致密砂岩气藏产水机理与开发对策

为认清致密砂岩气藏的渗流规律、揭示其储层产水机理、寻求有效的开发对策,开展了相关研究。结果表明,致密砂岩气藏储层渗流机理复杂,表现在:储层原始含水饱和度主要受储层微观孔隙结构特征的控制;在气水互封状态下,气体弹性膨胀推动部分束缚水转化为可动水,可动水饱和度能有效表征储层水相可动性;储层水相对气相渗流能力影响显著,含水条件下气体渗流存在闽压梯度,其主要受储层物性与含水饱和度的控制,阚压效应导致单井控制范围减小,储量动用程度降低;气、水两相渗流能力受压力梯度的影响。进而基于对致密砂岩气藏产水机理和渗流机理的认识,提出了有针对性的开发对策:①在明确储层可动水饱和度的基础上,评价储层产水风险,优选井位及开发层位,降低气井产水风险,提高单井产能;②采用压裂水平井开发,增加泄流面积,减小生产压差,延长无水或低水采气期;③合理配产,降低生产压差,预防或控制产水量;④强化排水采气,提高生产效果。上述技术措施为四川盆地中部上三叠统须家河组气藏和鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗透致密砂岩气藏的有效开发提供了技术保障。     

东海西湖凹陷致密砂岩气藏高含水特征及产水机理探讨

探井测试及开发井生产阶段大量产水严重制约西湖凹陷致密砂岩气藏的经济有效开发。利用岩芯核磁共振实验及"双饱和度"测井评价方法,分析气藏高含水特征及高含水地质成因,并探讨气藏产水机理,为气藏开发阶段有效防水治水提供依据。结果表明:西湖凹陷致密砂岩气藏高含水特征主要表现为"双高"特征,即高束缚水饱和度和高可动水饱和度;储层微细孔喉发育造成气藏束缚水饱和度高,而成藏时天然气充注程度较低则造成气藏可动水饱和度高;气藏含水饱和度高于临界水饱和度,在压差的驱动下可动水随天然气一起流动是气藏产水主要原因,同时如果生产压差过大,会导致部分束缚水转化为可动水,加剧产水程度。控制合理的生产压差是降低西湖凹陷高含水致密砂岩气藏产水风险和延长气井稳产期的重要手段。     

致密砂岩气藏产水机理及其对渗流能力的影响

致密砂岩气藏具有低孔、低渗,储层物性差,非均质性强等地质特征,在岩性构造背景下,气水关系复杂,地层中气水赋存状态多样。烃类充注成藏时,很难将地层中的水完全驱替出来,会有部分滞留水残存在地层中。对于不存在边底水、层间水等自由水的致密砂岩气藏,储层中的可动水是气井产水的主要来源。气井见水将严重影响气井的产能和泄流半径,导致井底压力和产量迅速下降,生产压差和废弃压力显著增加,缩短了气井生产周期。为此,调研了国内外学者对致密砂岩储层可动水赋存状态和产出机理、可动水产出规律及控制因素、可动水对储层渗流能力影响等多方面的研究方法及成果,在分析和总结目前研究成果的基础上,针对致密砂岩气藏开发过程中的产水问题及其对开发的影响,提出了下一步的研究方向及改进建议,以期改善致密砂岩气藏的开发效果,提高最终采出程度。     

苏里格致密砂岩气藏可动水饱和度分布

近年来苏里格致密砂岩气藏的部分气井出现了不同程度的产水现象,平均产水量约为9 m~3/d,已经严重影响了气井产能。通过对比分析可动水饱和度的常规测井解释结果与实际生产数据,建立了气井的产水特征预测方法。通过该方法对单井进行产水预测并优选射孔层位可提高气层的产气能力,有效降低了气井产水风险。在此基础之上绘制了苏里格致密砂岩气藏研究区块的可动水饱和度平面分布图,进而优选出低产水风险区,明确气田的主力储层,研究结果为致密砂岩气藏的合理开发提供了理论依据。     

致密砂岩气藏可动水层早期判识方法及矿场应用

随着致密砂岩气藏开发时间延长,产水问题越来越明显,对产能和采收率影响也愈加显著。气藏开发早期的可动水层判识,对于优化气藏"控水增气"开发具有重要意义。以鄂尔多斯盆地某气田区块为研究目标,通过高压压汞、铸体薄片、核磁共振与逐级增压气驱水等多种实验,测试了气、水在砂岩微观孔喉中渗流特征。结果表明:不同渗透率储层中水相流动性取决于含水饱和度与流体赋存空间类型所占比例;当储层含水饱和度大于毛管力作用空间与束缚流体空间所占比例之和时,水相极易流动,储层打开后易产出水,划分为可动水层,反之为不可动水层。利用典型区块气井资料与试气结果进行了对比,结果吻合度良好。     

