低渗气藏启动压力梯度实验研究及分析

低渗砂岩具有低孔、低渗特征,气体渗流过程存在启动压力梯度。目前,低渗储层启动压力梯度测定方法尚不统一,且定量描述方面研究较为欠缺。采用渗流法和气泡法各对一组低渗岩心进行了启动压力梯度测试,并对测试结果进行了对比分析。运用多元回归方法,提出了一种考虑多因素的启动压力梯度预测模型。利用预测模型建立了某低渗区块启动压力梯度经验公式,并通过另一组岩心实测值进行了公式验证。结果表明:启动压力梯度分别与岩心渗透率和含水饱和度呈幂函数关系,其值随渗透率的增加而减小,随含水饱和度的增加而增加;气泡法启动压力梯度测试值较渗流法测试值大,且差值随渗透率的增加而减小,随含水饱和度的增加而增加;含水饱和度对气泡法测试结果影响更为明显;提出的模型预测精度较高,对启动压力梯度定量描述具有一定的参考价值。     

三项式产能方程中启动压力梯度影响因素分析

在计算低渗透气藏的产能时,如果不考虑启动压力梯度将导致计算结果偏差较大。启动压力梯度受众多因素的影响,为了明确影响因素的主次关系并据此得到较为准确的产能计算结果,特进行三项式产能方程中启动压力梯度影响因素分析。通过正交实验,分析了地层孔隙度、渗透率、地层岩石黏土含量、地层岩石天然裂缝发育程度及气体黏度等因素对三项式产能方程中启动压力梯度的影响。结果表明：随着天然裂缝密度的增加启动压力梯度呈降低趋势;启动压力梯度随着地层黏土含量的增加呈迅速上升趋势;启动压力梯度随着地层孔隙度的增加呈递减趋势;气体黏度对启动压力梯度的影响不具有规律性;启动压力梯度随储层渗透率增加呈递减的趋势。以长岭气田下白垩统登娄库组致密砂岩气藏为例,其启动压力梯度影响因素顺序为：黏土含量、孔隙度、渗透率、天然裂缝密度、气体黏度。该结果为分析低渗透气藏启动压力提供了一种有效手段。     

非线性渗流下低渗气藏压裂井产能评价

气体渗流受启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等多个因素影响,以前的研究没有综合考虑以上因素。针对低渗气藏渗流特征,根据气井压裂后气体渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,建立了综合考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等因素的低渗气藏有限导流垂直裂缝井产能预测模型,并利用该模型分析了启动压力梯度、滑脱效应、渗透率变形系数、地层污染等对低渗气藏压裂井产能的影响。研究表明:随着启动压力梯度和应力敏感的增大,气井产能呈近线性下降趋势,其中应力敏感的影响程度更大;随滑脱效应的增大,气井产能呈近线性上升趋势;在低渗气藏压裂参数设计中,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力更重要,一定裂缝长度下存在一个最佳的裂缝导流能力;污染带半径增大和污染带渗透率降低都可使气井产能下降,下降幅度随着污染带半径增大和污染带渗透率降低而增大。      

致密低渗透气藏有效供气半径的确定

为研究启动压力梯度对致密低渗气藏气井有效供气半径的影响,通过实验得出了苏里格气田苏6井区有效渗透率与启动压力梯度的关系;结合气体稳定渗流理论,推导出有效供气半径的计算公式,得到了不同渗透率和启动压力梯度及一定井底压力下有效供气半径的理论图版。实例计算表明,相同配产量下启动压力梯度对有效供气半径的影响比较明显。     

低渗气藏启动压力梯度研究与分析

在低渗透气藏中,气体渗流是否存在启动压力梯度以及启动压力梯度存在条件一直是石油工作者研究和争论的焦点之一。通过一系列实验,研究了低渗透气藏中气体渗流存在启动压力梯度的条件,获得了气藏有效渗透率大于0.1×10-3μm2或束缚水饱和度低于20%时,不存在启动压力梯度;并定量化了启动压力梯度与束缚水饱和度之间的关系。     

低渗致密气藏产能预测方法

与常规气藏相比,低渗致密气藏具有低孔、低渗、含水饱和度高等特点,其产能评价方法与常规气藏有很大不同。影响低渗气井产能的因素主要有启动压力梯度、应力敏感性和滑脱效应。文中针对低渗致密气藏的渗流特点,推导了考虑启动压力梯度、应力敏感性、滑脱效应的气井产能方程,只需对该产能方程两端求极限,即可得到其他形式的产能方程;结合具体实例,对产能测试资料进行分析,结果表明,所推导的低渗致密气藏产能方程及产能测试资料处理方法准确可靠,可广泛应用于低渗致密气藏的产能评价。     

