考虑凝析气藏相变作用的数学模型

凝析气藏作为一种特殊的复杂气藏,在开采过程中,凝析油气体系在地层渗流过程中伴随着复杂的相变。凝析气藏的相变特性会导致储层内油气饱和度的变化,从而影响和改变气体渗流的特性。在前人研究的基础上,认真分析各区渗流特点,考虑“凝析气、液相变作用、非达西效应、热交换、相速度及流体性质”等因素,引入非达西因子及由于相变产生的毛管力、表面张力,提出了表征凝析气藏多相高速流相变渗流特征模型方程,同时考虑汽化潜热及流固热耦合,推导出流-固-热耦合能量方程,建立了多孔介质中考虑凝析气藏相变作用的渗流数学模型。     

毛细管压力对凝析气相态的影响

凝析油气体系和储层多孔介质是一个相互作用的系统,考虑多孔介质界面现象对凝析气相态规律和渗流规律的影响,能更真实地反映凝析气在储层多孔介质中的相态特征和渗流特征,特别是低渗透凝析气藏,更不能忽略毛细管压力对凝析气相态的影响。建立了考虑毛管力的凝析气相态计算模型,利用SPE 21428的流体组成研究了毛管力对凝析气露点及反凝析进程的影响。研究认为,毛管力和界面张力决定毛管力对凝析气相态影响的强弱,当孔隙半径达到10-8m数量级时,毛管力对凝析气露点及反凝析进程的影响十分显著。     

凝析气藏合理生产压差的确定

鉴于反凝析油在近井地带的聚集引起产能损失的问题,在制定凝析气井工作制度时,通常以控制生产压差为主,往往忽略高速流动下凝析气液相变的非平衡特征与毛管数效应.为此,分析了凝析气非平衡相变与向井流规律,评价了凝析气在流动过程中的非平衡相变特征和毛管数效应,阐述了凝析液聚集的变化规律.结果表明,流体在高速流动条件下,增强高速流动效应有利于提高凝析气井产能.在对产能预测结果对比的基础上,提出了以凝析液饱和度分布控制为主的凝析气藏合理生产压差确定方法.     

具有蜡沉积的凝析气藏气液固微尺度变相渗流动力学模型研究

在深层高压凝析气藏衰竭式开发过程中,当压力低于析蜡点和露点压力时,蜡和凝析油会在井筒附近聚集,堵塞凝析气的渗流通道,降低凝析气相有效渗透率;当压力低于析蜡点压力时,蜡的析出会堵塞孔隙喉道,使流动阻力增大而损耗能量、降低产能。从实验和微观动力学理论角度研究了凝析气藏衰竭式开发时的反凝析过程中气液固的流动特征。通过高温高压条件仿真微观可视化模型模拟地层凝析气液固流动来直接观测凝析油、蜡流动特征。阐述了蜡沉积运移规律和凝析油气固变化特征和输运规律。揭示了凝析油充填孔隙角隅和孔道(小孔隙充满连续流动、大孔道为溪状流)、凝析液为贴壁流和溪流的规律和凝析气液固渗流过程中蜡沉积吸附在多孔介质表面、蜡沉积随气相悬浮流动和推移流动、蜡沉积在凝析液中随凝析液流动的规律。建立了变相微尺度动力学模型方程。     

多孔介质内高含蜡凝析气-液-固相变热力学模型分析

高温高压且高含蜡的深层凝析气藏开发过程中,多孔介质的界面效应对凝析气体系的相态,尤其是对析蜡量具有重要影响.在基本的凝析气三相相变热力学模型基础上,考虑毛管力和吸附作用的影响,首次建立了包含毛管力和吸附的四相闪蒸热力学模型.使用此模型对某一凝析气体系进行了析蜡量计算,并用实验结果进行了对比.计算结果表明,该模型能够反映多孔介质内气-液-固相变的基本规律,多孔介质的界面效应不能忽略.     

基于统计的凝析气井产能预测新方法

在凝析气藏的开发过程中,当井底流压降到露点后近井带发生反凝析,形成的凝析油聚集区会降低凝析气井的产能.目前的凝析气藏产能方程通常采用产量修正后的干气藏产能方程或采用带有凝析气藏拟压力函数的产能方程.其中,干气藏产能方程未考虑凝析油聚集对凝析气渗流的影响,得出的凝析气井产能方程误差较大;凝析气藏拟压力函数方法求取拟压力函...     

考虑石蜡沉积的凝析气藏数值模拟

中国发现的大部分凝析气藏都处于深埋藏、低孔低渗储层,流体在该类储层条件下的流动往往不符合达西渗流,加上凝析气在开采时复杂的相变特征以及石蜡等有机固相的沉积,使得凝析气藏在地下的渗流动态尤为复杂.在黑油模型的基础上,考虑石蜡沉积和非达西渗流效应,建立了凝析气藏气-液-固三相渗流数学模型并进行了数值求解,编写了一套上机应用程序.根据柯克亚凝析气藏的实际数据计算,结果表明凝析气和石蜡的析出会造成近井地带的压力急剧降低,凝析油的饱和度呈"三区"分布特征,启动压力梯度越大,稳产时间越短.     

