RESEARCHES ON IRREDUCIBLE WATER SATURATION OF LOW-PERMEABILITY SANDSTONE GAS RESERVOIR IN SULIGE GASFIELD

束缚水饱和度是低渗透砂岩气藏储层评价的重要指标参数.利用非稳态恒压气驱法结合核磁共振T2谱技术,研究了苏里格盒8段低渗透砂岩气藏岩心在不同气驱条件下含水饱和度的变化情况及束缚水饱和度建立过程.研究结果表明:在平均驱替压差下气驱驱替孔隙体积倍数达到50左右时岩心内含水分布状态趋于稳定,达到束缚水状态;气驱不同阶段的含水饱和度与平均驱替压差下驱替体积倍数、驱替时间之间存在极好的相关性;岩心达到束缚水状态所用的驱替时间是随着驱替压差和渗透率差异而改变的,不能作为衡量是否达到束缚水状态的依据;随着气驱压差的增大,气驱不同阶段的含水饱和度和束缚水饱和度都趋于减小,但减小幅度较小.气驱法建立的束缚水饱和度与离心法束缚水饱和度吻合较好,综合两种实验方法可较准确地给出苏里格低渗透砂岩气藏岩心的束缚水饱和度.     

表面活性剂对超低渗透油藏渗流特征的影响

针对超低渗透岩心,通过宏观驱替实验研究不同界面张力的表面活性剂对单相启动压力、油水两相启动压力、相对渗透率曲线、降压效果及提高采收率效果的影响,分析表面活性剂对超低渗透油藏渗流规律的影响。研究结果表明,随驱替液界面张力的降低,单相启动压力明显降低。油水两相启动压力实验中,在油水两相相同流速比下,随界面张力的降低,油水两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大。从束缚水饱和度到残余油饱和度,随含水饱和度的增加,油水两相启动压力梯度先缓慢下降,后迅速下降。相渗曲线实验中,随表面活性剂质量分数的增加,油水两相渗流区增大,油相相对渗透率增大,残余油下水相相对渗透率增加,残余油饱和度降低,油气采收率升高,水相(端点以内)渗透率基本没有变化。表面活性剂段塞驱替实验中,岩心一次水驱后,注入表面活性剂可明显降低超低渗透岩心的注入压力、提高岩心采收率,且油水界面张力越低,降压效果越好,提高采收率幅度越大。     

低渗透储层水锁伤害影响因素室内评价

针对低渗透储层因水锁引起的地层伤害问题,开展了水锁伤害影响因素室内评价。通过实验数据结果分析,随着地层含水饱和度的增加,则气相渗透率下降;岩心渗透率越低,作用时间越长,岩心水锁伤害越大;驱替压差越大,岩心水锁伤害越小;活性剂能够减轻岩心的水锁损害。     

致密砂岩气藏水相圈闭损害自然解除行为研究

致密砂岩气藏的高毛细管力及强水湿性使其易产生水相圈闭损害,影响气藏及时发现、准确评价及经济开发。目前消除水相圈闭的物理化学方法,由于可能诱发其他储层损害,应用尚受到限制。选取鄂尔多斯盆地渗透率小于0.1×10^-3μm²、介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间和大于0.3×10^-3μm²的致密砂岩岩样,利用氮气在恒定高压差与递增压差驱替原地有效应力下饱和模拟地层水岩样的实验,揭示致密砂岩水相自然返排行为。结果表明：随着时间增加,含水饱和度逐渐下降,渗透率越高,含水饱和度降低幅度越大,残余水饱和度越低;渗透率介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间的岩样,在前150h递增驱替比恒定高压差驱替含水饱和度降低慢,但水相返排率更高。分析表明,致密砂岩水相圈闭损害严重,孔隙结构、渗透率和压力梯度是影响水相返排的重要因素,孔喉非均质性强的储层宜采用递增压差驱替的方式;水相返排过程包括驱替和蒸发2个阶段,当气相在不同孔喉中形成渗流通道后,可适当提高压差加速水相蒸发。     

