一种煤层气采收率分析新方法

目前煤层气采收率计算方法较为简单,对采收率影响因素的认识并不系统。为此,提出了一种煤层气采收率分析新方法,并对其进行了验证,该方法可以反映煤层气不同生产阶段采收率的影响因素。煤层气采收率主要受压降波及效率和解吸效率的影响。压降波及效率受井网、井型及压裂等工程因素控制;解吸效率受到气体吸附特征与废弃压力等因素影响,每降低0.1 MPa的废弃压力,可以提高采收率为4.43%。开发初期煤层气的采出程度取决于压降波及效率,提高压降波及效率可以提高煤层气的采气速度;而开发后期,煤层气的采出程度主要由解吸效率控制。提高煤层气压降波及效率的有效方法是采用与煤层地质特征参数所匹配的井网,使井网有效控制煤层,形成体积解吸;负压采气可以进一步降低煤层气藏的废弃压力,从而提高煤层气解吸效率。     

气藏采收率影响因素权重分析

标定气藏采收率对估算气田的开发效益及产能建设规模具有重要意义,而确定影响气藏采收率的因素是准确计算气藏采收率的基础。本文在确定八种主要影响因素(渗透率、废弃井底压力、地层压力系数、打开程度、采气速度、水体大小、垂直水平渗透率比值、含水饱和度)的基础上通过数值模拟分析了各因素对采收率的影响,运用灰色斜率关联度改进模型进行权重排序,并对八种气藏采收率影响因素进行分析。研究结果表明八种影响因素的权重排序为:渗透率、废弃井底压力、地层压力系数、打开程度、采气速度、水体大小、垂直水平渗透率比值、含水饱和度。气藏采收率影响因素权重分析为提高采收率和气藏高效开发提供了理论依据。     

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。     

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中原油田白庙凝析气藏具有埋藏深，构造复杂，储层物性差，凝析油含量高的特点。采用衰竭式开发时，储层压力衰竭较快，当降到露点压力以下时，由于近井地带反凝析液的堵塞作用，凝析气有效渗透率降低，严重损害了凝析气井的产能。若采用循环注气开采，也难以获得经济效益。因此，根据白庙深层低渗透凝析气藏的地质特点，文章提出了以复杂结构井为主导的新型开发模式。数值模拟结果表明：利用复杂结构井开发深层低渗透高含凝析油的凝析气藏，不仅可以提高天然气采收率，同时还能有效控制储层中凝析气的反凝析进程，提高凝析油的最终采收率。     

克拉2气田的储层应力敏感性

克拉2气田是一个异常高压气田，在其开发过程中，储层岩石所承受的有效上覆压力变化大，容易产生变形，引起孔隙度和渗透率变小，这对气田开发产生较大的影响。利用克拉2气田实际岩心，实验分析了其应力敏感性特征，研究预测了气田开发过程中储层物性的变化规律及其影响因素。结果表明：克拉2气田储层孔隙度和渗透率与有效上覆压力均呈幂函数关系，孔隙度变化规律较一致，比孔隙度变化区间小；渗透率的变化较为复杂，岩石初始渗透率越低，随有效压力增大其下降速率越快，相同有效压力下下降的幅度越大。克拉2气田衰竭开采至废弃压力，储层综合物性变化不大，孔隙度绝对值降低0.5%~1.5%，综合渗透率降低18.2%。这些变化对气藏产能的影响不大。     

柴达木盆地涩北气田提高采收率关键技术与发展方向

柴达木盆地涩北气田是国内最为典型的规模最大的多层边水疏松砂岩气藏，气田开发过程中，受出水、出砂影响，采收率偏低，提高采收率工作始终贯穿于该气田开发的全过程，但仍然存在瓶颈问题和不适应性。为此，在系统梳理涩北气田试采、建产、稳产、调整阶段开发技术的基础上，重点分析了影响气藏采收率的关键因素，围绕“层间储量均衡动用、平面边水均衡推进、降低井筒压损与废弃压力”思路，提出了提高采收率的关键技术，并在评价实施效果的基础上，指出了未来提高采收率的技术方向。研究结果表明：(1)影响采收率的因素是储层强敏感性使渗流通道闭塞、边水非均衡指进式侵入、划分单元与开发井网对储量动用控制差、排采与集输工艺不适宜导致气藏废弃压力高等；(2)低丰度剩余气挖潜、人工干预边水侵入、细分加密提高储量动用、积液积砂助排清堵降阻、增压外输是提高采收率主体技术；(3)调补建产、内控外排、砂水同治、三级增压等取得显著效果，持续精细挖潜、精准治水和井网重构、注剂驱替是进一步提高采收率的关键。结论认为，形成的提高采收率关键技术高效支撑了涩北气田实现了年产天然气超过50×10⁸ m³，连续稳...     

