深层火山岩油气藏滑脱效应及启动压力梯度研究

以不同深层火山岩气藏岩心渗流特征实验为基础,在不同温度、不同气体的情况下,测定压力平方差与流量的关系。实验表明,深层火山岩气藏气体渗流存在滑脱效应和启动压力梯度现象;气体的滑脱效应与气体的性质有关,气体的分子质量越小,滑脱效应越严重;测定了不同岩心类型的气体启动压力梯度值,认为岩心的渗透率大小、温度以及气体的性质是影响气体启动压力梯度值的主要因素。     

一种新型气井产能方程的研究

针对气体在地层压力较高或低渗透率气藏中渗流时表现出显著的渗透率应力敏感性,以及气藏渗流时受到启动压力梯度和滑脱效应影响的问题,从气藏非达西渗流方程出发,建立了考虑启动压力梯度、滑脱效应和渗透率应力敏感气井产能方程,介绍了该方程系数的计算方法,并通过某气藏实例分析讨论了启动压力梯度、滑脱效应、渗透率应力敏感三因素分别对气井产能计算的影响。研究结果表明:考虑渗透率应力敏感、启动压力梯度后,气井产量表现为减小趋势,且启动压力梯度对产能的影响小于渗透率应力敏感的影响;考虑滑脱效应后,气井产量表现为增大趋势;综合考虑启动压力梯度、渗透率应力敏感和滑脱效应预测的气井绝对无阻流量值,比渗透率为常数且不存在启动压力梯度时预测的结果低。该研究对深入了解应力敏感气藏的产能及预测其开发动态具有一定的实际意义。     

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。      

基于启动压力梯度与应力敏感的致密气藏多层多级渗流模型

致密砂岩气藏具有储层物性差、非均质性强、渗流规律复杂以及开发难度大的特征,因此基于非均质层多级渗流实验,建立多层多级渗流模型,弄清各层渗流规律对该类气藏气井合理压裂设计与压力保持至关重要。首先,进行了滑脱效应、启动压力梯度以及应力敏感3类实验,实验结果表明:储层有效渗透率介于(0.01~1.0)×10-3μm2之间,当气藏压力高于10MPa时,滑脱效应对生产影响程度在3%以内,可忽略;致密气藏单相气体渗流不存在启动压力梯度现象,而两相渗流则存在;对于高含水饱和度储层,为气水两相渗流,由于毛管力作用,宏观表现为启动压力现象;与基质岩心相比,微裂缝岩心的渗透率应力敏感性更强,应力敏感滞后程度也更强。然后,考虑启动压力梯度与应力敏感效应,建立了多层多级渗流模型。最后,利用无因次拟压力和无因次时间的关系曲线进行了模型参数敏感性分析。研究认为,层间参数主要影响晚期阶段,裂缝地层系数之比k越大,晚期压力降越大;另外层内参数中变形介质拟渗透率模数、介质弹性储容比和启动拟压力梯度均影响过渡与晚期阶段,因此合理保持压力对致密气藏开发后期尤为重要。     

非达西效应对低渗气藏气井产能影响研究

针对低渗气藏的渗流特征,以高速非达西渗流理论为依据,考虑应力敏感、启动压力梯度及滑脱效应等因素,推导出相应气井产能方程,以此为基础对低渗气藏气井的产能规律进行研究。研究结果表明:低渗气藏地层压力、渗透率分布曲线的形状均呈"漏斗"状;启动压力梯度和渗透率变形系数越大,地层压力下降越快,滑脱因子越大,地层压力升高越快;气藏渗透率主要受滑脱效应和应力敏感交互影响,滑脱效应使气井产能增大,且随着滑脱因子增大,气井产能不断增加,井底附近的压力敏感导致的"应力污染"现象最明显。     

