带油环或底油）气藏和凝析气藏，其储集层属裂缝-孔隙型或裂缝-孔洞型，非均质性严重，主要储集空间是基质中的孔、洞、主要渗流通道是裂缝。在裂缝性有水气藏开采过程中，地层边（或底）水（和油）容易沿裂缝通道向生产井窜流，造成气水（和油）多相流、井产量降低，部分气区被水封隔为难采区，水窜入含气区对采气危害很大，若不及时采取措施，就会降低采收率，造成难以弥补的损失，根据平衡开采原理，提出避免水害以提高这类气藏采收率和开发经济效益的最佳开发方式，并辅以3个老气田的实例加以说明。     

大池干井构造带含气特征及勘探方向

按气田勘探应抓准宏观控矿规律的思路,此文以实钻资料为基础,并应用水文地质学的渗流理论,对控制气藏分布的气水分异、构造圈闭、岩溶水水侵等主要因素进行了分析论证,指出:阳新统岩溶裂缝性气藏是主要挖潜方向,“平衡钻进”理论不适用于裂缝性气藏。     

塔里木盆地克深2气藏断层、裂缝、基质“三重介质”渗流及开发机理

克深2气藏属于典型的裂缝性低孔砂岩有水气藏,储层基质物性差,裂缝发育。研究发现,根据传统认识建立的双重介质模型计算的气藏压力传播速度慢、气井见水时间晚,渗流特征与实际存在较大差异。为此,结合当前各种静、动态资料,利用数值试井方法对气藏不稳定试井资料进行了系统分析,在此基础上建立数值模拟机理模型,对该气藏井组干扰试井的压力传播时间、干扰曲线特征以及气井水侵特征都进行了深入研究。结果表明,克深2气藏表现为断层、裂缝、基质“三重介质”的渗流特征,断层是气藏压力传播和水侵的高速通道。边水推进过程中,沿断层的水侵速度明显快于似均质裂缝储层,导致气井快速见水。研究提出的断层、裂缝、基质“三重介质”新渗流模式下的气藏渗流特征与实际情况高度吻合。机理研究表明：保持较低的开采速度,降低边部气井产量,同时优先对中、边部井间有断层的边部见水井进行带水或排水,可有效延缓边水沿断层向气藏中部的侵入速度,提高气藏的最终采收率。     

塔里木盆地库车坳陷超深层裂缝性致密气藏水封气动态评价方法

塔里木盆地库车坳陷超深层裂缝性致密气藏边底水发育,断裂、裂缝成为水侵的“高速公路”,产生“水封气”效应,降低了气藏采收率,但目前缺乏有效评价方法。为此,在分析气藏水侵特征的基础上,建立考虑裂缝发育规模、外围水体强度两因素的裂缝性气藏水封气动态评价方法,并应用于库车坳陷3个已开发的超深层区块,静动态结合对评价结果的有效性进行验证,针对性地提出了提高气藏采收率的对策。研究结果表明：①裂缝非均匀水侵受构造部位、裂缝发育程度和缝网组合方式共同控制,可划分为3种水侵模式：核部边水沿大裂缝窜进型、翼部边底水沿裂缝侵入型、低部位底水沿裂缝/小断层快速暴性水淹型;②3个典型区块水侵替换系数在0.2~0.3之间,均为次活跃水体气藏,但水封气发生的严重程度差异大,水封气越严重,气藏采收率越低;③对于方向性贯穿大裂缝型气藏,应开展堵水现场实践;对于裂缝密度高的缝网型气藏,温和开采可以控水,早期排水可以减弱水侵的影响,从而提高气藏采收率。结论认为：水封气动态评价新方法可以为库车坳陷超深层气藏裂缝非均匀水侵动态评价和气藏提高采收率提供可靠依据并支撑库车坳陷超深层气田群控水治水政策制定和经济高效开发。     

裂缝性有水气藏水平气井产能分析

裂缝性有水气藏在川渝地区分布广泛，该类气藏开发存在复杂性。裂缝的存在有助于增加气体流动能力，当气体高速流动时表现为非达西流动。另一方面，裂缝也为钻井、完井液以及边底水侵入气藏提供了便利的通道。侵入水或者钻井、完井液能引起气藏水锁，导致气井产能降低，甚至气井水淹遭到破坏。文章提供了一个简单的预测有水裂缝性气藏水平气井产量公式，模型能考虑非达西流动以及水锁效应对水平气井产量的影响。应用该公式预测了宝元气藏BP1水平气井的产能，分析了水锁效应、非达西流动效应以及含水饱和度变化对该气井的影响。结果表明：以上三个因素引起大量气体圈闭在该气藏中，导致水平气井产量低和气体采出程度低。建议裂缝性有水气藏进行水平气井设计和产能预测时，应综合考虑非达西流动、水锁效应以及含水饱和度变化对水平气井产能的影响。     

裂缝水窜型出水气井的治水方法研究

当前,四川气田的出水气藏和气井正呈不断增多的趋势,对现场生产和气藏开发开采效果的影响也越来越大,故采取符合气藏地质特点的防水治水措施是十分重要的。对水侵的各种防治方法进行了总结和综述,用动态分析的数值模拟等手段,对实际气藏（气井）在不同措施下的防水治水效果进行了计算和对比分析,针对裂缝水窜型出水气井,提出采用水井排水泄压的“排水采气”措施,可以有效地控制边水恶性水侵,恢复和提高气井产量,提高气藏采收率。同时指出：气藏水体也是气藏整体能量的组成部分,排水量过大,可能导致地层能量消耗过度,从而影响气藏的稳产年限和最终采收率,故应确定合理的排水量     

