凝析气藏产能评价方法研究

该文从凝析气藏渗流与油气分布“三区”特征出发,建立了更符合实际渗流特征的凝析气藏产能预测方程。首先将凝析油气分布分为单相气无凝析油区、单相气凝析油不流动区及凝析油气两相渗流区,并建立了相对应的渗透率模型。在此基础上考虑了自由凝析气、自由凝析油、溶解凝析气、溶解凝析油的影响,建立了不同区域凝析气藏产能预测方程。最后,结合等组分膨胀试验以及渗流特征,求解两相拟压力,两相高速非达西系数以及平均自由油气比,得到两相产能方程系数,实现对产能方程求解。研究不同凝析油含量下的产能特征发现,与低凝析油含量相比,高凝析油含量下的拟压力小、高速非达西系数大、IPR曲线有明显的拐点,气井无阻流量显著减少。实例证实近井地层凝析油析出对气井产能有巨大影响,即使少量的凝析油析出,也会造成产能方程系数增大,并大幅度减少产能。该文的研究对凝析气藏的产能评价有指导意义。     

毛细管数效应对凝析气井流入动态的影响

凝析油析出是凝析气藏开发中普遍存在的现象, 因而常表现出与干气流入动态不同的特性。理论和现场应用表明, 直接利用干气或折算方法进行凝析气井动态预测会带来较大的误差。其原因是忽略了反凝析液对凝析油气相对渗透率的影响。利用凝析气相态理论和闪蒸计算方法, 考虑流体相态和组分的变化以及凝析气井的表皮系数, 引入稳态理论的两相拟压力函数, 考虑毛细管数效应对凝析油气体系相对渗透率的影响, 建立了拟稳态条件下的凝析气井流入动态预测方法。实例应用表明, 采用考虑毛细管数效应的凝析油气两相拟稳态流入动态方程, 弱化了凝析油的堵塞作用, 有助于正确评估凝析气井的产能, 准确把握凝析气藏的动态特征。     

考虑相变的凝析气井产能方程

凝析气井生产过程中,出现反凝析后储层表现为油气多相渗流特征,单相气井的产能方程已不适应凝析气井。在凝析气藏稳态理论基础上,建立了考虑相态变化的凝析气井多相流产能方程,在产能方程中引入油气两相拟压力函数,并可以计算凝析气藏中压力剖面,从而计算随压力分布的合理储层参数。结果表明,随地层压力的不断降低,由于凝析油的析出,降低了气相渗透率。考虑相变的凝析气井产能方程的计算结果小于单相气井的产能方程,并且差值不断增大。     

含水气贫凝析气体系的相态及渗流特征

常规凝析气体系的相态分析忽略了水气的影响，而在实际生产中发现水气对凝析气井的生产产生的影响已不可忽视。文章针对低含凝析油的凝析气体系，采用实验的方法对比研究了含水气体系和不含水气体系的相态特征，发现水气的存在使低含油的凝析气体系的相态发生较大变化，凝析液量的析出区间与常规相态分析不重合，存在较大的偏移。在此基础上，提出用水膜的形式来描述低渗凝析气藏的开发过程中凝析水对油气渗流影响，并给出了相应的数学模型；用一实际体系研究了凝析水析出对相渗曲线的影响，结果表明凝析水的析出改变了凝析油气的渗流，它使其相渗曲线发生偏移，加速了近井地带凝析油饱和度的聚集速度。研究认为，凝析气中水气的存在会加速重烃的凝析，改变凝析气的反凝析区间，渗流过程中水气形成的凝析水将加剧近井地带凝析油饱和度的聚集作用，大幅度降低低渗凝析气井的产能。     

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在凝析气藏开发过程中，凝析油在地层中析出将导致气相渗透率和产能降低，研究凝析气井流入动态必须综合考虑析出的凝析油对油气相渗透率的影响。文章在Sarfraz等人研究的基础上，提出了将凝析油气两相拟压力积分分解为两个积分函数之积，一个积分函数与流体高压物性有关，另一个积分函数与有效渗透率有关。利用实际凝析气井不稳定压力恢复试井数据确定拟有效渗透率函数，从而解决了凝析气井产能方程中的真实有效渗透率问题，进而求出两相拟压力，然后利用产能试井数据求出凝析气井流入动态方程。这取代了过去用岩心实验确定的油气两相相对渗透率曲线确定产能方程的方法。     

基于凝析气相变的凝析油聚集规律研究

在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，降低气相有效渗透率，导致产能降低，且两相流动区和凝析油堵塞区将随着生产的延续不断向远井处扩展。根据Fevang和Whitson等对凝析油气的流动分区，利用物质平衡原理和拟稳态渗流理论，对凝析气藏衰竭开发过程中的3区变化规律进行了严格推导，得到凝析气藏衰竭开发过程的3区扩展模型。利用3区在凝析气藏中扩展和缩小的规律，能够准确预测凝析油气两相流动区和凝析油堵塞区变化规律，为正确评价凝析气井的产能提供理论依据。实例计算表明，新模型预测的3区扩展模型是正确的。     