考虑多因素致密双重介质气藏产能计算新模型

目前对于气藏滑脱效应和启动压力梯度的研究,主要集中在低压的情况下,这与气藏的实际情况不符。气藏的废弃压力一般都比较高,研究高压下的启动压力梯度和滑脱效应对致密气藏的开发非常重要。通过室内高压试验,来评价气藏开发过程中这两种效应,结果发现双重介质岩心在高压下存在滑脱效应和启动压力梯度,滑脱效应随着压力降低和渗透率的减小而变大;同时,启动压力梯度会随着气藏压力的降低而增加,孔隙度增大,启动压力梯度减小。建立同时考虑高速非达西、启动压力梯度和滑脱效应这三种效应的产能方程。计算表明,启动压力梯度对气藏的渗流起到了阻碍的作用,而滑脱效应使渗流速度变大,但是启动压力梯度的影响程度更大,考虑滑脱效应与启动压力的产能公式对孔隙-裂缝性双重介质致密气藏的开发具有一定的实用价值。     

低渗气藏压裂井动态产能预测模型研究

根据气井压后气体渗流规律的变化特征,基于稳定流理论,考虑地层条件下气体的PVT参数随压力的变化而变化,再结合气藏的物质平衡方程,推导、建立了考虑非线性渗流特征影响的低渗气藏无限导流垂直裂缝井产能动态预测模型,并分析了非线性渗流特征影响因素和生产因素对气井产量变化规律的影响。研究结果表明：启动压力梯度和渗透率变形系数越大,气井稳产年限下降幅度越大,开采年限越长,地层压力下降速度越慢,其中渗透率变形系数的影响更大;滑脱因子越大,气井稳产年限增加幅度越大,开采年限越短,地层压力下降速度越快;采气速度越大,气井稳产年限下降幅度越大,开采年限越短,地层压力下降速度越快;井底压力变化对气井产量影响较小。     

低渗气藏气体渗流滑脱效应影响研究

低渗透气藏储层致密、渗透率极低、以微孔道为主，当气体在低渗孔隙介质中低速渗流时，气体渗流的主要物理特征是具有“滑脱效应”。为此，研究了具有滑脱效应的储层渗透率界限以及孔隙压力条件。通过对苏里格气田32块低渗岩心样品所进行的实验，探讨了低渗气藏天然气渗流规律。研究表明，当努森数介于0.1~1时，气体渗流不遵从克氏方程。实验结果还表明：克氏系数随储层渗透率的增大而减小，当储层渗透率大于0.1×10^-3μm²时，气体滑脱效应可以忽略不计；克氏系数随平均孔隙压力的增大而减小，当孔隙压力大于1.5 MPa时，气体滑脱效应也可以忽略不计。     

低渗透气藏非达西渗流研究

达西定律是渗流的基本规律,但低渗透致密气藏的渗流还有其特殊性,启动压力和气体的"滑脱效应"同时存在,两种现象的研究又似乎相互矛盾.基于对低渗气藏渗流机理分析,利用渗流理论进行研究和推导,考虑启动压力和"滑脱效应"的双重影响,探讨和研究了二者对渗流规律的影响,得出当滑脱效应和启动压力影响相当时,低渗透气藏中非达西效应消失的现象.为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础.     

电磁感应加热技术解除凝析气井近井堵塞的可行性研究

井下电磁感应加热技术是一种针对凝析气井近井地层的新型处理工艺,其解堵增产机理主要是利用近井地层温度的升高来减轻近井积液对产能的影响。依据凝析气藏渗流规律和开采特点以及油气水三相渗流运动方程、能量守恒和物质守恒原理,建立了凝析气藏电磁加热数学模型并运用到实际气藏中进行数值模拟研究,和分析了电磁加热生产条件下气藏近井带压力、凝析油饱和度及气相相对渗透率的变化规律。认为电磁感应加热技术可以有效减轻或解除气井近井堵塞问题和提高气井采收率。     

