边、底水气藏水侵机理与开发对策

边、底水水侵是导致气藏采收率偏低的主要原因,明确边、底水气藏的水侵机理与规律,有利于改善气藏的开发效果。为此,运用全直径岩心模拟边、底水气藏开发过程,研究其水侵机理、动态与规律。实验结果表明:对于均质气藏,只有边、底水能量充足且储层渗透性较好,气藏开发过程中才有可能发生大规模水侵,降低气藏最终采出程度;对于均质低渗透致密储层,边、底水水侵速度十分缓慢,对生产效果几乎没有影响,而边、底水能量主要决定于流体(水和气)自身的弹性膨胀能力和孔隙空间的压缩性。在物理模拟实验认识的基础上,建立了均质、非均质气藏边、底水侵计算模型。数值模拟计算结果表明:均质气藏储层水侵均匀推进,水侵速度慢;非均质气藏储层水沿着高渗透条带或高角度裂缝向井底推进速度快,且非均质性越强,水侵推进速度越快,气井见水时间越早。该研究成果丰富了对边、底水气藏水侵机理、动态与规律的认识,并为边、底水气藏的合理有效开发提供了具体对策。     

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。     

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。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

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。     

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。     

延长油田典型致密油储层渗吸-驱替采油机理定量分析

渗吸法驱油是致密油储层重要的采油方式之一,目前主要针对裂缝系统与基质系统之间的渗吸机理进行了较为深入的研究,但对于渗吸和驱替作用对渗流阶段采出程度的影响和贡献却未形成统一的认识。为此,基于延长油田水磨沟区长8致密油储层的孔隙结构分布特征以及裂缝系统和基质系统驱替压力特征分析,利用核磁共振技术定量表征驱替法和渗吸法对采出程度和可动流体分布的影响。实验结果表明:研究区致密油储层渗流能力的主控因素为喉道半径;裂缝性岩心样品基质系统的采出程度主要受控于渗吸作用,裂缝系统的采出程度主要受控于驱替作用;核磁共振定量分析驱替法和渗吸法的采收率分别为32.30%~39.32%和9.60%~19.49%;致密油储层岩心样品的微观孔隙结构复杂,且渗吸-驱替过程中流体流动方向受微观孔喉润湿性影响,因此渗吸法与驱替法的可动流体分布没有严格的孔隙尺寸界限。     

异常高压有水气藏水侵规律新认识

异常高压有水气藏水侵不仅降低了气井产能和缩短了气井寿命,而且降低了气藏采出程度和最终采收率.研究异常高压有水气藏水侵规律能够解决一般笼统认识气藏水侵类型及水侵原因的弊端.在异常高压气藏储层敏感性评价的基础上,通过分析储层岩石微观变形过程,研究了异常高压有水气藏水侵顺序及水侵微观机理:裂缝性异常高压气藏开发初期水侵主要为...     

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。     

裂缝型产水气藏水侵机理研究

在裂缝-孔隙型有水气藏开采过程中,边水或底水容易沿裂缝通道向生产井窜流,形成气水两相流,增加渗流阻力,封闭并分隔部分气区,降低井产量和气藏采收率,对采气危害很大。针对裂缝型产水气藏的储集层特征,建立了水驱气渗流的物理实验模型,通过实验,从微观机理上揭示了裂缝型气藏发生水侵时天然气主要以绕流封闭气、卡断封闭气和水锁封闭气的形式存在。气藏水侵在宏观上主要表现为低渗透岩块水侵、气藏水侵和关井复压“反向水侵”,其结果是水对气区进行封闭、封隔和水淹,堵塞部分气区的渗流通道,使可动气变成“死气”。结合气藏水侵机理研究了K6井裂缝系统的水侵规律,为该气藏开发调整提供了有效的依据。     

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。     

塔里木盆地库车坳陷深层大气田气水分布与开发对策

库车坳陷深层碎屑岩气田是近年来塔里木盆地天然气勘探开发的热点,该类气田具有储量规模大、埋藏深、高温高压、区块间裂缝发育差异大、边底水普遍存在等特点。气藏非均匀水侵导致气井产能快速下降,严重制约气田开发效果,是目前气田高效开发面临的普遍难题。从静态气水分布、微观水侵机理和动态水侵评价入手,系统建立了气水分布描述、水侵规律和控水开发技术对策为一体的静动态评价技术。研究认为,库车坳陷深层大气田气水分布受基质物性和缝网发育共同控制,气水分布模式可划分为两类:薄气水过渡带型(含基质物性好型和裂缝特别发育型两个亚类)和厚气水过渡带型。气水分布和裂缝发育的差异性,直接导致了气田水侵部位与水侵动态特征的不同,表现为3种水侵类型:边底水整体抬升侵入型、边底水沿微细裂缝带锥进型和边底水沿大裂缝纵窜型。基于不同气水分布模式及水侵动态,提出了构造高部位布井避水、降速控压控水和边部水淹井强排等开发技术对策,为塔里木盆地库车深层大气田的高效开发和调整提供技术支撑,并为国内同类气田的开发提供借鉴。     