考虑压裂影响的低渗气藏高压平面供气机理探讨

采用高低渗区"串联"方法开展了考虑压裂影响的高压(最高为45 MPa)平面非均质供气机理渗流实验,研究了配产、物性、压裂改造等对供气能力的影响,通过建立单井平面非均质渗流数值模型对实验结果进行了论证。结果表明,配产越高,稳产期越短,总采收率越低;生产初期高渗区贡献率从60%左右逐渐降低,高低渗区最终贡献率受各区储量控制;渗透率级差越小,基质渗透率越高,相同配产下采收率越高,低渗区动用程度越高;压裂后近井高渗区压差变小,更有利于提高低渗区压差,高低渗分区采收率和总采收率均提高,储层平均渗透率越低,压裂后采收率提高幅度越大;当渗透率级差大于50倍时,近井高渗"甜点"并不能有效激活远井低渗储层,储层总体采出程度低。本文研究成果对高效开发低渗非均质气藏有重要的生产指导意义。     

低渗致密砂岩气藏提高采收率实验研究

针对我国典型的低渗致密砂岩气藏,通过大量岩心实验和露头剖面精细取心测试分析,研究了应力作用对储层渗透率的影响、储层非均质性以及储层含水饱和度等特征,选用有代表性的岩心,开展了系统的单相气体渗流,含水条件下的气相渗流以及气、水两相渗流实验,分析了低渗致密砂岩储层单相气体渗流形态,含水饱和度变化对气相渗流能力的影响以及气、水两相渗流特征;在此基础上,采用气藏开发物理模拟实验技术,模拟研究了气藏衰竭开采过程中储层渗透率、含水条件、配产与废弃条件、纵向储层渗透率差异、平面非均质(储层砂体间存在阻流带)等多种因素对低渗致密砂岩气藏采收率的影响,根据权重分析对这5类影响因素进行了排序,结果表明储层物性和储层含水饱和度对采收率的影响最大,权重分别占到0.24和0.38,为进一步提高气藏采收率奠定了基础。     

上覆压力对低渗气层物性及供气能力的影响

为了弄清孔、渗变化特征及对储层供气能力的影响,采用静态实验方法(CMS300覆压孔渗测试仪)测试分析了常压和上覆压力50MPa下的岩心孔隙度、渗透率的差异,并采用仿真动态物理模拟实验,模拟气藏定容衰竭开采,对比研究上覆压力为30MPa、50MPa时"近井低渗"和"近井高渗"两种模型的产量、采出程度的差异.研究结果表明:上覆压力对岩心的孔隙度影响较小,对渗透率特别是常压下空气渗透率小于1mD的岩心影响较大,50MPa时的渗透率只有常压的1/10甚至更小,且常压渗透率越低,差异越大.因此,在低渗气藏储层物性评价中,需要考虑原始地层条件下的有效渗透率;同时由于上覆压力增加使储层渗透率降低,导致了储层供气能力和采出程度也受影响,特别是近井渗透率较低的气井,产量和采出程度受影响较大,在制定开发技术对策时需要考虑该因素.     

提高边水气藏采收率的方法研究

气藏开发实践表明，边水气藏的采收率要比定容气藏低得多。如何采取有效的方法提高边水气藏的采收率一直是气藏开发领域的一大难点。为此，从目前边水气藏的采收率普遍较低的现状分析出发，通过对边水气藏气、水两相渗流特征及影响水驱气藏采收率机理的分析发现，气藏的废弃压力和水侵波及系数是控制气藏一次采收率的主要因素。为提高边水驱气藏的采收率，目前传统的做法是控制气藏开采速度、保持气藏能量、尽可能地延长气藏的无水采气期和控制边水的入侵速度，这种开采方式最终造成边水气藏水淹时的废弃压力很高，而采收率较低的局面。由此建立了加快边水气藏开采速度、降低气藏废弃压力、增大水侵体积系数可以有效地提高边水气藏采收率的观点，文章从理论上论证了该思路的可行性，并以实际边水气藏为例进行了计算，计算结果说明了本思路的正确性。     