修正的低渗透气藏产能方程

在低渗透气藏开发过程中,由于启动压力梯度、应力敏感的存在,使得气体的渗流不符合经典的达西定律。在考虑启动压力梯度、应力敏感和滑脱效应的综合影响基础上,对气体的流速方程进行了修正,并结合渗流力学基本原理得到修正的低渗透气井产能方程。应用修正产能公式对某气田的实际数据进行了计算,得到如下结论：应力敏感的存在将使气井的产能大幅度下降,最大可下降14%;启动压力梯度的存在将使气井的产能下降,不过下降幅度较小;由于气体黏度远小于油,故低渗透气井中应力敏感对产能的影响比启动压力梯度的影响要大;黏度越大启动压力梯度对产能的影响越大。建议低渗透气藏开发中必须充分考虑应力敏感的影响。     

低渗透油藏启动压力梯度的研究方法

对于低渗透油藏来说,启动压力梯度的研究是渗流规律研究的关键所在,具有重要意义。然而,现有的启动压力梯度研究方法缺乏统一和规范性,对低渗透油藏的开发产生了极大的不利。为了改善这一状况,使低渗透油藏启动压力梯度的研究得到更好地发展,有必要了解目前的研究现状。在参考相关文献的基础上,对近几年来许多学者的研究进行了总结和归纳。介绍了低渗透油藏的启动压力梯度和数学计算、室内实验、数值模拟、IPR和试井解释等5种研究方法,并提出以上方法存在的问题和初步解决思路,可以为低渗透油藏启动压力梯度的研究提供一些理论依据。     

煤系致密砂岩气渗流机理实验模拟研究——以四川盆地上三叠统须家河组煤系致密砂岩气为例

中国含（油）气盆地广泛发育与煤系烃源岩共生或伴生的致密砂岩气,以四川盆地须家河组和鄂尔多斯盆地上古生界最为典型。受煤系烃源岩大范围面状蒸发式排烃和低缓构造背景影响,致密砂体内气体运移聚集过程中水动力和浮力作用相当受限,在这种低渗低速条件下,非达西渗流特征非常明显,形成气—水混杂的含气区。致密砂岩气驱水模拟实验中,渗流曲线形态主要受岩心渗透率大小的影响,渗透率值越低,则启动压力梯度越大,非达西现象愈加明显。致密砂岩注气驱水实验过程中,岩心的最大含气饱和度一般小于50%,主要分布在30%～40%之间,含气饱和度平均值为38%左右,与地下岩心所在气层的实际含气饱和度比较相近。岩心含气饱和度与渗透率呈较好的对数正相关关系,相关系数为0.891 5。致密砂岩气体单相渗流过程中,由于存在气体渗流的“滑脱效应”,低速非达西渗流特征异常明显,存在“拟初始流速V_d”。 单相气体渗流曲线形态特征主要受岩心渗透率及环压大小控制,渗透率值愈小或者环压值愈大,则非线性段越长,临界压力越高,启动压力梯度越大（0.02~0.08MPa/cm）,拟初始流速则越大,非达西渗流特征越明显。致密砂岩气渗流机理研究表明,储层渗透率越低,启动压力越大,流速越慢,天然气运聚效率和含气饱和度较低。针对煤系致密砂岩气运聚机理实验室模拟研究,为揭示致密砂岩气富集规律和评价选区,同时为开发机理研究提供理论基础。     

储层压力条件下低渗砂岩气藏气体渗流特征

针对低渗砂岩气藏开展了储层压力条件下的气体渗流特征理论和实验研究,包括研究滑脱效应的定压差高压渗流实验和研究高速非达西流现象的定回压高压渗流实验.研究结果表明:低渗砂岩气藏储层中气体渗流的滑脱效应可以忽略不计;实验气测岩样绝对渗透率时,应用加回压提高平均压力的实验方法测得的绝对渗透率更为准确;压力梯度达到一定的临界值后...     