川西坳陷致密气藏束缚水赋存状态与产出机理

致密砂岩储层微观孔隙结构复杂,普遍存在束缚水,其分布规律、赋存状态及流动机理对储层含气性和微观渗流影响较大。通过选取川西坳陷不同类型气藏的岩样,开展半渗透隔板法实验分析,揭示微观孔隙结构与束缚水赋存状态、产出机理的内在联系。研究结果表明:①不同类型储层具有不同的束缚水饱和度分布特征,微观孔隙结构是影响束缚水饱和度的内因。孔隙半径较大,但片状或缩颈状喉道发育,孔喉分选性差且微细孔喉较多,原始地层水易被捕集在孔喉尺寸急剧变化处或微细孔喉中,导致束缚水饱和度偏高;而孔隙缩小型、管束状喉道较发育,孔喉分选性较好,微细孔喉较少或者孔喉体积比小,束缚水饱和度相对较低。②部分高值束缚水在较大压力梯度的作用或可动水的诱导下,水可转化为临界水,最终成为可动水参与流动,随天然气产出。结论认为,开发初期应控制生产压差,一旦原始束缚水开始参与流动,将加剧气井产水和开发中后期井筒积液。     

苏里格地区致密砂岩地层水赋存状态和产出机理探讨

鄂尔多斯盆地苏里格气区是中国最大的非常规准连续型致密砂岩大气区,该地区西部和北部上古生界产水普遍,气藏内无统一气水界面,气水分布十分复杂。该文以致密砂岩成藏动力学为出发点,综合成藏要素、现今储层微观孔隙结构和流体的渗流机理,探索了苏里格地区的地层水赋存状态和产出机理。研究认为,苏里格地区气、水分布规律复杂性的主要原因即生烃膨胀力和储层毛细管阻力的差异。研究区致密砂岩储层地层水存在束缚水、毛细管水和自由水3种赋存状态,束缚水区基本位于生气强度大的东部地区,试气井主要为产气井;毛细管水基本分布在生气强度小的西部和北部地区,试气井主要为气水同产井;自由水呈零星分布。     

致密砂岩气藏气水层识别新方法——以苏76井区为例

苏76井区位于鄂尔多斯盆地西部,物性明显差于中东部,是含水饱和度高、孔渗极低的致密砂岩气藏,具有产水井比例高、产能低、采收率低的生产特征。为了准确识别气、水层以降低产水风险,将可动水饱和度参数引入到常规气、水层识别中,分析大量的测井解释结果、生产数据及试气结果,建立了气、水层综合识别方法。结果表明,苏76井区储层微观孔隙结构差,微小孔发育,导致储层残余水饱和度高,含气性较差,开发过程中,部分束缚水转化为可动水,仅可动水饱和度能表征水相的流动能力,核磁共振结果表明该区块可动水饱和度低。通过对比分析可动水饱和度测井解释结果与实际试气及生产数据,建立了气水层综合识别方法。通过识别结果可对单井进行产水预测并优选射孔层位,有效降低气井产水风险。在此基础上绘制了区块气水平面分布图,进而优选出低产水风险区,明确气田的主力储层,为气田合理开发提供科学依据。     

川中地区上三叠统须家河组气藏开发有利区评价与优选技术

四川盆地中部上三叠统须家河组气藏储层致密、高含水、非均质性强、连续性差,气井自然产能低、控制范围小、普遍产水,规模效益开发面临诸多认识难题和技术障碍。为此,建立以“两步法”储层对比技术、多级相控建模技术为主的致密砂岩储层描述技术,解决了“砂包砂”致密储层精细对比与预测技术难题;基于微观孔喉结构与渗流机理实验,将气藏可动水划分为不同于常规气藏边、底水的小孔喉可动水、局部滞留水和高含水层３种气水赋存模式,采用物性和毛细管力约束建立了气藏流体分布模型,形成气水交织非常规气藏可动水描述技术,基本解决了气水交织非常规气藏气水赋存模式与流体建模技术难题;结合气藏动静态特征和效益评价参数,选择有效储层厚度、储量丰度、有效地层系数等参数,建立了储层分级分类评价标准,并在此基础上筛选出气藏开发有利区,解决了致密高含水气藏开发部署和储量有效动用的地质目标选择难题,奠定了该类气藏规模效益开发的基础。     