塔里木油田“三高”致密砂岩气藏防/解水锁技术

针对影响塔里木油田高温、高盐、高压致密砂岩气藏开发效果的水锁效应,在现有技术的基础上筛选并复配了适用于该气藏的高效防/解水锁剂,配方为:0.1%改性烷基糖苷+0.02%氟碳表面活性剂+4%甲醇。利用致密砂岩气藏天然岩心,通过自吸实验、驱替实验和液相滞留实验,开展高效防/解水锁剂评价。实验结果表明:复配体系具有较好的吸附性和表面活性,处理后岩心自吸能力大幅度减弱,岩心含水饱和度降低了15%以上;随着驱替压力的升高,岩心渗透率增加;驱替压力为3.445 MPa时,处理前后岩心气测渗透率平均改善率在50%以上;在相同驱替压力下,与处理前相比,岩心的渗流能力增强,含水饱和度下降,大大减轻了岩心的水锁效应。该复配体系的研究,对恢复和提高致密砂岩气藏的产能,有一定的技术指导意义。     

东海西湖凹陷致密砂岩气藏高含水特征及产水机理探讨

探井测试及开发井生产阶段大量产水严重制约西湖凹陷致密砂岩气藏的经济有效开发。利用岩芯核磁共振实验及"双饱和度"测井评价方法,分析气藏高含水特征及高含水地质成因,并探讨气藏产水机理,为气藏开发阶段有效防水治水提供依据。结果表明:西湖凹陷致密砂岩气藏高含水特征主要表现为"双高"特征,即高束缚水饱和度和高可动水饱和度;储层微细孔喉发育造成气藏束缚水饱和度高,而成藏时天然气充注程度较低则造成气藏可动水饱和度高;气藏含水饱和度高于临界水饱和度,在压差的驱动下可动水随天然气一起流动是气藏产水主要原因,同时如果生产压差过大,会导致部分束缚水转化为可动水,加剧产水程度。控制合理的生产压差是降低西湖凹陷高含水致密砂岩气藏产水风险和延长气井稳产期的重要手段。     

流体流动对低渗岩心电阻率的影响实验研究

通过室内实验,研究了不同岩性、润湿性、渗透率等条件下岩心油驱水和水驱油过程中岩石电阻率的变化,分析了流体流动对低渗岩石电阻率和阿尔奇饱和度指数以及地层因素的影响.实验结果表明:①低渗透油层亲水岩心和亲油岩心的电阻率随含水饱和度的增加而降低.②岩心渗透率越高饱和度指数越高,渗透率越低饱和度指数越低;亲油岩心电阻率较大,亲水岩心电阻率较小.③岩心渗透率越高,岩心的电阻率越低;岩心渗透率越低,岩心电阻率越高.④在相同的驱替速度下,电阻率随围压的增加而增加.⑤低渗透储层亲水岩石的饱和度指数值大于亲油岩石的饱和度指数值.     

含水饱和度对川西致密气藏水平井开发效果和经济效益的影响

为进一步提高致密砂岩气藏高含水饱和度储量区的采收率,以川西致密砂岩气藏不同储层类型水平井为研究对象,通过测定岩心两相相对渗透率和数值模拟技术,分析了水平井生产动态特征、渗流规律及对采收率的影响,研究了含水饱和度对水平井开发效果及经济效益的影响。结果表明,水平井可采储量受含水饱和度影响明显,并受储层物性条件制约;不同物性条件下,含水饱和度对可采储量的影响程度不同。Ⅰ类优质储层孔喉发育、连通性好,原始地层水占据的孔隙空间小,驱替结束后残余气饱和度低,气相渗流能力强,受含水饱和度影响较小,生产能力强,采收率高;Ⅲ类差储层孔喉欠发育、喉道狭小,可动水饱和度低,渗流能力差,受含水饱和度影响明显,气井产量低,采收率低。在当前气价下,新场沙溪庙组气藏水平井经济极限含水饱和度为26.35%数67.50%。其中Ⅰ类储层部署水平井均具有较好经济效益;Ⅱ类储层在含水饱和度52%数55%范围内部署水平井可获得较好经济效益,在含水饱和度55%数62%范围内部署短轴水平井可获得经济利益;Ⅲ类储层在目前技术条件下部署水平井无任何经济效益。图8表4参15     

