高温高压气藏衰竭开发气水相渗变化规律探讨北大核心CSCD

气水相渗曲线一般在常温常压下利用非稳态气驱水实验获得,所得实验结果难以表征高温高压气藏衰竭开发过程中气水两相渗流变化规律。设计了不同温压条件、驱替方式、有效应力下气水相渗实验,结果表明,与地面条件相比,地层高温高压条件下水气黏度比、界面张力均降低,气驱水可使束缚水饱和度降低8%~13%,两相共渗区增加8%~15%;水驱气实验较气驱水实验相渗曲线整体偏左,分析认为高温高压水驱气实验能真实模拟实际气藏衰竭开发过程,结果更具代表性;不同有效应力下水驱气相渗实验,由于应力敏感的存在,相渗曲线整体下移,驱替效率降低约3.5%。在此基础上,统计分析了相渗曲线特征值及其形态参数变化规律,建立了衰竭开发过程气水相渗变化图版。本文研究成果可以应用到数值模拟中,指导高温高压气藏合理开发。     

高温高压致密砂岩储集层气水相渗曲线测试方法

致密气气水相渗曲线一般在常温常压下应用非稳态气水相渗测试方法通过实验测得,所得结果与高温高压下气水相渗曲线相差很大。采用常规标准方法,用氮气和地层水测试3块岩心在常温常压下的气驱水相渗曲线,之后将3块岩心按照实验流程处理,采用自研全直径渗流装置(200℃,200 MPa)对这3块岩心在地层条件下(温度160℃,116 MPa)进行气驱水相渗曲线测试。结果表明,高温高压相渗曲线具有更大的两相共渗区,且束缚水饱和度更低;在相同含气饱和度下,高温高压气相相对渗透率比常温常压的高,说明地层条件下致密气气水两相的渗流能力更强,实际束缚水含量更低。高温高压下,气水黏度比、密度比以及界面张力更低,气驱水波及效率更高。图2表2参10     

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。     

高温高压气藏衰竭开发气水相渗变化规律探讨

气水相渗曲线一般在常温常压下利用非稳态气驱水实验获得,所得实验结果难以表征高温高压气藏衰竭开发过程中气水两相渗流变化规律。设计了不同温压条件、驱替方式、有效应力下气水相渗实验,结果表明,与地面条件相比,地层高温高压条件下水气黏度比、界面张力均降低,气驱水可使束缚水饱和度降低8%～13%,两相共渗区增加8%～15%;水驱气实验较气驱水实验相渗曲线整体偏左,分析认为高温高压水驱气实验能真实模拟实际气藏衰竭开发过程,结果更具代表性;不同有效应力下水驱气相渗实验,由于应力敏感的存在,相渗曲线整体下移,驱替效率降低约3.5%。在此基础上,统计分析了相渗曲线特征值及其形态参数变化规律,建立了衰竭开发过程气水相渗变化图版。本文研究成果可以应用到数值模拟中,指导高温高压气藏合理开发。     

利用相渗曲线研究低渗气藏水锁效应的新方法

低渗气藏砂岩孔喉半径小、毛细管压力大，施工过程中工作液容易吸入储集层，近井地层含水饱和度明显升高，天然气的流动能力明显降低，形成水锁效应。通过开展气水两相渗流实验，模拟气井生产时含水饱和度下降至束缚水饱和度的过程，提出了利用相渗曲线研究低渗气藏水锁效应的新方法。     

一种新的高温高压气藏二项式产能方程——考虑产束缚水、应力敏感及非稳态压力校正

南海西部海域部分高温高压气藏探井产能测试过程中,出现气水同出,压力恢复慢等现象,利用传统分析方法得到的二项式产能方程斜率为负,难以准确评价气藏产能,制约了该类气藏后续产能建设。本文根据南海西部高温高压气藏测试情况,考虑了产束缚水条件下气水两相渗流对产能的影响,并引入考虑应力敏感的物质平衡方程来进行测试期间非稳态压力校正,建立了高温高压气藏产束缚水条件下考虑非稳态压力校正及应力敏感的二项式产能方程,利用该方法可以反算出不产水时的储层真实产能,以此来进行高温高压气藏产能的正确评价,开发实践表明,本文建立的产能评价方法可靠,并有力推动了南海西部海域部分高温高压气藏开发。     

可动水对储层应力敏感性影响的实验研究

针对存在可动水条件下气水两相渗流测定时压力难以达到稳态、测试周期长的问题,提出了一种高温高压气水两相渗流条件下应力敏感性实验评价方法,通过引入电容法液体计量计控制岩心含水饱和度、蠕动泵调节气水循环流动获取应力敏感性数据,进而分析可动水对储层应力敏感性的影响,摆脱了单一调整入口端气水比例和回压阀联合控制的测试局限,丰富了气水两相渗流过程可动水控制技术。研究结果表明:可动水条件下的储层应力敏感性远强于干岩心和束缚水饱和度下的应力敏感性,随着岩心含水饱和度的不断增加,储层应力敏感性不断增强;岩心物性越好,可动水对应力敏感性的影响越小;建立了考虑应力敏感性的可动水条件下产能模型,发现储层含水饱和度越高,应力敏感性对气井产能的影响越大。研究结果对含水气藏渗流机理及产能评价具有重要的指导意义。     