苏里格西部致密砂岩储层不同孔隙类型下的气水渗流规律

为了探究苏里格西部致密砂岩储层的渗流规律,选用铸体薄片、常规压汞等资料,采取定性与定量相结合的方法对孔隙结构进行分析,在此基础上结合气水相渗测试以及可视化真实砂岩模型进行气水驱替及泄压实验,模拟气藏成藏及开发过程中不同孔隙类型的渗流规律和流体分布。依据不同孔隙的相对含量将孔隙组合类型分为溶孔-粒间孔、晶间孔-溶孔、溶孔-晶间孔、晶间孔4类,并对4类孔隙类型代表样品的孔喉特征及渗流规律进行分析。结果表明:不同孔隙类型储层的渗流规律分异明显,随着储层物性越来越好,束缚水饱和度逐渐减小,束缚水处的气相相对渗透率逐渐增大,两相共渗区不断加宽,渗流能力增强,气水相互干扰逐渐减弱;可视化气驱水驱替类型随孔隙类型变好逐渐由指状驱替过渡为驱替程度较大的均匀驱替,在同等生烃条件下有利于天然气充注构成有效储层;泄压实验结果表明,孔隙类型好的样品泄压所需的时间短,压力下降的幅度大,采出程度高;孔隙类型较差的样品残留水过多,使得气相相对渗透率减小,采出程度较低。根据压汞结合相渗测试,确定研究区储层束缚水转变为可动水的节点生产压差为7 MPa,为苏里格西部气井降低产水风险、提高采收率提供理论依据。     

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区致密储层产出水赋存特征及开发启示

鄂尔多斯盆地东北缘临兴地区致密气储层测试产水问题突出,为了明确该区致密砂岩储层产水主要来源,从区域水文地质条件分析着手,通过地层产出水样分析实验、半渗隔板实验,分析了研究区地层水化学特征和赋存状态。结果表明:1)研究区致密砂岩储层产出水为成藏后地层内滞留水,产出水以地层内自由水和毛管水为主,受压裂沟通及生产压差影响产出;2)Ⅰ类高孔渗储层水以高可动水储层为主,是"避可动"的主要目标;Ⅱ类储层水主要以毛细管水为主,是"控转化"的主要目标;Ⅲ类储层水以毛管水、束缚水为主,是"限压裂"的主要目标。以上成果认识对盆地边缘低压、低饱和度致密气藏开发具有一定指导意义。     

致密砂岩气藏地层水可动性及其影响因素研究

为研究致密砂岩气藏储层物性参数与地层水可动能力间的关系,明确不同物性储层的地层水可动性,通过核磁共振方法测量岩心孔隙大小分布,进行了X射线全岩衍射分析,提出了一种采用离心法与核磁共振相结合方式划分地层水可动程度的新方法,并分析了孔隙度、渗透率、孔隙结构、岩石矿物组成与地层水可动性之间的关系。结果表明,地层水可动或不可动无绝对界限,储层孔隙结构决定地层水可动性;矿物组成对地层水可动性影响不大。研究认为,地层水根据可动性可分为束缚水、可动束缚水、可动水,但束缚水饱和度、可动束缚水饱和度、可动水饱和度的划分不是绝对的,通过实验方法可得到其近似值。研究结果对致密砂岩气藏划分开发层系,减小地层产水可能性具有指导意义。     

致密砂岩储层孔隙结构对渗流特征的影响——以四川盆地川西地区上侏罗统蓬莱镇组储层为例

致密砂岩储层孔隙结构复杂、非均质性强,其渗流特征较之于常规砂岩储层存在着较大差异。为此,以四川盆地西部地区上侏罗统蓬莱镇镇组致密砂岩储层为研究对象,基于物性、压汞、核磁等实验数据,在分析储层孔隙结构的基础上,结合相渗实验和可视化微观驱替模型,模拟油气成藏与开发过程中不同类型孔隙结构致密砂岩储层的渗流特征及气、水两相运移机理和分布状态。研究结果表明:1不同孔隙结构储层的气体前缘推进特征均出现类似于树杈状的黏性指进现象,储层孔隙结构越好,束缚水饱和度越低,束缚水状态下的气相相对渗透率越大,气藏更易被开发;2开发后期残余气主要以绕流、卡断以及孔隙盲端等方式形成的封闭气存在于储层中;3不同类型储层的气、水两相相对干扰均较强,生产过程中容易产生气、水同出的现象;4封闭气的存在会严重降低气井产量,而水相的存在则会极大地降低气相相对渗透率,导致低渗透致密砂岩含水气藏后期产水严重,开发难度大,采出程度低,进而严重影响到气井的有效开发生产。     