提高缝洞型气藏采出程度的物理实验——以高磨地区震旦系灯影组气藏为例

高磨地区震旦系缝洞型气藏孔隙、溶洞、裂缝搭配关系复杂,储层渗流能力的较大差异导致难以准确预测气藏的采出程度。为认识并量化储层非均质性对储量可采性的影响,开展地层条件下各类储层岩心的串、并联衰竭式开发实验。通过改变实验压差和岩心的组合方式,明确流量与压力随时间的变化关系,评价现有工艺技术条件下储层类型、生产制度对气藏采出程度的影响。串联实验中,气体流动路径为孔隙→孔洞→裂缝-孔洞时,岩心采出程度最大;气体流动路径为孔洞→裂缝-孔洞→孔隙时,采出程度减少14%。并联实验中,实验压差5 MPa时最终累计产气量最大,但由于高渗岩心孔隙压力下降过快,后期累产气量增加幅度减小;实验压差3 MPa时,各类岩心同时供气的时间延长,实现了"动态供给平衡",累产气量增加幅度保持稳定。该实验研究从微观上认识了不同类型储层组合下的产量贡献特征,量化了低渗储层对高渗储层的制约性,对缝洞型气藏早期开发对策的制定具有指导意义。     

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。     

页岩气藏三孔双渗模型的渗流机理

为了掌握页岩气储层气体复杂流动的规律,从而高效开发页岩气藏,对页岩气渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气藏双重孔隙介质模型和考虑溶洞情况的三重孔隙介质模型,基于页岩气储层特征和成藏机理,提出了页岩气藏三孔双渗介质模型;研究了页岩气解析扩散渗流规律,提出考虑储层流体重力和毛细管力影响的渗流微分方程;并利用数值模拟软件对页岩气产能进行了预测。结果表明：基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素,只有对储层进行大规模压裂改造,形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。     

塔中高—特高含凝析油凝析气藏注水驱油研究

通过建立凝析油最大反凝析速度判别方法,对不同相态凝析气藏凝析油析出速度变化特征进行分析,准确判定了近井地带凝析油的反凝析程度。在此基础上,通过精细裂缝-基质双重介质凝析气藏数值模拟模型,对塔中Ⅰ号气田Ⅱ区洞穴型、缝洞型高—特高含凝析油凝析气藏注水驱油效果进行了研究,分析了凝析油反凝析程度、水侵模式、裂缝物性及发育程度、裂缝与基质耦合程度和注水速度对气藏储层系统注水驱油效果的影响。研究表明,反凝析程度严重且注入水可形成强能量次生边底水的凝析气藏,具有强油水置换能力,适合注水驱油开发,注水驱油机理分析与现场先导试验结果一致。研究结果为塔中裂缝性双重介质储层高—特高含凝析油凝析气藏中后期增产方案的制订提供了依据。     

孤东浅层气藏相对渗透率伤害影响因素分析

孤东浅层气藏具有厚度薄、胶结疏松、边底水活跃等特点,水侵和出砂等因素对气藏相对渗透率造成不利的影响,致使气井产能和气藏规模递减加快。结合典型井生产动态资料,分析了底水锥进、井筒积液反渗、出砂堵塞及水砂复合等因素对储层渗透性能伤害机理。研究表明：底水锥进、井筒积液反渗等水侵现象的发生,导致近井带气相相对渗透率降低,油压、套压同步下降,气井生产压差增大,渗流阻力增大;气藏产水后,储层中黏土矿物遇淡水极易膨胀和运移, 胶结变差,储层易出砂,堆积并堵塞近井带地层孔喉,造成渗透率降低。该研究成果为制定孤东地区浅层气藏开发技术措施提供了依据,同时为同类型气藏的开发研究提供了借鉴。     

裂缝型底水气藏水侵动态研究

裂缝型底水气藏裂缝较为发育,储层非均质性强,气井普遍产水且形式较为复杂,为明确该类型气藏的水侵规律,准确预测气井的见水时间,以C气田Y层组裂缝型底水气藏为例,根据出水井的水侵特征及裂缝发育情况,总结出产水井的水侵模式,然后采用统计学方法,利用部分油藏地质参数,建立裂缝厚度、单井产量与气井出水时间的非线性关系,绘制裂缝型底水气藏气井产水时间的预测图版,从而预测气井在不同配产下的见水时间。该研究可为该类型气藏的合理开发提供一定的指导。     

普光气田裂缝-孔隙型储层气藏水侵识别标准的建立

本文充分应用普光气田现场生产、监测数据,统计分析气井见水前后压力、流体性质、监测特征曲线的变化及敏感程度,同时通过物质平衡方程推导变换,利用生产指示曲线、无因次压力与采出程度曲线、视地质储量曲线进行气藏水侵识别,建立起普光气田裂缝-孔隙型储层气藏水侵识别标准,现场实践证明效果显著。     

煤层气三孔介质渗透率动态变化规律研究及分析

煤层气开采过程中,由于孔隙压力降低和吸附解吸作用的影响,储层孔隙度和渗透率会发生复杂变化。研究煤层气储层结构特征、赋存机理及渗流规律时,将煤层气储层表征为存在基质微孔、基质孔隙和裂缝孔隙系统的三孔介质。煤层气吸附在基质微孔表面,流体在基质孔隙和裂缝系统中渗流。利用多孔介质弹性力学理论,对煤层气基质孔隙及裂缝系统的孔渗动态变化和影响因素研究分析,在考虑孔隙压缩作用及基质微孔中气体在解吸作用影响下基质孔隙和裂缝系统动态变化,以及基质及裂缝之间的耦合应变特征条件下建立了煤层气基质孔隙及裂缝系统的三孔孔渗动态变化模型。