蜡沉积凝析气-液-固微观渗流机理研究

根据渗流理论,对凝析气藏衰竭开发过程中反凝析气-液-固的渗流机理进行了实验研究,利用高温高压条件仿真微观可视化模型,模拟了地层凝析气-液-固的流动,直接观测了凝析油的流动特征,研究了凝析油气运移机理和流动方式,阐述了蜡沉积运移规律和凝析油-气-固变化特征和输送规律。研究结果表明,凝析油充填孔隙角隅和孔道,小孔隙充满连续流动,大孔道为溪状流,凝析液为贴壁流和溪流。凝析气-液-固在渗流过程中,蜡沉积吸附在多孔介质表面,并随气相进行悬浮流动和推移流动,同时蜡沉积在凝析液中也随凝析液流动。     

凝析气液变相态微观渗流机理研究

在深层高压凝析气藏衰竭开发过程中,当压力低于露点压力时,反凝析油会在井筒附近聚集,堵塞凝析气的渗流通道,降低凝析气相对效渗透率;当压力低于析蜡点压力时,蜡的析出会堵塞孔隙喉道使流动阻力增大损耗能量,降低产能。从实验和渗流理论上对凝析气藏衰竭开发时反凝析过程中气液固的渗流机理进行了研究,通过高温高压条件仿真微观可视化模型模拟了地层凝析气液固流动,直接观测了凝析油气流动特征,研究了凝析油气运移机理和流动方式,揭示了凝析油充填孔隙角隅和孔道、小孔隙充满连续流动、大孔道为溪状流以及凝析液为贴壁流和溪流的规律。     

毛细管压力对凝析气体系相平衡的影响

凝析油气体系和储层多孔介质是一个相互作用的系统，考虑多孔介质界面现象对凝析油气体系相平衡规律和渗流规律的影响，能更真实地反映凝析油气体系在储层多孔介质中的相态特征和渗流特征，从而更准确地认识凝析气藏的开发动态规律，以便更为合理、有效地开发凝析气藏。针对我国某个实际凝析气藏，利用研制的相态模拟分析软件分别对该凝析气体系的毛管压力、露点压力和恒组成膨胀过程中反凝析液量进行了相态模拟计算，得出了毛细管压力对凝析气体系相平衡影响的结论。     

流-固全耦合新模型研究

在油藏开采过程中,储层岩石体变形与流体的流动是相互耦合作用的,并且流体渗流时的压力、饱和度也是不断变化的。假设岩石体变形为弹性小变形,建立其变形方程。由达西定律,考虑油、水两相流体耦合渗流时的饱和度变化,经过推导变换,得到了油、水两相流体的耦合渗流方程,从而得到了以岩石质点位移、流体压力和流体饱和度为未知量的流-固耦合数学模型,并给出了求解数学模型所需的定解条件。新模型拓宽了以前以岩石质点和流体压力为未知量的流-固耦合数学模型,实现了岩石变形和流体渗流的真正意义上的耦合,丰富了流-固耦合理论,为考虑流-固耦合影响下的油藏数值模拟奠定了理论基础。     

蜡沉积对凝析气田开发动态和生产的影响

由于蜡的沉积和运移使凝析气-液流动更加复杂化，而相变特性会导致储层内油气饱和度的变化，蜡沉积在多孔介质表面引起孔隙性质改变，气、液、固在储集层中的微观空间分布会影响凝析气的流动特征。在蜡沉积变相态渗流实验和凝析气液渗流理论的研究基础上，引入气液固PVT相态模型、蜡沉积数学模型和考虑蜡沉积对渗透率的影响模型等，建立了相应的多孔介质中气液固变相态多相流-固耦合渗流数学模型，揭示了凝析气液固复杂流动规律和对生产开发动态的影响。     

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综合应用渗流力学、岩石力学、热力学理论，建立起以气体压力、岩石固相质点位移、绝对温度为基本变量的全新的气-固-热耦合数学模型。该模型假设气藏岩石骨架是可变形的，气藏内热量按热力学定律自由传递，模型包括完全耦合的气体渗流方程、温度场方程和岩石变形方程。章所建立的模型实现了气藏中渗流、变形、变温三间真正意义上的耦合，较之已有的气藏渗流模型更能反映气藏实际，是对气藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展，能广泛应用于气藏工程许多领域。     