溶解作用对低渗油藏CO_2驱两相相渗的影响

运用PVT分析仪分别测定了不同压力条件下CO_2在油水中的溶解度,并测定了溶解CO_2后油水性质的变化。采用非稳态相渗实验方法,分别进行了饱和CO_2前后的油水、油气、气水相对渗透率测定实验,明确了CO_2溶解作用对相对渗透率的影响规律。结果表明:油藏条件下,CO_2在原油中的溶解度约为地层水中的7倍。CO_2溶解作用使得原油黏度急剧降低,水相黏度略微增大,原油体积膨胀系数显著增大,而水相体积膨胀系数基本不变。溶解CO_2后,油水性质的变化,使得油水相渗曲线向右偏移,油相相渗提高;CO_2溶解于原油后,使得油气相渗曲线与水相相渗均有不同程度的提升;地层水溶解CO_2后气水相渗曲线变化不大。     

火山岩气藏高含CO2天然气气水两相渗流特征

目前,国内外对火山岩高含CO2天然气藏的认识和研究都不是很深入.研究从非稳态气驱水实验和水驱气实验出发,得出了这类火山岩气藏的气驱水和水驱气相对渗透率曲线,对比了不同温度、不同渗出压力以及不同CO2气含量情况下的气水相对渗透率曲线,分析了这些因素对气水两相渗流的影响,总结了气水两相渗流特征及渗流机理.实验结果表明,所有岩心不同实验条件下所得的相渗曲线遵循相同的规律,束缚水饱和度较大,两相渗流区较窄;残余水条件下的气相相对渗透率不高;岩心绝对渗透率都比较低,但在高含水饱和度下,气相仍具有一定的渗流能力.另外,高湿、高压及高CO2含量对气驱水是有利的;水驱气实验还表明相渗曲线呈吸吮形,这对水驱气带来了有利条件.     

应用毛管压力与相渗曲线研究复杂碳酸盐岩储层生产能力——以土库曼阿姆河右岸M区块气田为例

土库曼阿姆河右岸M区块气田储层非均质性强、气水过渡带长、气水关系复杂,常规测井解释对识别流体界面、气水过渡带难度较大且具有较大的不确定性.针对这些困难,通过毛管压力曲线形态及退汞效率对不同孔隙级别下的储层进行评价分类和有效性分析,得出储层有效孔隙度下限为3.5%,与实际测试结果匹配良好.综合毛管压力曲线、相渗曲线研究了气藏高度和气水分布特征,确定纯气产层的最低闭合高度应达到75 m,气藏气水过渡带较厚约为50m,结合相渗曲线等渗点得出气水过渡带上部26 m左右为经济效益产层.     

含气活油高凝油相渗曲线测定及特征

目前,油水相渗曲线测量实验中普遍采用脱气原油作为实验用油,无法模拟实际储层中原油含气,设计实验使用含气高凝油,通过在恒温箱中利用高压活油瓶进行转样来保持原油高温高压条件和原始含气量,利用非稳态法测量得到含气活油高凝油相对渗透率曲线,并对曲线的特征规律及其影响因素进行研究。结果表明:含气活油相渗曲线与脱气原油相比,油相相对渗透率较高,水相相对渗透率较低,残余油饱和度降低,水驱油效率增加,含水上升变慢;随着实验温度降低,油相相对渗透率降低,水相相对渗透率提高,残余油饱和度显著升高,含水上升快,驱油效率降低;储层渗透率在高温条件下对相渗曲线特征影响较小,但在析蜡温度以下时,低渗储层的残余油饱和度与束缚水饱和度都要明显高于高渗储层,水驱油效果较差,该研究实现了对高凝油油藏相渗曲线的精准刻画。     

用油水相对渗透率确定低电阻油层产液性质

进行高温高压条件下的岩电实验，建立含水饱和度模型以及用孔隙度和泥质含量求取束缚水饱和度的模型；对岩样油水相对渗透率实测结果进行多元非线性回归，建立油水相对渗透率计算公式；用油水相对渗透率确定低电阻油气层的产液性质。H油田油层电阻率低的主要原因是束缚水含量高、地层水矿化度高，计算这类低电阻油层含水饱和度时应使用高温高压岩电实验结果，用油水相对渗透率能较好地识别低电阻油层、划分油水界面。图5参9     

致密气储层流体赋存与气水共渗规律实验

致密气储层气水关系复杂，气井产能会随着气井见水而迅速降低。为明确致密气储层流体赋存与气水共渗规律，以定北区块和大牛地区块致密气储层为研究对象，采用渗吸、离心、核磁共振和气水驱替等实验方法，研究压裂过程中流体含量变化、动态分布以及生产过程中气水两相共渗规律。结果表明：在压裂过程中，致密气储层岩心对压裂液的自发渗吸先快后慢，流体先进入较小孔隙中，流体分布随渗吸时间增大而更加集中。在返排过程中，较大孔隙中的流体在返排时优先排出，存在可动流体向束缚流体的转变。同时还分析了储层物性参数与流体赋存的关系，渗吸量、返排率与岩石物性存在正相关关系。定北区块气水相渗曲线束缚水饱和度大，共渗区小，在生产过程中储层内气水两相干扰严重，见水后气相相对渗透率迅速降低。     