考虑非达西效应的低渗气藏水平裂缝井产能特征研究

针对低渗气藏经压裂后形成水平裂缝,考虑地层条件下的气体PVT参数变化,基于稳定流理论,推导出气井压裂后产生水平裂缝条件下,推导建立了考虑启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感共同影响下低渗气藏有限导流水平裂缝井产能预测模型,通过实例分析各因素对产能产能特征的影响。研究结果表明:启动压力梯度和应力敏感使气井产能下降,且启动压力梯度和应力敏感系数越大,气井产能下降幅度越大,而滑脱效应使气井产能增大,且滑脱因子越大,气井产能增加幅度越大;在高流压阶段,启动压力梯度对气井产能影响显著,而在低流压阶段,对气井产能影响更大;气井产能随裂缝半长的增加而增加,而增加幅度随裂缝半长的增加而减小,且在一定裂缝长度下,裂缝导流能力存在一个最佳值。     

非线性渗流低渗气藏压裂井的产能方程

大量研究表明,气体渗流特征受到启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感等因素影响,针对低渗气藏特征,基于椭圆流模型,根据稳态流理论,引入新的拟压力形式,推导建立了低渗气藏有限导流能力垂直裂缝井产能预测方程。结果表明：启动压力梯度和应力敏感使气井产能下降,随着启动压力梯度和应力敏感系数增大,气井产能不断降低,而滑脱效应使气井产能增大,随着滑脱因子增大,气井产能不断增加;低渗气藏压裂设计中,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力更重要,且一定裂缝长度下,存在一个最佳的裂缝导流能力。通过实例计算说明推导的产能预测方程具有可靠性。     

低渗气藏非达西渗流特征及其影响因素

低渗气藏具有强非均质性、低孔、低渗等特点。本文主要针对低渗气藏渗流影响因素进行了分析,分析表明气体在低渗气藏中的渗流受滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感、水锁效应及含水饱和度等因素的共同影响。     

低渗气藏压裂气井稳态产能计算新方法

低渗气藏在我国天然气勘探开发中占有较大的比重。由于低渗气藏具有低渗、低孔的特点,使得这类气藏难以直接获得商业开发,必须通过储层压裂改造才能经济有效开发。大量实验研究表明,在低渗气藏生产中存在着启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感和高速非达西流,目前关于低渗压裂气井的产能研究中,大多只考虑了单一因素的影响,综合考虑多种因素的研究相对较少。根据气井压裂后流体渗流规律的变化,利用气藏渗流理论,建立了综合考虑启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感和高速非达西流的压裂气井稳态产能计算方法,应用新产能计算方法对某低渗气藏进行了实例分析,证明了新方法的可靠性。研究结果表明:启动压力梯度和应力敏感会使气井的产能越低,应力敏感的影响更大;在低压阶段,滑脱效应会使得气井产能有小幅度增加;对低渗致密气藏,要注意控制生产压差,保持适度稳产。     

大庆特低渗砂岩单相水启动压力梯度实验研究

实验选取4块大庆低渗透砂岩岩心,渗透率分布0.1～110-3μm2,利用毛细管平衡法研究了岩样的非达西渗流过程。本实验周期长达3个月,精确度高,实验结果表明:低渗砂岩岩样存在启动压力梯度,流量-压力梯度曲线呈上凹变化,且随着气测渗透率的降低,曲线逐渐右移;流度越大,启动压力梯度越小,同时通过建立低渗岩样的启动压力梯度和流度的双对数坐标曲线,回归得到了启动压力梯度和流度的关系;实验后期表现出异常的渗吸现象,通过计算渗吸量与孔隙体积的比值(即渗吸度),得到平均渗吸度在13%左右,这对于提高低渗油藏的采收率有着重要意义。     

低渗透气藏拟稳态三项式产能方程及应用

低渗透气藏具有常规气藏不具备的诸多特征,其低孔低渗、非均质性强和含水饱和度高等导致了气体渗流类似液体渗流的“启动压力梯度效应”显著,用常规二项式渗流方程难以描述气体在低渗透气藏中的真实渗流特征,用常规的二项式产能方程不能分析低渗透气藏气井的产能。因此,在常规二项式渗流方程中添加了启动压力梯度项,并结合气井在正常生产期内的生产状态,建立了考虑启动压力梯度的拟稳态三项式产能方程,给出了低渗透气藏气井无阻流量的计算公式,为低渗透气藏气井合理产量的确定提供了理论依据。     

致密砂岩气藏阈压梯度对采收率的影响

致密砂岩气藏具有低孔、低渗、高含水等储层特征,致密储层中孔隙水的存在使得气体在渗流过程中产生了存在阈压梯度的非达西渗流,从而减小了单井控制储量降低了气藏采收率。通过对苏里格气田岩样采用气泡法与压差流量法相结合的实验方法,得出致密砂岩气藏具有储层渗透率越低、含水饱和度越高,阈压梯度越大,非达西渗流特征越显著的渗流规律,并根据实验结果建立了阈压梯度与渗透率、含水饱和度的关系式。所得关系式结合稳态产能方程计算表明阈压梯度与气藏采收率呈正线性相关关系,且储层渗透率是致密砂岩气藏采收率的最主要影响因素,当储层渗透率低于0.02×10^-3μm²、阈压梯度大于0.1MPa/m时,会造成储层中的绝大多数流体无法被动用;含水饱和度也是致密砂岩气藏采收率的影响因素,当含水饱和度高于临界含水饱和度值时,采收率会随着含水饱和度的升高急剧下降,所得实验结果与数学模型能够正确地反映致密砂岩气藏的渗流机理和开发动态。     