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。     

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章通过模拟地层上覆压力、地层压力、地层温度和地层原始含水饱和度以及无边、底水定容气藏的弹性气驱降压开采的全模拟试验,对川西蓬莱镇组气藏在废弃压力时的天然气采收率进行了模拟研究,得出如下结论：蓬1和蓬2气藏采收率分别为55％和64％;气藏采收率与渗透率呈正相关关系,水饱和度与孔隙度呈负相关关系;提高气藏在废弃压力时采收率的关键是控制生产压差,避免大量天然气进入尾气生产阶段产出。     

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新场气田J2S2气藏是一个典型的低渗致密气藏，J2s2^2和J2s2^4气层目前是J2S2气藏的主要产层。文章在系统总结该气藏近十年试采特征基础上，采用数值模拟方法，围绕确定J2s2^2和J2s2^4气层合理的生产规模和生产井网，设计了12套模拟方案进行模拟研究。模拟结果表明：气藏的采气速度控制在2．5％左右，能够达到一定的生产规律，可以实现规模开发气藏的目的；井距的大小对稳产时间和采收率影响明显，井距越小，其稳产时间越长，采收率越高；在相同的生产井数和废弃压力下，不同的采气速度可以获得相同的最终采收率。     

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实际气藏的生产特征反映出气体渗流与流体一样存在启动压力现象,而气体的“滑脱效应”似乎与气体的启动压力现象相矛盾,所以极有必要通过试验来研究气体二者现象产生的条件及变化规律。文章利用天然岩心进行了实验室试验,探讨和研究了不同压差条件下的气体流量和渗透率变化规律。研究表明,气体的滑脱效应是有条件的,在更低速条件下,气体的渗透具有启动压力现,并建立了室内统计规律,邓启动压力梯度与岩心的渗透率呈反比,并简单地介绍了利用该规律确定了气藏合理井距的计算方法以及该规律在气井稳定试井解释中的实际应用。气体启动压力规律的存在使气井的无阻流量变小、气藏的废弃压力提高,造成了气藏采收率的降低。利用气藏启动压力规律可更好地指导气藏的开设计和动态分析,为气藏工程研究提供了的研究提供了一种新的理论方法和工龄,具有重要的实用价值。     

榆林气田气井废弃条件的确定

榆林气田是典型的低渗透气田，要准确计算其采收率和可采储量，必需确定气井的废弃条件。传统方法对气井的废弃地层压力进行计算时，由于忽视了开发过程中产能方程的变化，造成计算结果存在一定的误差。根据气井废弃地层压力的相关理论和计算方法，考虑了对气井产能方程影响较大的参数的变化，结合榆林气田气井矿场实际，推导出了适合榆林气田计算气井任意时刻二项式方程系数的公式，进而得到气井废弃时的稳定二项式方程。根据垂直管流法计算得到废弃井底流压，从而得到可靠的气井废弃地层压力，再结合经济评价即可确定气井的废弃产量。实例计算表明，新方法实用、有效，更切合气田实际。     

南海北部天然气水合物藏垂直井网降压开采数值模拟

为了提高南海北部低渗透率、泥质粉砂型天然气水合物（以下简称水合物）储层降压开采的气产量和采收率，基于我国2017年水合物试采W17站位水合物层含有少量游离气且下伏泥层的条件，根据实际试采数据，针对单垂直井和垂直井网两种布井方式，利用TOUGH+HYDRATE软件进行了水合物层降压开采数值模拟，研究了开采井产气/产水特征及开采区温度场、压力场、水合物饱和度场的变化特征，进而分析了渗透率、井间干扰对压力场、温度场及流场变化的影响机制。研究结果表明：①低渗透率泥质粉砂型水合物层在降压开采过程中，水合物的分解使水合物沉积层渗透率增大，从而使气、水产量增加；②在降压开采初始阶段，开采井的气、水产量短时达到峰值后急剧减小，水合物迅速分解、吸热及游离气的涌入使得井筒附近温度降低，而后随着开采时间的延续，气、水渗流阻力增加，压降传播速率降低，水合物分解气产量和井口气产量不断降低，水产量则缓慢上升；③水合物的分解由压降和周边流体渗流、传热联合控制，井筒附近及水合物层上下界面处的水合物优先分解，井口产出的天然气有较大部分来自于周边水合物层中的游离气和孔隙水溶解气；④采用垂直井网进行水合物开采，每口井的控制面积减少，单井的产气/产水速率及累计产气/产水量均明显低于单垂直井，但垂直井网开采总的气产量更大、水合物采收率更高；⑤井距决定了每口井的控制面积和最终累计产气量，井间压降叠加效应加速了水合物的分解，井间区域的压力及温度显著低于单井，但井间对称流场的干扰会阻碍气液流动，在井间中心区域将形成“静止区”。结论认为，多井联合开采可以提高井场总的气产量，但需要根据钻井成本、水合物层渗透率、预计生产周期、井场总气产量和水合物采收率等指标来综合确定合理井距。     

