火山岩气藏气水两相渗流特征分析

火山岩气藏的有效开发较为困难。针对该类气藏的储层特点,文中通过岩心实验研究火山岩的气水两相渗流特征,为气藏有效开发提供依据。室内实验结果表明：受岩心自身孔隙结构特征影响,水,气相渗曲线呈吸吮态,且岩心渗透率对相渗曲线的特征点影响较大,渗透率越大,残余气饱和度越高;对同一岩心而言,气-水相渗曲线的形状及特征点数值与实验温度和压力有关,温度、压力越高,气水两相渗流区越宽,岩心的束缚水饱和度越低,越有利于气水两相渗流。由此得出,在气藏开发过程中,应合理控制生产压差,避免气井过早出现水侵;一旦因水侵造成水锁,可通过提高气藏温度或压力,实现封闭气解封。     

裂缝对致密储层渗流能力影响实验研究

针对低渗透气藏开发技术需求,以气藏工程为理论指导,采用物理模拟技术,结合致密气藏地质特征和裂缝分布特点,开展了裂缝对储层渗流能力改善作用机理及其影响因素研究。结果表明：裂缝-孔隙双重介质岩心渗透率理论值高于实测值,原因在于实际裂缝壁面粗糙增加了气体流动阻力,导致实测渗透率值较小;裂缝全贯穿时,裂缝宽度和数量对岩心渗透率影响较大,裂缝未贯穿时,裂缝贯穿程度和分布位置对岩心渗透率影响较小;裂缝分布位置对岩心产气能力影响较小;裂缝-孔隙双重介质岩心渗透率受基质渗透率影响程度较大,随裂缝宽度、贯穿程度和数量增加,岩心产气能力增大;在其他条件相同情况下,裂缝距离底水越远,岩心受水侵影响程度越小,产气量越大,产气时间越长。研究认为,裂缝能改善储层渗流能力,量化评价裂缝对储层渗流能力影响有利于提高气藏开发效果。     

裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态变化规律及关键参数计算方法

为了实现裂缝—孔隙型有水气藏的高效开发,需要掌握水侵的动态变化规律。为此,基于π定理,引入了反映水侵动态变化特征的无量纲参数进行水侵动态物理模拟实验方案设计;选取四川盆地川中地区某裂缝—孔隙型有水气藏储层全直径岩心开展水侵动态物理模拟实验,然后通过数值反演将实验结果转换为有水气藏水侵动态评价参数,进而研究裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态变化规律,并建立水侵动态评价关键参数及水体体积的计算方法 ;在此基础上,以四川盆地中坝气田上三叠统须家河组二段气藏为例,进行水侵动态分析及水体规模评价。研究结果表明:①裂缝—孔隙型边、底水气藏水侵与产气同步发生,无水采气期井底压力与天然气采出程度呈线性关系,气藏产出地层水后水侵速度加快、水气比快速上升,最后趋于稳定的较高水气比;②无水采气期井底压降速率与稳定水气比主要受水体体积的影响,而单位压降气采出程度和稳定水气比又可用来评价水体体积;③建立了裂缝—孔隙型边、底水气藏无水采气期稳定单位压降气采出程度、稳定水气比与水体规模互相解释评价方法。结论认为:①气藏水侵生产动态曲线与岩心模拟水侵动态实验结果具有很好的一致性,根据已知的水体体积,可以预测无水采气期单位压降气采出程度、稳定水气比;依据稳定水气比,可以预测气藏水体体积,预测结果与生产动态具有很好的一致性;②该研究成果可以为裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态预测和整体治水提供理论支撑。     

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以威远气田震旦系气藏为例，利用锥进模型对裂缝性底水气藏气井水侵动态进行了模拟研究；通过对基质渗透率、裂缝大小及分布、井底隔层、采气速度、气井打开程度和水体大小等多种参数进行敏感性分析，得到沿裂缝水窜是该类气藏的主要水侵特征；并根据气井不同水侵特征归纳出４种主要的水侵模式，即水锥型、纵窜型、横侵型和复合型；分析了各种水侵模式的动态特征和地质基础，为改善裂缝性底水气藏开发效果提供了理论依据；得出的结论与气藏实际符合，可作为有效治理底水气藏水患的理论依据。     