低渗透高含水砂岩气藏产能评价

针对目前低渗透气藏气水同产井产能评价时遇到的问题,依据渗流力学中气水两相不稳定渗流的基本方程,采用气藏工程方法和改进的修正等时试井方法及热力学原理,并考虑井下油嘴节流及气体高速非达西和滑脱效应的影响,提出了低渗透高含水气藏的产能评价方法。该方法在理论推导的基础上,对气水两相广义拟压力和修正等时试井方法进行了改进,最后结合井下油嘴节流原理和气体通过油嘴时的滑脱效应方程,利用热力学方法和数值分析方法,求出气水同产井的产气能力及最大携液流量。根据模拟井数据,分别用传统产能评价方法和上述方法进行了计算,计算结果表明：传统方法的计算值偏高,而上方法的计算结果比较符合实际。这为低渗透高含水气藏下入井下节流器的气井的产能评价提供了新的思路。     

高温、低界面张力体系下油水相对渗透率研究

根据实验结果，建立了高温、低界面张力作用下油水相对渗透率经验模型，模型中的参数是温度，界面张力的显函数。根据该模型讨论了温度、界面张力对残余油饱和度、束缚水饱和度及相对渗透率的影响，并将计算结果与实验结果进行了对比。结果表明，该模型可以较好地反映相对渗透率在高温、低界面张力下的变化规律。     

苏里格低渗致密气藏阈压效应

低渗致密气藏孔吼细小,束缚水饱和度普遍较高,气-水关系复杂,存在阈压效应。采用苏里格低渗致密储层的岩样,开展了低渗致密气藏阈压效应的研究。实验采用气泡法与压差流量法相结合测试并研究了阈压梯度及其引起的气体非线性渗流特征。通过核磁共振和恒速压汞实验测试了赋存水的分布规律和岩样孔喉结 构,分析了阈压效应产生的机理及其影响因素。实验结果表明可动水和孔喉特征是影响阈压效应的主要因素,可动水比例越高、孔喉越致密,阈压梯度越大,阈压效应越强。并得出了通过气藏的绝对渗透率和含水饱和度定量表征苏里格低渗致密气藏阈压梯度的公式,进一步建立了通过渗透率和含水饱和度预测存在阈压效应的气井产能数学模型。IPR曲线表明,阈压效应会降低气藏的储量动用程度,导致一定的产能损失,因此减少气藏含水饱和度是提高开发效果的有效途径。     

砂岩气藏岩石孔喉结构及渗流特征

以多孔介质中气水两相渗流理论为基础,选择了四川须家河组气藏岩心,其渗透率在(0.002~70.28)×10-3μm2之间,分别开展了高压压汞、气水相渗以及气藏衰竭开采物理模拟实验研究,从岩石孔喉结构、受力特征以及气水两相渗流特征3方面对比分析了致密与中高渗砂岩气藏特征的差异。采用孔喉类型及数量比例、平均孔喉半径、孔喉中值半径3项参数对不同渗透率砂岩孔喉结构特征进行了精细描述,对比分析了低渗致密与常规及高渗砂岩孔喉结构特征差异;采用排驱压力、沿程阻力量化评价了气、水在不同渗透率砂岩中渗流时的受力情况,对比分析了孔喉结构对致密与常规砂岩产能的影响;建立了气相渗流能力与含水饱和度关系图版,对比分析了含水饱和度大小对不同渗透率岩心气相渗流能力的影响。研究成果将为气藏储层微观建模以及气、水渗流机理研究提供一定的参考依据。     

沁水盆地南部高阶煤气水相对渗透特征

文中通过对比分析核磁共振T2谱分布和基于非稳态法气水相对渗透率测试,研究了沁水盆地高阶煤样的孔隙结构及气水两相渗流特征。结果表明:研究煤样以贫煤、无烟煤为主,其核磁共振T2谱分别对应单峰和双峰2种分布形态;贫煤以微孔和超微孔为主,无烟煤以小孔为主,含部分微孔和超微孔;煤中微孔和超微孔之间的连通性较好,而小孔与微孔和超微孔之间的连通性很差,导致无烟煤中束缚水饱和度很高,有效孔隙度较低;煤体的渗流特征受煤中孔径分布和孔隙连通性的双重影响,孔隙度越大,大孔径孔隙越发育且孔隙连通性越好,则煤体两相共渗区越宽,煤体渗流能力越好。研究煤样相渗特征表现为残余水饱和度高、残余水条件下气相相对渗透率低、气水两相共渗区间窄等特点,揭示了研究区煤层气开发面临着解吸与渗流瓶颈问题。