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在致密飞藏中,由于吸附水膜的影响、岩石孔隙道喉道狭窄、连通性差、渗透率极低,加之气液固相间表面吸附力的作用等原因,在低渗油藏、气藏中均存在妄动压力梯度问题,即流体在多孔介质中的流动不再符合达西定律,而是遵从低速非达西渗流规律,四川石油管理局勘探开发研究院的开发研究院的室内实验已证明了这一点。在等温、单相、层流及忽略气体９骨脱效益的的条件下,气体低速达西渗流与液体低速非达西渗汉无因次渗流无因次渗流方     

考虑非达西效应的低渗气藏压裂井产能分析

相应研究表明,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,针对这些特征,基于非达西渗流理论,应用保角变换方法并引入新的拟压力形式,推导了考虑气体上述因素共同作用下的低渗气藏无限导流垂直裂缝井产能方程。结果表明:启动压力梯度效应对低渗气藏中无限导流垂直裂缝井的产量影响较小;在高流压阶段,产量受滑脱效应和应力敏感效应影响并不明显;而在低流压阶段,随着滑脱因子增大,裂缝井产量越来越高,而随着应力敏感系数的增大,裂缝井产量越来越低。     

气体滑脱及有效应力对煤岩气相渗透率的控制作用

动态的煤储层渗透率影响煤层气的开采,已引起广泛关注。针对6块采自沁水盆地南部煤矿的无烟煤样品,测试了4.3MPa围压条件下煤岩气相(氦气)渗透率变化特征,基于气体滑脱及有效应力效应分析进一步探讨了渗透率变化的控制机理。结果表明,气体压力降低过程中:①渗透率呈现“先降低后升高”的变化趋势,转折点进口气体压力约为1.9MPa(对应于平均气体压力1.0MPa);②平均气体压力小于1.0MPa时,氦气产生滑脱现象;③渗透率—有效应力之间呈近似负相关关系;④进口气体压力大于1.9MPa时,为有效应力负效应作用阶段,导致渗透率降低;进口气体压力降至1.9MPa以下时,有效应力与气体滑脱效应同时作用,此阶段气体滑脱正效应强于有效应力负效应,引起渗透率升高。      

水侵对低渗水驱气藏水平井产量的影响

在低渗水驱气藏开发过程中,即使水平井井底未见水,但水体局部推进仍是影响水平井产量的重要因素。 基于 Joshi 方法,将水平井三维渗流场简化为远井地带与近井地带 2 个二维渗流场,考虑远井地带局部水体推进以及低渗储层渗流特征,利用保角变换方法建立了求解低渗水驱气藏局部水侵时水平井产量变化规律的新模型。 敏感性分析表明,随着水侵体积比、水体推进距离以及应力敏感指数的逐渐增大,水平井产量逐渐减小,而随着储层原始渗透率以及滑脱因子的逐渐增大,水平井产量逐渐增大,但对于高压气藏、产水气藏以及生产压差较小的气井,滑脱效应以及应力敏感对产量的影响可以忽略不计。此项研究可为低渗水驱气藏水侵过程中水平井产量变化规律研究提供新的思路。     

页岩纳米孔隙气体流动的滑脱效应

页岩具有超低基质渗透率及纳米尺度的孔喉结构,天然气在页岩纳米孔隙中的流动不再遵循达西定律,受到较常规储层更加显著的滑脱效应影响,研究页岩纳米孔隙气体流动的滑脱效应,对于指导页岩气的压裂设计、产能预测、气藏数值模拟等都具有重要的意义。为此,在文献调研的基础上,分析对比了目前页岩中气体流动的多尺度流动规律,并着重分析了评价滑脱效应对气体在页岩中流动的影响规律,以及气体解吸对于页岩纳米孔隙滑脱效应的影响。结果表明:Klinkenberg方程无法准确地描述页岩的滑脱效应,孔隙尺寸越小,滑脱效应对于气体流动影响越大,且页岩受到滑脱效应影响的压力范围更大,这不仅仅局限于低压范围内,如果在页岩气产能预测与气藏数值模拟过程中,不考虑滑脱效应将会带来更大的计算偏差;有机质孔隙表面的气体吸附、解吸会改变气体的流动通道,对纳米孔隙中气体滑脱效应存在重要的影响;最后指出,多尺度流动效应和基于孔喉分布的应力—温度—流动耦合模型是页岩气储层渗流机理的下一步研究方向。