考虑毛细管压力影响的裂缝型凝析气藏物质平衡方程

高合凝析油的裂缝型碳酸盐岩气藏基岩渗透率低、毛细管压力高,毛细管压力对凝析气藏的开发有重大影响。常规气藏物质平衡方程没有考虑毛细管压力的影响,因此,将常规气藏物质平衡方程直接用于计算此类气藏的储量,必然会与实际产生一定误差,为此,在考虑气藏外部水侵及储层岩石变形的基础上,以相平衡理论模型为出发点,根据物质的量守恒原理,建立了考虑毛细管压力影响的裂缝型储层凝析气藏物质平衡方程,并给出方程的求解方法。,实例计算表明：在毛细管压力的影响下,凝析气藏井流物偏差因子减小、摩尔体积增大,且反凝析液量增加。考虑毛细管压力影响的凝析气藏物质平衡法计算得到的储量,均大于常规物质平衡法和不考虑毛细管压力影响的凝析气藏物质平衡法,其误差分别为9．88％,133％,比容积法计算的储量偏小5．19％,考虑毛细管压力影响的裂缝型凝析气藏物质平衡方程计算气藏地质储量更准确     

Investigating the Effect of Capillary Number on Performance Prediction of an Iranian Fractured Gas Condensate Reservoir

Abstract

Gas condensate reservoirs are one of the most complicated reservoirs in which the special thermodynamic behavior of reservoir fluid leads to condensate buildup instead of gas expansion, when the reservoir pressure drops below dew point pressure. To justify the phase behavior of such reservoirs, several models have been proposed. One of the models is a capillary number model that has a considerable effect on the shape of relative permeability curves. Taking account of capillary number is shown to improve the performance prediction of gas condensate reservoirs that otherwise is poorly predicted. In pressures below dew point pressure, velocity and surface tension between gas and oil increases more rapidly in the vicinity of the well compared with other parts of the reservoir, which results in condensate saturation reduction and gas relative permeability improvement. The authors model a fractured gas condensate reservoir with and without taking capillary number into consideration; the performance prediction results are compared to the actual results. The model with capillary number included is shown to be able to predict the performance with a greater accuracy than the case without capillary number.     

不同压力下确定凝析气井二项式产能方程的一种新方法

凝析气藏在低于露点压力的情况下，地层中的流体将由单一的气相变成气液两相。这种相态变化对凝析气井产能存在两方面的影响：一是气相流体相对密度降低，其粘度、偏差因子等也随之发生变化；二是重烃液化后吸附于岩石表面并在近井地层中富集，降低了含气饱和度及气相相对渗透率，严重影响了气井产能。从气井二项式产能方程的主要影响因素出发，利用初期凝析气井测试资料获得的二项式产能方程，依据凝析气藏气相流体组成、相对密度、粘度及偏差因子随压力的变化情况，结合凝析气藏油、气相渗实验结果，提出了对初期二项式产能方程系数的修正，便可获得在不同压力下符合凝析气井实际的二项式产能方程，实例验证该方法具有良好的预测效果。     

弹性油藏中多相渗流的流-固-热耦合数学模型

基于对油藏中三大物理场（流体力场，固体力场及温度场）的系统分析，综合运用渗流力学，岩石力学，热力学理论，建立了一个全新的油藏渗流的流－固热耦合模型，该模型假设岩石骨架是可变形的，油藏内热量按热力学定律自由传递，孔隙流体压力和热应力会导致岩石骨架的变形；反之，岩石骨架的变形又会导致储渗特性和孔隙流体压力的改变，还会导致温度场的改变。建立了安全耦合的流体渗流方程、岩石变形方程和温度场方程，三者之间互含耦合项，互不独立，只能联立求解。给出了模型的数值求解思路。该文所建立的模型实现了油藏中渗流、变形，变温三者间真正意义上的耦合，较之已有的油藏渗流模型更能反映油藏的实际，是对油藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展，能广泛运用于石油工程许多领域，该模型同时也为编制流－固－耦合应用软件提供了理论依据。     

井眼周围可变形储层流-固耦合数学模型

基于该储层模型假设,运用岩石力学和渗流力学的有关理论和方法,建立了流-固耦合变形的本构方程、几何方程、平衡方程和渗流方程,导出了可变形储层的流-固耦合渗流与变形基本模型.该模型不仅考虑了介质变形对流体质量守恒和孔隙流动压力对介质变形平衡的影响,也考虑了变形对流体流动的影响以及岩石力学性质的动态变化特征.该模型可用于研究井眼周围储层的变形及渗流规律.     

流体组成对凝析气藏产能的影响

凝析气藏与常规油气藏的重要区别在于其生产过程的相态变化特性,但目前很少考虑该特性对凝析气藏产能的影响.将凝析气藏看作各烃类化合物的混合物,通过建立i组分和总烃的渗流方程,结合相平衡热力平衡与物质平衡、初始条件和定压边界条件,应用IMPES数值计算方法得到了预测凝析气藏压裂前后生产动态的数值计算方法,分析凝析液、天然气产能变化规律和流体组成对凝析气藏产能的影响.计算表明,无论压裂与否,流体组成对凝析气藏产能都有明显影响.