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。     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

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。     

低渗致密气藏低速非线性渗流产能研究

依据地层水的赋存状态将低渗致密气藏划分为3类储层,根据不同类型储层渗流的主控因素,建立考虑滑脱效应、应力敏感性和启动压力梯度同时存在和各自组合存在时的渗流数学模型,推导出低渗致密气藏低速非线性渗流3类储层产能公式.计算表明,低渗致密气藏低速非线性渗流不同流态下,气井计算产量都明显区别于传统达西流动情况,且生产压差较大时...     

考虑束缚水时变的致密气藏数值模拟研究

从气相启动压力梯度的物理概念和物模实验角度分析认为,气体通过高束缚水低渗致密岩心时的"阈压效应"实质为气水相间渗流阻力的宏观反映,毛管压力曲线与时变的气水相渗曲线足以定量描述该现象,不应引入气相启动压力梯度。建立了考虑气水相渗时变、储层应力敏感及可动水启动压力梯度的致密气渗流数学模型,用全隐式有限差分方法求解,并编制了数值模拟器。对新模拟器进行了退化测试,并利用新模拟器研究了特殊渗流机理对致密气藏开发的影响及气水相渗时变对实际区块的影响,结果表明:不考虑特殊渗流机理时,新模拟器与Eclipse软件计算结果具有很好的一致性;气水相渗时变会增大气井产水量、减少稳产气时间;可动水启动压力梯度会减少日产水量、增加稳产气时间;储层应力敏感会降低日产水量、提早进入递减期;束缚水的运移是气井产水重要原因之一,考虑气水相渗时变更能反映实际气井生产动态。     

低渗透双孔介质产量递减曲线动态分析

针对低渗透双孔介质储层,依据Warren-Root模型建立了考虑启动压力梯度和动边界影响的低速非达西双孔介质非稳态渗流模型,并通过Duhamel原理导出了单井产量递减公式及累计产量计算公式。采取一种因变量变换重新定义了无因次压力导数,从而使压力扩散方程线性化,利用Laplace变换结合Stehfest数值反演算法计算了不同启动压力梯度、弹性储容比及窜流系数等主要参数对产量递减曲线的影响,并绘制了图版。利用绘制的非稳态产量递减曲线图版可以预测单井在未来某一时间的产量及最终采收率。      

低渗透油藏不稳定产量递减分析

以不稳定渗流理论为基础,结合低渗透油藏非线性渗流特征,基于前人研究建立了考虑启动压力梯度的低渗透油藏垂直井在定井底流压下的产量数学模型.应用Laplace变换及Stehfest数值反演算法,编程并绘制出产量预测理论图版.对影响产量的无因次启动压力梯度和表皮系数进行了敏感性分析.结果表明,表皮系数对初期产量的影响较大,启动压力梯度主要影响后期产量,并且,随着表皮系数的增大,初期产量随之下降;随着启动压力梯度的增加,后期产量递减时间缩短,下降幅度变大.图版与生产数据拟合,以评价油井的措施效果.对油井产量递减进行有效分析,并提出了减缓产量递减的开发技术政策,为产量的科学预测及开发政策的制定提供了依据.     

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。     

致密气藏分段压裂水平井的不稳定压力与产量综合分析方法

基于达西线性渗流的常规试井解释模型及产量递减分析模型不再适用于具有非线性渗流特征的致密气藏,采用视渗透率的方法,建立了一种综合考虑储层应力敏感、启动压力梯度以及滑脱效应的压裂水平井3D非线性渗流数学模型。利用混合有限元方法对模型进行求解,获得了非线性渗流条件下压裂水平井的试井理论曲线及产量递减Blasingame曲线。研究结果表明,应力敏感及启动压力梯度会"抬升"试井理论曲线,"降低"产量递减曲线,减小压力扩散速度,延缓外边界响应的时间。滑脱效应会小幅度"降低"试井理论曲线,"抬升"产量递减曲线,但其影响程度比较小。利用所建立的非线性渗流模型对苏里格气田压裂水平井试井测试资料进行试井解释,对生产数据进行产量递减分析,将两者解释得到的储层参数及裂缝参数进行对比校正,并通过模型预测产量与实际产量的对比,证实新方法可靠实用,能降低解释的多解性,比常规方法更先进,可用于存在非线性渗流特征的致密气藏储层动态评价。     