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我国多数碳酸盐岩裂缝性气藏属有水气藏。在气藏水侵过程中，天然气渗流经过的孔隙、裂缝和溶洞都会产生水封，造成水锁。实验研究表明，对同一块岩心，含水饱和度增大，气体突破压差增加，而且增幅加快，气相渗透率降低；对不同岩心，绝对渗透率越小，气体突破压差越大，气相渗透率也越低；无裂缝岩心的突破压差比有裂缝岩心的增加更大，气相渗透率下降幅度更快。由于在气驱水过程中存在巨大能量损失，水驱气的气相相渗比气驱水高得多，而两种条件下水相相渗几乎相同，说明用气挤水很困难，封闭气解封阻力较大。无裂缝岩心水驱气效率比有裂缝岩心的高，说明水驱气过程中岩心越均质有利于水的均匀推进，防止水窜，减少水封气。因此，当边水和底水进入储层发生水淹后，气相渗透率将极大降低，存在较强的水锁效应。降压解封方法可以减小水锁效应，封闭气解封首先出现在裂缝和溶洞系统，采出基质中的气需要更大的解封压差。     

水溶气对海上有水气藏开发指标的影响

对于海上有水气藏,通常地层水中的水溶气含量不可忽视,尤其是高温高压气藏。通过研究降压开发过程中水溶气释放对气田开发指标的影响,结合气田地质油气藏特征、边底水分布、水体大小等情况,建立机理模型,根据数模软件计算,系统分析水溶气对海上有水气藏产量、采收率、水侵量、水气比、压降、天然气组分等开发指标的影响,并通过Y1气田实例分析对结论进行验证。研究结果表明:①考虑水溶气时地层水压缩系数变大,水侵量增加,水气比变大,从而采收率略有降低,并且天然气组分中的CO2含量逐渐上升;②对于水驱气藏水体倍数越小,采气速度越高,CO2上升量越大;③水溶气对水驱气田开发指标的影响不可忽略,尤其是对气藏水侵的影响。④该研究成果对于类似气藏的开发具有一定的参考作用。     

三重介质底水气藏非稳态水侵规律研究

裂缝水窜是三重介质底水气藏主要的水侵特征,水侵规律受储层特征、水体大小及生产压差影响显著。通过将气藏简化为"上气下水"的圆柱形物理模型,并将底水侵入气藏的过程抽象为溶洞系统和基岩系统中的地层水向裂缝系统窜流,沿裂缝系统经气水界面侵入气层,建立了底水非稳态水侵渗流数学模型,采用分离变量法、贝塞尔函数及拉普拉斯变换等现代数学分析方法对模型进行求解,求取了该模型裂缝系统压力的精确解,并利用加权平均法获得了气水界面处的平均压力。在此基础上,运用Duhamel原理建立了气水界面处水侵速度和气藏累计水侵量的计算方法。通过数值反演得到了三重介质底水气藏非稳态水侵典型曲线,将非稳态水侵过程划分成"裂缝系统早期线性流、裂缝系统径向流、溶洞系统向裂缝系统窜流、缝—洞系统径向流、基质系统向裂缝系统窜流及孔—缝—洞系统径向流"6个阶段,分析了水体大小、储层物性、裂缝系统水平渗透率和垂直渗透率之比及生产工作制度对非稳态水侵规律的影响,研究方法和结果对合理分析三重介质底水气藏水侵动态特征及优化气藏治水开发方案具有一定的指导意义。     

柴达木盆地多层边水疏松砂岩气藏开采实验

以柴达木盆地第四系疏松砂岩气藏为研究对象,根据气藏纵向多层强非均质、边水活跃等特征,建立多层边水水侵气藏开采物理模拟实验方法。选用气藏天然岩心进行“串并联”组合构建实验模型再现气藏多层地质特征,通过室内仿真模拟气藏衰竭开采全过程,实现气藏无水侵、水侵无绕流和水侵绕流3种情景下一井四层合采生产模拟研究。可视化监测恒压边水水体沿不同渗透率储层水侵过程,分析了气井配产大小对水侵路径及水侵前缘推进速度的影响,明确了边水非均匀水侵发生后对气藏产能、采收率以及残余气赋存特征的影响,揭示了该类气藏边水沿高渗层非均匀突进和水封气形成的机理,为该类气田制定合理控水开发措施提供依据。     