凝析气藏近井地层油气产状及渗流特征

提出了孔隙介质条件下凝析油气相态特征预测的相平衡模拟方法。将该方法应用于牙哈等凝析气藏的露点、反凝析油饱和度等相态特征研究,取得了令人满意的结果。将孔隙介质条件下凝析油气体系相平衡计算方法引入凝析油气渗流理论,得到了考虑吸附和毛管凝聚作用影响的凝析油气体系物化渗流模型,给出了考虑界面现象影响的凝析气井产能方程及描述凝析气藏近井地层反凝析油饱和度分布规律、气相相对渗透率分布规律、压降漏斗分布规律的数学模型。通过牙哈凝析气藏气井产能、反凝析油饱和度分布规律以及气相相对渗透率分布规律的预测计算,表明多孔介质界面现象的作用会加剧地层反凝析现象,产生附加的反凝析动态地层伤害,引起凝析气井气相相对渗透率和产能降低。     

产水凝析气井流入动态研究

长期生产实践发现，单相气体产能方程不能适用于油、气、水三相渗流的研究。因此，在气液两相渗流理论研究的基础上，根据凝析气藏相态特征，考虑凝析气藏反凝析和气井生产过程中产层出水时形成的三相流的特点，引入油、气、水三相拟压力函数，建立了产水凝析气井流入动态方程。该方法考虑了地层中流体相态变化和凝析液流动对气井产能的影响，而不是将凝析油产量折算成气量，该计算方法可以使结果更客观、准确、合理。     

含水汽凝析气体系相态仿真模拟研究

凝析气藏中的水汽对凝析气体系相态变化有影响。在地层中等温降压时,含水汽的烃类体系会发生反凝析现象。在反凝析现象中会产生凝析水和凝析油。这些反凝析液的聚集效应会造成凝析气井的产能严重损失。这就使得控制反凝析液的析出成为提高凝折气藏采收率的关键。在研究中,总结了含水汽凝析气体系的相态特征。同时,在对某含水汽凝析气体系相态实验分析的基础上,对该体系分考虑水汽和不考虑水汽2种情况进行相态仿真模拟。模拟结果大致与实验观测值一致。     

确定凝析气藏相态特征和气井产量预测的方法

根据凝析气藏相态特征,建立了一种确定凝析气藏储层凝析油分布规律和预测凝析气井合理产量的方法。首先根据凝析气渗流特点建立并详细地推导了不稳定渗流方程,运用凝析油气两相拟压力函数,推导出三种典型边界,即无限大外边界,有界封闭边界和有界定压边界的压力分布公式;建立了压力与拟压力间的相互关系和气井生产时储层内凝析油分布规律。利用凝析气藏等温衰竭过程中凝析油含量与随压力变化的数据确定出开采过程中储层内凝析油含量的分布特征。考虑到所绘制的凝析气井流人动态曲线——IPR曲线的可靠性,采用气井稳定测试资料来确定其中的重要参数;按气井IPR曲线及储层凝析油含量分布状况优选得出气井合理产量,通过实例Y井结合文中提出的理论与方法,系统提供了确定凝析气井IPR曲线与合理产量的方法。     

凝析气藏气液相变引起的压力恢复特征研究

为揭示凝析气藏气液相变对压力恢复响应的影响,建立了油气两相流定解问题,得到压力恢复响应解析解。通过描述压力恢复特征,提出压力响应分析应根据关井时刻井底压力和初始地层压力分别考虑。对实例井分析表明,单相流与两相流在压力恢复曲线上存在明显差别。同时,不同恢复井底压力下,凝析油含量径向分布在不断变化。     

凝析气藏气液两相渗流的高速流动效应研究

为了研究高速流动效应对凝析气藏渗流特征的影响，在凝析气藏不稳定渗流数学模型中引入非达西效应和毛细管数效应对相对渗透率的修正模型，并进行数值求解。研究表明，在较低的凝析油饱和度时，毛细管数效应起主要作用，对凝析油产生速度剥离效应，提高气相相对渗透率，而在较高的凝析油饱和度时，非达西效应对气相相对渗透率的负作用更加明显；油相相对渗透率对非达西效应不敏感，但随毛细管数增加而增加。考虑高速流动效应的储层径向上凝析油饱和度明显低于不考虑高速流动效应的情况，随日产气量的增加，近井带的毛细管数效应逐渐增强，远离近井带，非达西效应逐渐超过毛细管数效应，使得最大反凝析液饱和度区不断沿径向向外推进。     

考虑吸附影响的凝析气井试井分析

凝析气井的试井解释目前基本上仍沿用干气井的单相拟压力方法,或在解释中没有考虑多孔介质对凝析油气的吸附影响,而大量实验与理论研究表明。多孔介质吸附对凝析油、气的渗流具有较大的影响。在考虑吸附影响的凝析气井渗流微分方程和压力降落试井分析的基础上。提出了考虑吸附影响的凝析气井压力恢复试井分析方法。通过实例分析表明。多孔介质吸附的影响将使试井解释有效渗透率降低表皮系数增大,气井探测半径亦将降低。对于重烃含量较高和孔隙度较低的凝析气藏。多孔介质吸附的影响程度将大得多。多孔介 质界面现象对凝析气井的渗流与试井的影响不应忽视。     