致密低渗透气藏气井产能预测新方法

具有启动压力梯度和应力敏感特征的致密低渗透气藏气井产能的预测与生产压差的确定,对气井的生产能力评估、合理工作制度的制订具有重要意义,目前还没有能同时考虑启动压力梯度、应力敏感、非达西流动的产能预测方法。在建立同时考虑启动压力梯度、应力敏感、非达西流动的稳态产能预测模型基础上,分析了具用这类特征的致密低渗透气藏中稳态压力分布、渗透率分布和气井IPR曲线特征,计算了气井合理生产压差。研究结果表明：①要达到相同的产量,对存在启动压力梯度、应力敏感效应的气藏而言就需要具有更大的压差来生产;②应力敏感效应越强,气井生产压差就应越小。     

非达西渗流效应对低渗透气藏水平井产能的影响

水平井作为提高低渗透气藏单井产能的重要手段在实际生产中得到广泛运用。文献调研表明,低渗透气藏受其储层物性的影响,普遍存在复杂的非线性渗流效应,如滑脱效应、启动压力梯度及应力敏感效应;目前已有的低渗透气藏水平井产能预测模型中均没有考虑气体滑脱效应的影响,究竟这些效应是如何影响低渗透气藏水平井产能的还缺乏相应的评价手段。为此,针对低渗透气藏的渗流特征,引入新的拟压力函数,建立综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应共同影响下的水平气井产能模型,并以某低渗透气藏为例,分析了这些效应分别对水平气井产能的影响程度。结果表明：应力敏感对水平气井产量影响较大,但是气体滑脱效应与启动压力梯度对水平气井产能的影响也不能忽略;应力敏感会使水平气井产量大幅下降,最大可下降12%;气体滑脱效应会使水平气井产量上升,增加幅度在1.96%左右;启动压力梯度会使水平气井产量下降,下降幅度约1.43%。所建立的水平井产能评价方法为深入认识低渗透气藏水平井产能变化特征提供了重要的评价手段。     

变形介质低渗透气藏水平井产能分析

大量实验研究证实低渗透气藏中气体渗流需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受应力敏感效应影响。针对变形介质低渗透气藏,利用保角变换等方法,考虑非均质性、压力敏感效应、启动压力梯度以及表皮效应等影响因素,推导出了水平井产量计算模型。研究表明,各种考虑影响因素对低渗透气藏水平井的产量影响呈近似线性变化关系;非均质性的影响程度最大,其垂向渗透率高将有利于水平井产量的提高。通过实例计算说明该模型产能预测结果的相对误差小。     

致密气藏气井非稳态线性渗流特征分析新方法

压裂后的致密气藏气井在生产过程中的较长时间内均表现为非稳态线性渗流,因此对该类气井线性流特征分析是进行气藏开发方案设计及生产数据分析的理论基础。针对致密气藏非稳态渗流方程,首先定义考虑应力敏感效应的拟压力函数,将天然气非线性渗流偏微分方程初步线性化。再利用Boltzmann变换方法将偏微分方程转化为常微分方程,通过打靶法结合四阶龙格库塔方法求解方程。将计算所得结果与数值模拟器Eclipse对比,二者吻合度较高,验证了模型的正确性。定流压生产时,分析压敏指数对气井早期产量变化以及压力场分布的影响,结果表明：压敏指数越高,产量递减越迅速,压力场延滞效应越严重。将模型运用到实际气井生产数据分析当中,可得到较为准确的结果。研究成果为致密气藏气井非稳态线性渗流特征的分析提供了一种快捷而精确的半解析求解模型。     

低渗透气藏水平井产能动态预测模型研究

气藏生产过程一般分为两个阶段：定产降压和定压降产,且真实气体的ＰＶＴ参数随压力变化。针对气藏的生产特征,基于稳定渗流理论,以气体高速非达西渗流为基础,考虑真实气体的ＰＶＴ随压力的变化,结合气 藏物质平衡方程,推导建立同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感等因素共同影响的低渗气藏水平井产能动态预测模型,并通过实例分析了各因素对气井产能变化规律的影响。结果表明,启动压力梯度和渗透率变形系数越大,气井稳产期减小幅度越大,而滑脱因子越大,气井稳产期增加幅度越大,同时考虑高度非达西效应时,气井稳产期减小;气藏非均质性越强,气井稳产期减小幅度越大,而水平井长度越大,气井稳产期增加幅度越大;采气速度和 井底压力越大,气井稳产期减小幅度越大,前者产量递减速度越快。     