碳酸盐岩气藏储层非均质性对水侵差异化的影响

碳酸盐岩气藏因储层孔隙、溶洞、裂缝的尺度和分布密度不同易产生多样化的非均质性,使得气藏水侵规律的差异性较大。为了深入认识碳酸盐岩储层非均质性及其对气藏水侵的影响,进而对气藏水侵动态进行预判,基于全直径岩心数字化处理分析改进了定量描述孔、洞、缝搭配关系的方法,根据逾渗理论分析图版建立了评价微裂缝对储层渗流能力贡献的新方法,并通过开展气藏实际压力、温度条件下气水渗流及流固耦合应力敏感实验,获得气水相对渗透率和岩石压缩系数数据,据此分析不同类型裂缝、溶洞对气藏水侵的影响,结合四川盆地典型碳酸盐岩气藏水侵特征建立了不同储渗类型储层水侵影响差异化特征的预判方法。研究结果表明:(1)不同类型碳酸盐岩储层在广义上均属三重介质,裂缝发育使气藏水侵影响显现快,而溶洞均匀发育使水侵影响显现相对较慢;(2)微裂缝发育是特低孔隙度储层具备视均质中高渗透能力的必要条件,对应的水侵规律与沿大裂缝水窜或网状小裂缝发育带水侵明显不同;(3)水区储层孔隙度应力敏感是地层水侵能量的主要来源,异常高压气藏在开采初期这一特征更加突出。该研究成果已应用于四川盆地多个碳酸盐岩气藏的水体能量评估、水侵影响预测及治水措施有效性预判,为复杂气藏水侵影响的治理提供了有效的技术导向,同时也深化了对水侵差异化规律的认识。     

元坝气田不同类型储层气水两相渗流特征

气水两相相对渗透率曲线是描述产水气藏气水渗流规律的重要基础参数,但是采用水驱气方法还是气驱水方法来确定气驱水相对渗透率曲线仍存在较大争议。以元坝气田为研究对象,基于室内实验测试方法,系统开展了孔隙型、裂缝型岩心气驱水相对渗透率曲线测试,对比分析不同类型储层岩心气驱水相对渗透率曲线特征,推荐产水气藏气水相对渗透率曲线测试法。结果表明：裂缝型岩心气驱水相对渗透率曲线表现出凹形曲线特征,与常规的X形曲线特征差异较大;与裂缝型岩心比较,孔隙型岩心气驱水相对渗透率曲线整体右移,两相流动饱和度区间范围更宽、水相相对渗透率上升更慢。与气驱水方法相比,水驱气相对渗透率曲线的束缚水饱和度更接近储层实际情况、水相渗流能力弱、气相渗流能力大于水相,实验设计符合产水气藏气水渗流过程。因此,针对产水气藏的产能评价、开发方案编制等,建议采用水驱气法测试的气驱水相对渗透率曲线开展模拟计算。     

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。     

低渗透底水气藏水侵动态模拟实验及其对采收率的影响

水侵是底水气藏衰竭开发的常态,而水侵对于气藏开发动态有何影响,又如何影响采收率是气藏开发关注的重点和难点。根据气藏构造及底水水侵特征,设计出入口之间多测压点的实验流程,运用带有多个测压点的长岩样模拟低渗透底水气藏衰竭开发动态过程,研究均质和纵向非均质底水气藏的水侵动态、规律及其对采收率的影响。研究结果表明：(1)均质气藏衰竭开发过程中底水侵入动态受储层渗透率影响明显,渗透率在0.1 mD左右或更致密时,底水侵入非常缓慢,水体能量补充有效性不足,废弃压力决定于渗透率,对采收率影响不大;相反,渗透率越高,水侵越快,水体能量有效性强,见水越早,废弃压力越高,采收率明显降低。(2)纵向非均质底水气藏的水侵动态受控于不同渗透率储层的叠置模式,致密储层接近于底水可有效延缓水侵速度,降低废弃压力,提高采收率;相反,水侵速度加快,废弃压力高,采收率低。结论认为,运用物质平衡方程导出的底水气藏采收率计算模型可以准确拟合岩样的开发动态特征与采收率,气藏开发实例证明了采收率模型对于底水气藏水侵开发动态及采收率预测的有效性。     