和田河气田奥陶系底水气藏水侵机理研究

塔里木盆地和田河气田奥陶系底水气藏为裂缝性碳酸盐岩气藏，地质研究表明，该气藏水侵的主要方式为水锥型。为了分析该气藏底水上升规律，给开发方案设计提供科学依据，决定利用单井剖面模型对水锥机理进行研究。在分析其主要地质特征的基础上建立了单井剖面模型，采用数值模拟技术研究不同水体大小、不同有效厚度、不同射开厚度、不同非渗透层、不同地层渗透率、不同生产压差以及水平井技术对底水锥进的影响。结果发现，水体大小等因素都对底水锥进产生不同程度的影响，水平井则可以把“底水锥进”演变为“底水推进”。通过机理研究基本搞清了气藏底水运动规律，得出了防止和控制底水上升的措施。据此，建议气藏开发时采用水平井技术，气井部署在储层有效厚度大、平面渗透率较高、垂向渗透率较低的区域，射孔时应有一定的避射厚度，生产时要注意控制生产压差。     

吐哈盆地柯柯亚地区致密砂岩气储层“甜点”类型及成因

柯柯亚地区中-下侏罗统水西沟群致密砂岩气资源丰富,对其储层“甜点”类型和成因的研究可为吐哈盆地乃至其他地区致密砂岩气的勘探开发提供借鉴。通过物性统计、岩心观察、薄片分析、裂缝统计、测井解释和产量对比等研究,认为吐哈盆地柯柯亚地区水西沟群致密砂岩气发育孔隙型和裂缝型2种“甜点”类型。在沉积微相、矿物组成、地层水研究及盆地埋藏史、盆地演化史模拟的基础上,指出特定的沉积微相（水下分流河道和河口坝）、相对较弱的压实作用和相对较强的溶蚀作用是孔隙型“甜点”形成的主要原因,而强烈的构造抬升运动和储层所处的特殊构造位置是裂缝型“甜点”发育的主控因素。综合研究认为,吐哈盆地孔隙型和裂缝型“甜点”是沉积、成岩和构造运动等多种因素共同作用的结果。     

束缚水饱和度对水力压裂非达西气井产能的影响

中高渗透气藏水力压裂气井,不仅在裂缝内存在非达西渗流,在储层孔隙内也可能存在非达西渗流。而对于储层内的非达西渗流,束缚水饱和度的影响不能忽略。在考虑储层和裂缝内气体非 达西渗流的基础上,研 究了储层内只存在束缚水时束缚水饱和度对非达西系数及水力压裂非达西气井产能的影响。结果表明,非达西渗流系数随束缚水饱和度的增加而增加,且渗透率越小,增加的幅度 越大。对于中高渗透的气井,气体的非达西效应比较明显,储层渗透率越大,束缚水饱和度的影响越明显,对气井的产量影响也越大。     

页岩气藏体积压裂水平井产能有限元数值模拟

考虑到压裂过程中的多重复合作用,将压后页岩储层分为支撑主裂缝、缝网波及区与未压裂区。考虑基岩纳米孔隙中气体吸附与解吸、Knudsen扩散、滑脱流、黏性流,以及水压诱导裂缝应力敏感效应,建立了页岩气藏体积压裂生产动态模拟的物理模型和渗流数学模型。结合Galerkin有限元方法,对基质和裂缝渗流方程进行空间上的离散,推导了三角形单元有限元数值模型,给出了压裂水平井二维渗流场内、外边界条件和水力裂缝处理方法,对时间域采用向后差分,最后顺序求解裂缝和基质压力方程,模拟了页岩气藏体积压裂水平井生产动态和压力场分布。该研究为页岩气储层体积压裂产能评价提供了理论模型,对于有限元法模拟双重介质渗流场和产能预测具有现实意义。     

页岩气多重复合模型流动规律研究

气体在页岩储层中运移受解吸、扩散及渗流多种机制共同作用,同时也受储层的应力敏感效应等因素影响。综合考虑解吸、扩散及应力敏感效应,基于线性流模型,构建了符合页岩储层改造特点及流体渗流特征的分段压裂水平井多重复合流动模型。利用Laplace变换和Stehfest数值反演,得到封闭边界定产量下无因次井底拟压力和无因次产量半解析解。研究了页岩气在基质-微裂缝-压裂缝多重孔隙介质的复合流动,认识流体特性参数与压裂缝网参数对产气量的影响规律,并利用北美页岩气井生产数据进行拟合,验证了模型可靠性。研究结果表明：吸附气的解吸扩散使井底压力响应曲线出现明显“下凹”阶段;解吸系数增大,解吸气量越大,气井日产气量越高;窜流系数越大,基质与裂缝间的流体交换时间越早,但持续时间越短;压裂改造体积大,储层流体流动性强,但存在最优值;对比拟合结果,考虑改造带宽有限性更符合矿场实际。研究结果旨在为页岩储层分段压裂水平井多重复合流动规律研究提供理论基础。