致密气藏压胀松动井产能预测模型

针对致密气藏气井压胀松动增产后产生压胀松动区,基于稳定流理论,建立了考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感共同影响下致密气藏压胀松动气井产能预测模型,通过实例分析了各因素对气井产能的影响。研究结果表明:气井产能随启动压力梯度和渗透率变形系数增大而下降,其中n值变化对气井产能影响小,m值越小气井产能下降越大,而随滑脱因子增大而增加;在高流压阶段,压胀半径对气井产能影响程度较小,随着井底压力的降低,压胀半径对气井产能影响程度增强。     

低渗压力敏感性油藏数值试井分析

根据低渗油藏的渗流特点,以及渗透率随压力变化的敏感性特征,建立了圆形封闭油藏渗流试井解释模型。对模型进行无因次化,并用数值法求解,绘制了无因次压力图版曲线。通过参数敏感性分析,发现启动压力梯度和压力敏感系数都使曲线后期出现上翘特征,并且随着参数值的增大,曲线的上翘程度也随之增大。     

压力敏感复合气藏气井产能分析

针对应力敏感气藏的特征,推导建立了气井产能预测模型,包括远井区考虑压力敏感和启动压力梯度的气井产能方程以及近井区考虑应力敏感的气井非达西渗流产能方程。计算结果表明：启动压力梯度和高速非达西效应使气井产能下降,且随着启动压力梯度的增大,气井产能不断的降低;激活区和未激活区渗透率变形系数都对气井产能有很大的影响,随着渗透率变形系数的增加,气井产能不断降低;在高压阶段,启动压力梯度对气井产能的影响显著;而在低压阶段,压力敏感引起的应力污染更严重,对气井产能的影响更大。     

低渗透致密气藏压裂水平井不稳定产能研究

产能评价技术是压裂水平井的关键技术,而对于低渗致密气藏压裂水平井,其渗流机理较为复杂,常规产能监测方法难以描述压裂水平井开发早期产量、压力递减情况,无法客观地预测气井的生产动态.为了对低渗致密气藏压裂水平井产能进行准确评价,从渗流机理出发,并通过将压裂水平井地层渗流数学模型、井筒流动模型、井口节流模型相结合,建立了压裂水平井产量预测模型,采用不稳定产能评价方法,利用生产数据,实现低渗致密气藏压裂水平井产能预测.实例应用表明,常规直井压裂模型计算结果与实际生产数据明显偏差较大,压裂水平井不稳定产能评价方法计算结果更为合理,该方法可用于低渗致密气藏压裂水平井产能评价及其它生产参数的计算.     

低渗透气藏水平井产能分析

近年来随着低渗透油气田的开发,有关启动压力梯度渗流问题逐渐得到广泛的关注。水平井作为提高油气井产能的一项开发技术,以其在技术和经济效益方面具有常规直井无法比拟的优越性已成为高效开发油气的重要技术支撑。通过大量调研发现,低渗透气藏中水平井的产能预测均没有考虑启动压力梯度的影响,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。为此,通过对低渗透气藏气体渗流速度运动方程的变形,得到气体渗流产生的压降等于达西流动产生的压降、考虑启动压力梯度影响产生的压降及高速非达西效应影响产生的压降三项之和的结论。鉴于此,基于椭圆柱模型提出了描述含启动压力梯度及高速非达西效应的产能公式,并分析了启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。研究表明:启动压力梯度影响水平气井的整个渗流过程,且它对气井产量的影响较大;随着启动压力梯度增加,导致地层中的压力损失增大,同时水平气井产量也呈直线下降。     

低渗透气藏应力敏感与气井产量分析

低渗透气藏生产井产量及递减规律受生产压差、地层压力变化和储层开发地质条件等多种因素影响。通过试验和分析实际生产动态资料,探讨了应力敏感对储层物性和单井产量的影响,建立了考虑应力作用的数学模型,并获得其无因次产量拉氏空间解,从理论上阐述了应力敏感对气井产量的影响程度。研究表明,低渗透气藏应力敏感对地层渗透能力影响大,进而影响产量及其递减规律。在生产管理中要采取合理的开发技术方案,防止井底地层压力迅速下降导致渗透能力的降低。