桥白气藏可动水实验研究

致密气藏一般束缚水含量高，但不少气井仍可产出水，这种现象很难解释。采用离心毛管压力法、气驱水动态法及核磁共振法确定气藏束缚水饱和度，测井方法确定原始含水饱和度，从而确定可动水饱和度大小。实际采用中原油田桥口和白庙致密气藏具有代表性的岩心渗流实验可知，随着气流速度的增大，岩心含水饱和度逐渐减小，气相有效渗透率逐渐增大，对于原始含水饱和度较高的气藏，其水饱和度再不是一个定值，这就解释了致密气藏的气井产水原因。     

水对致密气藏气相渗流能力作用机理研究

为研究边底水和压裂液等流体的侵入对超低含水饱和度气藏气相渗流能力的影响,选取渗透率约为0.100mD的致密砂岩岩心,对岩心水驱过程中渗透率变化、气水两相渗流规律进行了实验研究。结果表明：地层水和去离子水引起的岩样渗透率变化模式相似,地层水引起的渗透率下降幅度小于去离子水引起的渗透率下降幅度;束缚水饱和度时,随含水饱和度增加气相渗透率下降明显,渗透率大的岩心下降规律是“先慢后快”,渗透率小的岩心下降规律是“先快后慢”;水的侵入对气相渗流能力影响严重,且随含水饱和度降低,气相渗透恢复率低于10%,渗透率损失高达90%以上。其中,由于气水两相相互作用导致的渗透率损失约为50%;由于微观结构变化导致的渗透率下降约为15%～40%。压裂液的性质对于储层开发具有重要影响,储层开发前,应配备合适的压裂液。     

水驱气藏气相阈压梯度预测模型

鉴于现有气相阈压梯度预测模型不能准确描述气相阈压梯度随气相连续性的变化规律,在改进气相阈压梯度实验流程的基础上,选取四川盆地普光气田下三叠统飞仙关组碳酸盐岩储层标准岩心,开展了气相阈压梯度实验,建立了综合考虑岩石渗透率和气相连续性的气相阈压梯度预测模型,对比分析了基于不同气相连续性表征参数建立的气相阈压梯度预测模型的预测结果。然后,根据该气藏气井的测井解释成果,采用基于相对可动气饱和度建立的气相阈压梯度预测模型,预测了不同类型储层的气相阈压梯度。研究结果表明:①相对可动气饱和度考虑了束缚水饱和度和残余气饱和度对气相连续性的影响,较之于含水饱和度而言,相对可动气饱和度能够更好地表征气相在多孔介质中的连续性;②气相阈压梯度随岩石渗透率、相对可动气饱和度的降低而增大,在渗透率、相对可动气饱和度较低时,气相阈压梯度随渗透率、相对可动气饱和度的降低而急剧增大;③普光气田主体气藏Ⅰ类储层的气相阈压梯度较小,其数量级在0.01 MPa/m,Ⅱ类储层的气相阈压梯度较Ⅰ类储层有所增大,Ⅲ类储层的气相阈压梯度则急剧增大。结论认为,基于相对可动气饱和度建立的气相阈压梯度预测模型能够更加准确地描述气相阈压梯度随岩石渗透率和气相连续性的变化规律,所取得的研究成果可以为准确认识水驱气藏气—水两相渗流规律奠定基础。     