考虑介质变形的低渗透气藏数值模拟研究

在室内实验得到的孔隙度变化率和渗透率变化率随有效压力变化规律的基础上，建立了考虑介质变形的低渗透气藏数值模拟模型，并采用IMPES方法进行了求解。研究结果表明，无论是否考虑介质变形，随着稳产期产能的增加，稳产期缩短，稳产期采出程度降低；但考虑介质变形与否对模拟结果有较大影响，当考虑介质变形时，井底流压下降较快，稳产期相对更短，稳产结束时的采出程度也更低。因此，对于变形介质气藏，气井的配产不能太大，否则将严重影响稳产期采出程度。     

多层透镜状致密砂岩气田井网优化技术对策

苏里格致密砂岩气田储层物性差、垂向上发育多层透镜状有效砂体、规模小、非均质性强,现有井网对储层控制不足,采收率偏低。井网优化调整是致密气提高储量动用程度及采收率的最有效手段之一。根据储层结构及气井生产开发效果,将气田可效益动用储层划分为3种类型,分别对应储量丰度为：>1.8×10⁸ m³/km²、（1.3~1.8）×10⁸ m³/km²、（1.0~1.3）×10⁸ m³/km²。基于不同储层条件下的密井网试验区实际生产数据,结合储层规模分析和气井泄气范围评价,兼顾开发效益和提高采收率,从采收率增幅拐点、区块整体有效、新井能够自保等方面开展适宜井网密度综合分析,明确了3类储层的适宜井网密度分别为3口/km²、4口/km²、4口/km²。苏里格致密砂岩气田剩余可动储量1.23×10¹² m³,新的差异化布井方式相比于600 m×800 m井网,可多钻井1.2万口,多建产能450×10⁸ m³,累计多产气2 000×10⁸ m³,可将采收率由32%提升至48.5%。     

低渗透油藏井网优化技术研究——以河135断块区为例

低渗透油藏受特殊的成藏条件、沉积环境影响,具有孔隙结构复杂、孔喉半径细小,油藏渗透率低,一般小于50×10-3μm2;储层非均质严重,平面渗透率级差最高达几百个数量级;驱替压力大、存在一定的启动压力;天然裂缝发育且存在人工裂缝等特点;因此,在不同渗透率级差下,如何建立起有效的驱替半径,建立合理、经济的井网密度,对提高低渗油藏水驱油效率及采收率,提高低渗透油藏的开发水平具有十分重要的意义。以低渗透油藏河135断块区为例,通过系统地对河135断块区储层非均质、裂缝进行研究,建立储层非均质—裂缝模型,在地质研究的基础上,针对不同渗透率级别、不同沉积相带,确定了不同的技术极限井距及经济合理井距,并考虑裂缝推出了适合的井网形式。     

川东石炭系气藏合理开发井网分析及探讨

在川东地区的石炭系气藏，以福成寨、张家场等为代表的老气田开发效果较好，各生产井配产合理，全气藏始终维持均衡开采，未明显引发边水的快速推进，动态储量逐步增大，气井稳产时间延长，开采效益很好；而以云和寨、双家坝等为代表的新气田，因生产井网较稀、井距较大，气井控制全气藏的难度较大，而单井配产又高，气井在投产2～5 ａ后就易引发严重的压降漏斗，导致气井提前产水，并使部分含气区的储量被水淹或分割而无法动用，气藏稳产期缩短，难以达到开发预测水平，开发效益变差。文章通过总结川东地区石炭系气藏20多年的开发经验，对气田的地质模式、井网分布、气井生产过程的综合对比，认为合理的生产井网密度对中-低渗非均质性气藏是非常重要的，是确保气藏开发指标如期实现、提高气藏最终采收率和整体开发效益的关键因素。中-低渗非均质性气藏的合理井网密度为3.0 km²/口左右，单井控制的储量（5.0～10.0）×10⁸ m³，采气速度控制在3.0%～4.0%。