考虑水封气影响的有水气藏物质平衡法及非均匀水侵模式划分

为了明确有水气藏非均匀水侵的特征,基于水体侵入补给地层能量与封隔储层中天然气的双重作用机制,引入储层非均匀系数(A)与水侵常数(B),分别表征储层物性非均匀程度与外围水体活跃程度,进而建立考虑水封气现象的物质平衡法;在此基础上,绘制有水气藏水侵特征曲线图版,并结合实例气藏进行非均匀水侵模式划分。研究结果表明:(1)基于考虑水封气影响的物质平衡法,绘制的有水气藏水侵特征曲线图版右上、左下区域分别为补给区与封隔区,以A=0、B=2为界限,将补给区划分为强补给区与弱补给区,以A=2、B=2为界限,将封隔区划分为强封隔区与弱封隔区,并对应于强补给、弱补给、弱封隔与强封隔4种水侵模式;(2)对于裂缝性气藏,其储层物性非均匀程度高,水侵后容易形成水封气,该类型气藏的无因次相对拟压力数据位于水侵特征曲线图版的封隔区;(3)储层物性较均匀的气藏,其无因次相对拟压力数据位于水侵特征曲线图版的补给区,水侵对地层能量的补给作用大于水封气对地层能量的削弱作用;(4)随着A增大,储层物性非均匀程度不断增加,水侵特征曲线由右上方向左下方偏移,气藏采收率不断降低,而随着B增大,水侵对地层能量的补给与水封气对地层能量的削弱作用则均减弱,水侵特征曲线分布范围向补给/封隔区分界线收窄,相应气藏采收率区间范围也变窄。     

裂缝型储层渗透率应力敏感评价及对生产影响

针对裂缝型储层的不同裂缝类型,分别设计和进行了5种裂缝贯穿程度和4种裂缝充填模式的致密岩心渗透率应力敏感性实验,并分析了各种裂缝贯穿程度和裂缝充填模式的岩心渗透率应力敏感性差异。结合一维产能解析模型,分析了裂缝贯穿程度和裂缝充填模式对裂缝型油藏产油量的影响。研究结果表明:裂缝贯穿程度较小时,岩心渗透率应力敏感性主要体现为基质压缩,而随着裂缝贯穿程度增大,岩石应力敏感过程主要包括裂缝闭合和基质压缩2个阶段;岩心流量并不一定随着实验压差增大而简单增大,而是生产压差和岩心渗透率的综合函数。     

边、底水气藏水侵规律可视化实验研究

针对边、底水气藏开发过程中的水侵问题,根据不同类型气藏的主要储集空间特征设计相对应的可视化物理模型,并利用水侵规律物理模拟实验系统开展了孔隙型、裂缝型、孔洞型和缝洞型气藏水侵规律可视化实验研究。结果表明：孔隙型气藏采出程度高,水侵前缘近似均匀推进,见水后水气比增加缓慢;水体在裂缝型气藏中优先沿着裂缝快速突进,同时在毛细管力和润湿性的作用下,储层基质发生渗吸,封闭基质中的气体,在缝网中间形成大量残余气,造成裂缝型气藏采出程度的大幅下降;储层中孤立的洞和缝主要为气藏提供储集空间,水体优先进入洞和缝,在局部对水侵影响较为显著,但对整体水侵前缘的推进影响不大;缝、洞沟通的气藏,水体沿着裂缝快速的充满洞,当出口端通过缝、洞与边、底水沟通时,气藏将在短时间内因为水淹而停产,此时气藏仅仅动用了缝和洞中的气体。研究成果对边、底水气藏的有效开发具有指导和实践意义。     

水驱气藏水侵预测经典经验关系式lnω=BlnR的适用性分析

东海已开发接近废弃的水驱砂岩气藏实际动态表明,被国内学者和现场油藏工程师广泛引用的水驱气藏水侵预测经典经验关系式lnω=BlnR并不完全符合气藏开发全过程。为此将水驱气藏物质平衡方程式与Fetkovich解析水域模型相结合,采用试算法实现了二者相互匹配条件下的水侵预测。采用本文试算法对水驱气藏水侵预测经典经验关系式的适用性进行了分析,结果表明经验关系式的适用条件与气藏水体倍数、采气速度、产量变化情况存在密切关系:水体倍数越大、采气速度越高,经验关系式适用的采气程度范围越宽;水体倍数有限、控制采气速度生产时,经验关系式仅适用于开发早期的短期预测;如果开发过程中进行了产量调整,将引起视相对压力与采出程度关系曲线上翘或下弯,经验关系式将不再适用。本文研究成果对水驱砂岩气藏水侵预测方法选择及水侵预测关系式的应用具有重要借鉴意义。     