稠油油藏启动压力梯度实验

国内外对稠油油藏启动压力梯度主要进行了理论研究,实验研究很少,且多采用管流模型,较少考虑黏度对启对压力梯度的影响,这与稠油在真实岩心或油层中流动状态相差很大。根据稠油油藏渗流特点,设计了合理确定稠油启动压力梯度的实验测试方法,并利用克拉玛依油田天然岩心,研究了存在束缚水情况下稠油油藏的启动压力梯度和流速与压力梯度关系;通过对实验数据回归,得到了启动压力梯度、流速—压力梯度曲线参数与岩石气测渗透率、流体黏度关系的经验公式。实验结果表明,原油黏度对稠油油藏启动压力梯度的影响大于储集层物性的影响;将研究结果应用于稠油油藏,给出了根据启动压力梯度确定极限泄油半径和合理井距的理论计算方法,为稠油油藏的合理开发提供了较可靠的依据。     

考虑启动压力梯度的低渗底水气藏见水时间预测

由于存在启动压力梯度,低渗透底水气藏中的水锥动态不同于常规底水气藏,因而利用常规预测公式计算气井见水时间,其计算结果肯定与真实情况有偏差。建立了底水气藏的水锥过程模型:气井钻开部分气层,射孔段为平面径向流,射孔段以下为平面径向流和半球面向心流的组合。依照该模型,假设储层水平、均质、等厚且具有各向同性,水以活塞方式驱气,气、水的密度和黏度均为常数,气水界面内外的压力梯度相同,忽略重力和毛管力。在此假设条件下,推导出了考虑启动压力梯度的低渗透底水气藏气井见水时间预测公式。将该公式与Sobocinski-Cornelius方法进行了实例计算对比,发现该公式计算的见水时间更接近于实测值;且利用推导出的预测公式计算的见水时间随着启动压力梯度的增加不断缩短,这符合定产量生产条件下,启动压力梯度越大则井底压力越小,底水与井底之间的压差越大,从而更容易发生底水锥进的实际情况。      

考虑压敏效应的变启动压力梯度试验研究

低渗透变形介质油藏中流体渗流不服从达西定律,存在启动压力以及较强的压敏效应,压敏效应会对启动压力梯度产生影响。采用模拟地层水驱替存在较强压敏效应的天然岩心,测得了有效应力变化对孔隙度和渗透率的影响和单相水驱时的启动压力梯度,获得了不同有效应力作用下的孔隙度和渗透率及不同渗透率岩心所对应的启动压力梯度。采用最小二乘法对试验数据进行回归,得到了孔隙度和渗透率随有效应力变化的模型、启动压力梯度随渗透率变化的模型及考虑压敏效应的启动压力梯度数学模型,提出了变启动压力梯度的概念。研究表明,低渗透变形介质油藏的启动压力梯度随有效应力的增大而增大;在生产过程中应选择合理的生产压差和注水时机,保持合理的地层压力,防止启动压力梯度增大对产量造成影响。      

考虑启动压力梯度的低渗透气藏压裂井产能分析

低渗透气藏中的多数井自然产能都很低,需要进行压裂改造后才具有生产能力。同时,气体在该类气藏中的渗流一般为存在启动压力梯度影响的非达西渗流。为此,根据保角变换原理,将带垂直裂缝的气井渗流问题,转化为易于求解的单向渗流问题;然后基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑低渗透气藏中启动压力梯度存在的影响,推导得到了低渗透气藏中垂直裂缝井的产能计算公式;在此基础上,绘制分析了理论产能曲线,并用现场实例进行了验证。结果表明:启动压力梯度会影响低渗透气藏压裂井产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度的增加而降低。该方法简单实用,便于现场应用。     

低渗透应力敏感气藏压裂井产能分析

应用保角变换原理,将平面垂直裂缝气井的渗流问题转化为易于求解的一维带状渗流问题。基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑启动压力梯度和渗透率应力敏感性的影响,推导得到低渗透应力敏感气藏中垂直裂缝井的产能公式,并简化得到低压、高压条件下的产量公式。用现场数据对公式进行验证,并绘制分析了理论产能曲线。结果表明:启动压力梯度和应力敏感性会影响压裂井的产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度或者应力敏感性的增加而降低;当气井高产时,必须考虑非达西渗流效应。     

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。     

非线性渗流对异常高压气藏产能的影响

异常高压低渗透气藏的开发过程除受到应力敏感效应的影响外,还受到启动压力梯度的影响。针对 这种气藏的特殊渗流特征,推导了考虑应力敏感效应、启动压力梯度和同时考虑二者的渗流微分方程,并 以某异常高压低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对异常高压低渗透气藏产能的影 响。研究结果表明,应力敏感效应和启动压力梯度对异常高压低渗透气藏的开发效果有显著影响,考虑应 力敏感效应和启动压力梯度的异常高压低渗透气藏渗流微分方程对研究此类气藏的渗流特征具有一定 的指导意义。