鄂尔多斯盆地盒8段致密气藏气水分布特征及成因分析

鄂尔多斯盆地上古生界盒8段致密砂岩气藏含气饱和度分布范围为17%～87%,不同地区气水分布特征存在明显差异,成因机理不明确。通过对盒8段致密砂岩储层特征和压差、浮力作用下致密砂岩储层中天然气运聚特征的分析,阐明了不同区块盒8段气藏气水分布特征及成因机理。研究结果将盒8段气藏划分为超低含水饱和度区、束缚水区、局部自由水区3类。超低含水饱和度区位于盆地东部的子洲、清涧地区,成因为天然气饱和充注后高温天然气对束缚水进一步蒸发汽化;局部自由水区主要分布于盆地西部和盆地北缘的鄂托克前旗、鄂托克旗和伊金霍洛旗地区,成因为天然气充注量及动力不足,对地层水驱替不彻底,浮力作用下在储层物性较好或裂缝发育的构造高部位气水发生分异,含气富集受储层物性和局部构造双重控制;束缚水区主要位于乌审旗、定边、吴起和横山地区,成因为致密储层可动水基本被天然气全部驱替,束缚水主要分布于孔隙的边角处和微细毛管中,浮力不发挥作用,气水混储。     

柴达木盆地第四系疏松砂岩天然气储层可动水预测方法研究

柴达木盆地涩北气田为第四系疏松砂岩储层气田,气田构造平缓,储层岩性疏松,气层含气饱和度较低,气水关系复杂。涩北气田的出水模式有边水水侵、泥质隔层内水的窜流、水层水窜流和储层束缚水转化为可动水等。其中,储层束缚水转化为可动水产出是一种新的出水形式。在气田开发过程中,天然气不断采出,地层压力逐步下降,储层在上覆地层压力作用下被压缩,孔隙度降低,地层含水饱和度增加,当储层压力下降到一定程度时,部分束缚水逐步变成可动水产出,从而影响气田生产。根据涩北气田储层地质特征,结合气田出水规律,分析了涩北气田气井出水原因及类型。从开发实验、数据分析入手,建立了储层束缚水变可动水产出预测图版,该图版中储层含水饱和度曲线与束缚水饱和度曲线交点对应的压力即为气藏层内可动水临界出水压力,研究表明随气藏压力下降,气层束缚水可转变为可动水产出。     

多层疏松砂岩气藏开发中后期气井出水判断方法

气井出水现象始终伴随着多层疏松砂岩气藏的开发过程。进入气藏开发中后期,由于边水侵入、层内束缚水变为可动水、层间水窜等,导致气井同时存在多种水源,出水特征变得更为复杂。根据地层沉积环境和气藏形成机理,分析各种水源在地层中的存在状态,重点研究凝析水、边水、层内原生可动水、层内次生可动水和层间水的产出条件和特征。利用凝析水水气比经验公式计算气藏开发中后期不同地层压力下的凝析水水气比,得出凝析水量;利用井位信息和水气比判断是否产边水,通过水气比与见水时间幂指数关系得出边水水量;开展岩心气驱水实验,测定不同泥质含量岩心束缚水饱和度,根据测井含水饱和度计算可动水饱和度,确定层内原生可动水水气比和不同地层压力下的层内次生可动水水气比,得出层内水量;开展泥岩隔层水突破实验,测定不同泥质含量泥岩层的地层水突破压差,利用达西公式计算不同泥质含量和厚度的隔层突破压力,结合测井解释结果和其他水源判断结果,判断气井是否产出层间水。综合5种水源判断结果,建立多层疏松砂岩气藏开发中后期出水判断模式,计算气井各种产水量组成。该研究结果对于多层疏松砂岩气藏开发中后期排水、堵水、阻水和控水对策的制定具有重要的意义。     