碳酸盐岩储集层气水两相渗流实验与气井流入动态曲线——以高石梯——磨溪区块龙王庙组和灯影组为例

选取四川盆地高石梯—磨溪区块基质孔隙型、裂缝型、溶蚀孔洞型3类储集层全直径岩心,开展高温、高压条件下的气、水两相相对渗透率测试,分析气水相渗曲线特征及气井流入动态。将实验数据归一化处理后形成了3类储集层的气、水相对渗透率曲线标准图版;针对裂缝型储集层的渗流特点,提出气、水两相相对渗透率曲线校正方法并对相应图版进行校正;运用标准图版计算研究区不同类型储集层气水两相流入动态曲线(IPR),并通过实际井的动态进行验证。研究区储集层相对渗透率曲线等渗点含水饱和度高达70%以上,具有强亲水特征,气水共渗区间、气驱水效率以溶蚀孔洞型最大,基质孔隙型次之,裂缝型最小;岩心渗透率的恢复程度以裂缝型最大,溶蚀孔洞型次之,基质孔隙型最小。校正后的裂缝型碳酸盐岩储集层气、水相渗曲线能更好反映实际气藏的气水两相渗流规律,标准图版可用于各类气藏工程计算;计算的IPR曲线,其特征与实际生产井动态相符,可用于实际气井配产与生产动态分析。     

超深层气藏裂缝发育模式及水侵规律——以塔里木盆地克深2、9、8气藏为例

裂缝发育程度是塔里木盆地超深层气藏高产及水侵主控因素,但针对不同气藏间裂缝发育模式划分及不同模式下水侵规律研究较少。为此,以塔里木盆地超深层气藏典型代表克深2、9、8气藏为主要研究对象,基于野外露头、岩心观察、成像测井、泥浆漏失、试井解释、生产动态等资料,结合水侵物理模拟实验及气藏开发实践验证,系统研究了不同气藏裂缝发育模式及水侵规律。结果表明：(1)克深2、9、8气藏分别发育方向型、过渡型、缝网型3种裂缝模式,裂缝发育程度、分布均匀性、连续性逐渐增高;(2)克深2、9、8气藏主要发育EW向高角度构造裂缝,裂缝规模、有效性、物性、无阻流量、泥浆漏失量等裂缝定量表征静动态参数均值及其井间差异程度依次增高;(3)气水分布主要受裂缝发育模式控制,克深2、9、8气藏气水分异程度逐渐增高,分别对应厚气水过渡带、薄气水过渡带、正常气水分异3种气水分布模式;(4)裂缝发育模式决定水侵速度和采收率,方向型克深2气藏非均匀水侵速度快,物理模拟水驱气效率低,气藏最终采收率低,缝网型克深8气藏水侵规律反之,过渡型克深9气藏表现居中。研究成果可为气藏全生命周期控水开发提高采收率技术的形成提供理论模型和地质指导...     

东坪气田东坪1区块基岩气藏水侵规律研究

东坪1区块基岩气藏属构造控制的底水块状气藏，基岩内幕裂缝发育特征复杂，地质条件特殊，储层非均质性强。随着气田开发的不断深入，气藏水侵严重，产能递减快，气藏水侵趋势未能得到根本控制。深化地质认识，分析东坪1区块气藏储层特征，确定出气藏具有“平面分区、纵向分带”的特点。运用水封物质平衡法计算单井水侵参数，以动静结合的方式研究气藏水侵规律，通过水侵规律研究与优化生产工艺相结合，完善并调整气藏整体治水方向，调整后的气藏日排水量大幅提升，削弱气藏内水体能量和底水的水侵速度，水封气得到不同程度的释放，实现部分停躺气井自喷生产和气井产气量的增加。研究成果对基岩气藏的水侵预防、识别、治理具有指导作用，可为尖北、昆特等同类型基岩气藏中后期开发提供借鉴与参考。     

裂缝参数对储层渗透率和孔隙度影响实验

中国致密油藏和特低渗透气藏的油气产量近年增加很快,多裂缝或缝网等大型压裂成为开采此类油气藏的重要手段。为了深入了解裂缝对油气渗流的影响,优化裂缝长度和开度等参数,以油藏工程理论为指导,以物理模拟为技术手段,开展了裂缝对致密油藏和特低渗透气藏储层渗透率和孔隙度影响实验研究。结果表明:随裂缝贯穿程度和开度增加,岩心孔隙度增大,但增幅较小;与孔隙度相比较,裂缝可明显提高岩心渗透性;当裂缝贯穿程度超过60%时,渗透率开始明显增大,当贯穿程度达到100%时,裂缝岩心渗透率要比基质岩心渗透率高10~1 000倍。