缝洞型碳酸盐岩气藏多类型储层内水的赋存特征可视化实验

缝洞型碳酸盐岩气藏非均质性强且孔隙结构复杂,多类型储层内水的形成过程与赋存模式难以确定,影响储层内气体渗流能力与气井生产动态预测。将岩心CT扫描与微电子光刻技术结合,设计并研制了3种储层的微观可视化模型,开展气驱水物理模拟实验,定性研究了水的形成机理与赋存模式,并利用ImageJ灰度分析法定量研究了不同压差下的含水饱和度及残余水膜占比变化规律,综合分析了多类型储层内水的赋存特征及其对气体渗流的影响。结果表明：天然气在不同类型储层中的运移成藏过程不同;多重介质中的水由原生可动水和残余水组成,而残余水又分为次生可动水和束缚水;残余水主要以"水膜"、"水团"、"水柱"和"水珠"4种模式赋存在不同类型储层的不同位置,其主要影响因素有毛细管力、表面张力、气驱压差和通道连通性;可动水、残余水饱和度是与储层物性、孔隙结构和气驱压差直接相关的参数;流动通道尺寸越小,相同气驱压差下水膜占据的空间越大,且水膜占比呈指数性增加;随着气驱压差增大,水膜占比减小,当气驱压差增大到一定程度时,水膜占比基本不再减小,形成"薄膜"型束缚水。     

考虑有效应力与含水饱和度的致密砂岩气层供气能力

致密砂岩天然气资源丰富,但渗透率低,纵向上气层多,采用多层合采时,各层供气能力存在差异。气藏开采过程中气层压力下降快,含水饱和度也会发生变化,影响各气层供气能力。选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样,开展含水饱和度对致密砂岩岩样供气能力的影响实验,对比分析了有效应力与含水饱和度对不同渗透率级别岩样供气能力的影响。结果表明,有效应力增加,渗透率相对较低岩样产气贡献率明显下降,相对高渗岩样增加,有效应力增加加剧了岩样间供气能力差异;在原地有效应力条件下,随着含水饱和度升高,岩样供气能力显著下降,渗透率越低,供气能力下降也就越显著;渗透率级差越大,渗透率相对较低岩样产气贡献率就越低。     

保压取心储层流体饱和度分析方法——以柴达木盆地台南气田第四系生物成因气藏为例

为了准确获取柴达木盆地台南气田第四系疏松泥质粉砂岩储层原始流体饱和度,在其区内两口气井中应用保压密闭取心及其配套分析技术,对储层温压条件下所含流体含量进行了测定。具体方法是,运用保压密闭取心技术保证岩心从井筒提升到地面后仍保持地层压力,冷冻截取过程中系统收集游离气和游离水,并对岩样开展束缚水、可动水及残余气饱和度等实验分析研究,依据岩心孔隙体积最终按照地面实际收集的流体体积通过校正得到地层温压条件下储层孔隙内的原始气、水总饱和度和可动流体饱和度等参数。在此基础上,对比测井解释储层流体饱和度后发现,测井求取值偏大、物性好的气层平均相差17.89%,物性中等的气层平均相差为20.79%,物性差的气层平均相差36.64%。结论认为,只有采用保压密闭取心才能够准确获取储层的真实原始流体饱和度,其对测井解释计算方法具有修正作用。     

试论致密砂岩气藏中的夹层控气作用——以川西大邑须家河组气藏为例

夹层主要是指储层内部不渗透或低渗透,能够对油气的流动、运移或聚集产生控制作用的条带。在天然气运移过程中,若夹层的毛细管突破压力小于下部储层的毛细管饱和压力,天然气会在下部储层还未达到含气饱和的时候通过夹层向上部储层运移,造成下部储层含有可动水。夹层与储层相互叠置会形成多个不饱和含气储层。此类气藏要形成纯气藏的重要因素是圈闭足够高大,进而增加气对原始地层水的排驱压力。大邑地区须家河组储层致密,非均质性强,须二段及须三段均含有不等厚致密夹层,气藏高度大于圈闭高度,夹层控气作用造成大邑气藏无边底水、气水过渡带长、高含水饱和度、普遍气水同出、含气丰度偏低、地层压力接近常压等特点,在此基础上对大邑地区须家河组气、水分布规律进行初步分析。     

低渗透油藏的热水驱研究

热水驱仅包括两个被加热相的流体,热水驱的主要机理是热膨胀,降低黏度,润湿相改变和油水界面张力的降低。热水驱实验使用的岩心样本取自某稠油低渗透油藏,主要是未被饱和的砂岩。实验在相同的油藏压力,不同的温度（范围在110oC以内）和不同种类的原油下进行的。对比了每个试验的最终原油采收率、残余油饱和度、束缚水饱和度、和压力降落。应用JBN方法分析了动态恒温驱替的结果,从而得到岩心的相对渗透率及低渗透砂岩中温度对油水相对渗透率的影响。结果显示在低渗透率的砂岩中使用高温热水在较高压力下驱替稠油,也有可能获得较高的采收率。在稠油体系中,原油生产的热水注入率比在中质油和超稠油要高,但是在传统稠油油藏它的价值很少被报道。另外,研究发现当岩石被加热时,油水的相对渗透率取决于温度,而残余油饱和度会降低,束缚水饱和度会增加。     