致密砂岩气藏启动压差与可动水变化规律实验研究

长庆苏里格致密砂岩气藏储层岩石渗透率低、含气丰度低、含水饱和度高,受致密储层岩石孔隙喉道细小和孔隙喉道处所形成的连续水化膜的影响,气体的有效渗流空间会明显减少,引起孔隙中气、水赖以流动的通道变窄,储层中出现水锁、贾敏现象严重,从而降低了气体的有效渗透率,严重影响致密气藏产能。影响因素主要包括致密气藏储层岩石可动水饱和度、约束束缚水饱和度、启动压力梯度和气体滑脱效应等。以长庆苏东地区致密储层P1s、P2h岩心为例,运用可精确计量气水流动过程中微量流量的致密储层岩心渗流物理模拟实验研究方法,探索了致密气藏储层岩石可动水饱和度、约束束缚水饱和度、启动压力梯度和气体滑脱效应等特殊物理性质变化特征,为深入研究致密砂岩气藏复杂的气水两相流渗流特征及储层产能评价奠定了理论基础。     

低渗碳酸盐岩气藏产水动态规律及开发对策研究--以磨溪气田雷-1气藏为例

识别低渗碳酸盐岩边底水气藏产水动态规律,为该类气藏有效控水防水提供依据,以四川盆地川中地区磨溪气田雷一¹气藏为例,开展低渗碳酸盐岩气藏产水动态规律研究。结果表明:气藏产水主要由孔隙可动水、局部封存水和边水构成,其中局部封存水对气藏影响较小。气井生产普遍受到孔隙可动水的影响,几乎没有无水采气期,生产中水气比逐渐增大。气藏中区、东区边翼部位气井受到边水侵入影响。气藏边水沿层均匀侵入,气井距气水界面距离不同,水侵特征也不同。气井距气水界面越近,气井水侵特征出现的越早,水侵越活跃。根据不同产水类型的气井,针对性的提出了控水开发对策。     

苏里格气田中北部致密储层孔隙尺度下气水渗流规律研究

针对苏里格气田中北部苏53区块复杂的气水流动影响气井产能的问题,对目标储层的渗流规律开展研究。采用常规压汞、铸体薄片以及荧光薄片等技术手段,综合分析目标储层的孔隙结构特征,结合气水相渗实验与孔隙尺度下的气水两相数值模拟以及泄压实验,揭示苏里格中部致密砂岩储层开发过程中不同孔隙类型的气水渗流规律。结果表明：粒间孔-粒间溶孔、岩屑溶孔-粒间溶孔和岩屑溶孔-晶间孔为研究区主要的3类孔隙组合类型;流体在不同孔隙类型组合下的渗流规律差异明显;储层物性越好,两相共渗区越宽,等渗点处相对渗透率越高,束缚水饱和度越低;当驱替压力小于毛管阻力时,气相以水包气的形式赋存于孔喉中,阻碍水相流动,导致气水渗流能力大幅降低,形成低效共渗区;当驱替压力大于毛管阻力时,气水两相渗流能力最强,驱替时间最短。泄压实验表明：岩样孔隙类型越好,其泄压时间越短,压降幅度越大,采出程度越高;岩样孔隙类型越差,残留水越多,气体渗流能力越弱,采出程度越低;压汞与相渗结合结果表明,目标储层束缚水转变为可动水的生产压差界限为12 MPa。该研究结果对了解目标储层渗流规律有一定帮助,为苏里格气藏高效开发及后续开发方案的调整提供理论依据。     

莺歌海盆地深层高含CO2高含水气藏气相渗流机理

南海莺歌海盆地深层气藏具有高温、高压、高含水和高含CO₂等典型特征,其渗流机理十分特殊。为揭示该类气藏渗流特征,剖析产气能力的影响因素,通过搭建超高温高压长岩心驱替实验系统来模拟实际储层的温压条件,开展不同含水条件及不同CO₂含量下的气相渗流实验。研究表明:该类气藏渗流特征可划分为产生启动压力、低速非达西渗流、达西渗流和偏离达西渗流4个阶段;束缚水会引起低速非达西渗流,可动水会导致启动压力产生,且束缚水在高压差下会转为可动水,导致气相渗流偏离达西渗流,形成或加剧气水两相流动,降低高压差下气相渗流能力;气组分中CO₂不仅会导致低速非达西渗流阶段时间延长,高含量下还会促进束缚水转为可动水,形成启动压力,并使高压差下偏离达西渗流阶段提前到来。因此,此类气藏含水饱和度和CO₂含量的增加均会抑制产气能力,应严格控制气藏生产压差,避免低速非达西渗流和高压差下偏离达西渗流产生。研究结果可为该类气藏的高效开发提供理论依据。