考虑吸附影响的凝析气井试井分析

凝析气井的试井解释目前基本上仍沿用干气井的单相拟压力方法,或在解释中没有考虑多孔介质对凝析油气的吸附影响,而大量实验与理论研究表明。多孔介质吸附对凝析油、气的渗流具有较大的影响。在考虑吸附影响的凝析气井渗流微分方程和压力降落试井分析的基础上。提出了考虑吸附影响的凝析气井压力恢复试井分析方法。通过实例分析表明。多孔介质吸附的影响将使试井解释有效渗透率降低表皮系数增大,气井探测半径亦将降低。对于重烃含量较高和孔隙度较低的凝析气藏。多孔介质吸附的影响程度将大得多。多孔介 质界面现象对凝析气井的渗流与试井的影响不应忽视。     

考虑相态变化的凝析气井井筒瞬变流动分析

对于含水的凝析气藏（特别是凝析油含量较高的）,由于井筒内压力和温度的变化,凝析气在井筒的相态和油气相的组成变化也较大;而且在实际的井筒流动中,往往会出现一些非稳定的因素。文中综合考虑了流动过程中相态的变化和非稳定流动因素的影响,建立了数学模型,该模型能正确地预测产水凝析气井的井筒动态。通过实例计算证明该模型的结果更符合实际情况,在流动达到稳定后,非稳定模型的计算结果和稳态模型的结果是一致的。     

凝析气藏压力恢复试井分析的新认识

低于露点压力的凝析气藏的压力恢复曲线特征不同于高于露点压力的凝析气藏，文中根据三区域径向复合模型，将低于露点压力的凝析气藏压力恢复曲线的上翘解释为地层流体凝析饱和度的变化，内区为低凝析饱和度区，外区为原始流体凝析饱和度区，中间过渡带为高凝析饱和度区，而非传统的储层物性变化或部分渗透断层的影响，并结合矿场实例，说明其适用性。     

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对凝析气藏开发动态和经济效益的正确预测需要正确模拟这类气藏的液态和相态。模拟流态最重要的是获取有代表性的凝析油气相对渗透率曲线，它是数模和试井分析中最常用的基础曲线，目前通常采用模拟油和模拟气相渗曲线来替代凝析油气相渗曲线。但低界面张力的传统油气在多孔介质中的流动规律并不同于凝析油气的流动规律，凝析油气物性非常接近，凝析油在水与凝析气之间形成一个水动力连续的夹膜，它随着凝析气一起流动。同时多孔介质特性、原生水、润湿性、重力、界面张力、粘滞力、流速等因素对凝析油气流动规律的影响作用也不同于对传统油气流动的影响作用。由于微观渗流规律不同，凝析油气相对渗透率的变化规律不同于传统油气相渗，不能用低界面张力油气体系相渗来代替凝析油气相渗，进而确定了实验实测相渗曲线的重要性和今后的研究方向。     

综合高速效应的凝析气藏流入动态

当井底压力低于露点压力时,凝析液在近井地带开始析出并不断聚集产生凝析油堵塞现象。因此,在制定凝析气井工作制度时,通常以控制生产压差为指导思想,往往忽略高速流动下凝析气液相变的非平衡特征。对于凝析气体系,当外界温压变化速度超过凝析气液的相平衡速度时,凝析气体系相变滞后,开始呈现非平衡特征,即凝析液的析出量随着压降速度的增加而减小。凝析气在向井筒流动的过程中,近井区高速流动使凝析气产生非平衡相变,凝析气在比较高的压降速度下流入井筒,使得凝析液来不及析出。在分析非平衡相变规律与近井地带凝析气渗流参数分布的基础上,评价凝析气液流动过程中的非平衡特征,给出了考虑非平衡相变的凝析液饱和度分布计算公式,并进行了产能预测结果对比。实例分析表明,可以通过适当放大生产压差,增加凝析气液相变非平衡特征,减小井筒附近的凝析液饱和度,提高气井产能与气藏开发效果。     

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凝析气井在生产中常常会出现反凝析液析出的特殊现象，单井生产系统因而表现出与常规气井不同的生产特性。凝析气井生产系统优化分析的关键问题在于如何将反凝析特性反映进生产优化过程。文章提出了以防止储层出现反凝析液析出并避免气井积液为凝析气井生产优化目标，认为生产系统优化应根据井底流动状态分别考虑;引入了两相拟压力函数来建立气液两相流入动态方程，能够准确地描述凝析液对储层渗流的动态影响，而常规单相气或修正方法往往是高估或低估了气井无阻流量;在井筒流动模型中考虑了凝析气相态变化影响，与常规多相流或拟单相流模型进行了对比分析，结果表明考虑气液相变的多相流模型有助于正确分析井筒流动状态。利用提出的优化分析方法进行了程序设计，并对两口凝析气井进行了实例分析,结果表明文章提出的优化分析方法有助于正确制定凝析气井合理工作制度，从而确保单井在最佳状态下生产。     

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.