含水致密砂岩气藏可动用储量评价新方法及其应用

确定可动用储量是气藏开发评价的核心工作,也是开发方案科学编制的重要基础。致密砂岩储层一般具有基质致密、高含水饱和度等特征,其基质储量动用十分缓慢,气藏开发早期难以准确评价。根据气藏衰竭开采过程中压降漏斗特征,采用长岩心多点测压物理模拟实验方法及流程,模拟测试了常规空气渗透率分别为1.630 mD、0.580 mD、0.175 mD、0.063 mD的含水储层孔隙压力在衰竭开采过程中的变化特征,建立了一套面积占比方法,实现了对可动用储量进行量化评价,提出了一套提高气藏储量动用技术的对策与建议。以井控范围400 m为例,分别评价了瞬时产气量降为10%时的初期配产和极限动用条件两种情况下的储量动用情况。研究结果表明：含水致密砂岩气藏的采出程度与储层渗透率、含水饱和度、废弃产量等因素密切相关,总体上基质越致密、含水饱和度越高、废弃产量越大,则采出程度越低;通过优化加密井网、人工裂缝规模与基质的匹配关系,避开可动水层、实施控水增气开采,降低废弃产量、延长气井生命周期等技术措施可以提高采出程度。     

致密气藏束缚与可动水研究

致密气藏一般束缚水含量高，但不少气井仍可产出水，这种现象很难解释。采用离心毛细管压力法、气驱水动态法及核磁共振法在实验室内研究测定气藏束缚水饱和度，用测井方法确定气藏原始含水饱和度，根据原始含水饱和度与束缚水饱和度相差值大小来确定可动水饱和度大小。采用中原油田桥口、白庙致密气藏及鄂尔多斯大牛地气田具有代表性的岩心开展渗流实验测试后发现：随着气流速度的增大，岩心含水饱和度逐渐减小，甚至会低于用常规方法测试的束缚水饱和度，相应气相渗透率也逐渐增大，说明气层束缚水是相对气相渗流速度的一个物理量，即具有速度敏感性，再不是一个定值，这就解释了致密气藏束缚水高、原始含水饱和度比束缚水低而地层水有可能流动的原因。研究结果对其他致密气藏的开发也有直接的指导意义。     

高含水低渗致密砂岩气藏储量动用动态物理模拟

气藏剩余压力分布能够直接反映其储量动用情况,采用长岩心多点测压实验装置,选择渗透率分布区间分别为(1.38~1.71)×10^-3μm²,(0.41~0.73)×10^-3μm²,(0.049~0.084)×10^-3μm²的多块砂岩岩心组合形成长度超过50cm的3组长岩心,模拟含水砂岩气藏衰竭开采。实验过程中实时记录气藏边界至气井不同位置处压力剖面变化,研究含水气藏储量动用特征。研究表明：致密砂岩储层产气特征、压力剖面形态、压降过程、废弃时剩余压力分布均与渗透率较高的储层(Ⅰ类)差异显著,明显受渗透率和含水饱和度控制。含水相同(约35%),生产至废弃条件时,Ⅰ类储层的压力剖面整体几乎降为0,而致密砂岩、剩余压力仍维持在原始压力的50%以上,且压力梯度大,表明含水气藏,渗透率越低储量动用越困难,动用均衡性越差;考虑含水,随含水饱和度增加,Ⅰ类储层压力剖面形态及下降过程变化不大;渗透率更低的储层(Ⅱ类)尤其是致密储层(Ⅲ类),其压力剖面形态变化极为显著,含水较高时,压力难以向外波及,储量难以有效动用,且非均衡性极强。