低渗透气藏压裂井产能公式推导与分析

低渗透气藏一般具有极低的孔隙度和基质渗透率,受滑脱效应和启动压力梯度的影响更为突出。为了更精确地预测低渗透气藏的产能,指导低渗透气藏的合理有效开发,有必要弄清滑脱效应和启动压力梯度对低渗透气井产能的影响大小。针对低渗透气藏特征,基于非达西渗流理论,根据保角交换原理,推导了考虑启动压力梯度、滑脱效应和人工压裂影响的低渗透气井产能方程。分析了不同启动压力梯度和滑脱效应下各流入动态曲线,以及不同的基质渗透率下滑脱效应对气井产能的影响大小。结果表明：随着启动压力梯度的增加,压裂气井产量下降,但下降不明显;随着滑脱系数的增加,压裂气井产量增大;井底流压越低,气井产量随滑脱系数的增加变化越明显;气藏的基质渗透率越低,滑脱效应的变化对气井产能的影响越大。因此,对于特低渗气藏,在低压情况下,滑脱效应的影响不可忽略。     

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。     

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。     

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。      

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,基于稳定流理论,利用等值渗流阻力法,推导建立了气井压裂后产生水平裂缝条件下,综合考虑启动压力梯度、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,通过实例分析其产能特征。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;在一定的裂缝导流能力下,水平裂缝的长度对气井压裂后产能影响呈上升趋势,而在一定水平裂缝的长度下,裂缝导流能力中存在一个最佳值,且增加水平裂缝的长度比增加裂缝导流能力更易实现;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,应力敏感效应对气井产能影响更大。     

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。     

考虑非线性流的低渗气藏水平裂缝井产能分析

针对低渗气藏压裂后形成水平裂缝,基于稳定流理论,推导建立了气井压裂后产生水平裂缝条件下,考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感共同影响的低渗气藏无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特征的影响。研究结果表明:启动压力梯度对气井产能的影响呈近似线性下降趋势,应力敏感对气井产能的影响呈"凹型"下降趋势,而滑脱效应对气井产能的影响呈近似线性上升趋势;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。     

改进的考虑复合影响低渗气藏气井产能方程

针对低渗气藏的渗流特征,以气体渗流时启动压力、高速非达西效应为依据,建立了考虑应力敏感与滑脱效应复合影响的低渗气藏气井产能方程,并基于设定的不同形式拟压力和天然气烃类体系在地层温度下黏度与压缩因子的乘积与压力的关系曲线,对不同压力区间拟压降与启动压力项的计算公式进行了推导,给出了产能方程的细化计算方式,对低渗气藏气井产能规律进行了研究。结果表明:采用改进的不同压力区间拟压力不同简化形式的细化计算方式具有更高的计算和分析预测精度,通常迭代或近似计算方式所计算的结果使滑脱效应对气井产能的影响偏大;应力敏感使气井产能减少、滑脱效应使气井产能增加,当压力较高时,应力敏感和滑脱效应对气井产量影响较弱,随着压力降低其影响逐渐增强。     

非线性流下低渗透气藏水平裂缝井产能研究

针对低渗气藏经压裂后形成水平裂缝,基于稳定流理论,利用等值渗流阻力法,推导建立了气井压裂后产生水平裂缝条件下,考虑非线性流影响下低渗气藏有限导流水平裂缝井产能预测模型。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;在高流动压力阶段,启动压力梯度对气井产能影响显著;而在低流动压力阶段,应力敏感效应对气井产能影响更大。     

低渗透水平气井产能分析三项式的推导和应用

低渗透气藏由于应力敏感与启动压力梯度影响,采用常规二项式产能方程已难以描述其真实的渗流特征。从渗流力学理论出发,基于保角变换和等值渗流阻力原理建立了考虑应力敏感、启动压力梯度和高速非达西效应的水平气井三项式产能方程,并对考虑应力敏感的拟压力进行了新设定,给出了低压、较高压力以及中间压力状态下的拟压力计算方法,导出了无阻流量计算公式。分析了应力敏感与启动压力校正系数C和不同应力敏感系数对无阻流量的影响。水平气井三项式产能方程解决了使用常规二项式产能方程分析气井产能中当斜率为负时不能分析此气井产能的问题。     

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。     

非线性渗流复合气藏气井产能新方程分析

针对低渗透气藏的特征,推导建立了低渗透气藏气井产能预测模型,包括远井区考虑启动压力梯度和滑脱效应的气井产能方程,以及近井区考虑高速非达西效应的气井产能方程。研究结果表明:启动压力梯度和高速非达西效应使气井产能下降,启动压力梯度对气井产量的影响呈近似下降的趋势;增产措施和滑脱效应都使气井产能增加,滑脱效应对气井产量的影响呈近似上升的趋势,而增产措施中,某种意义上说明,相比增加缝宽,增加缝长更重要;在高流压阶段,启动压力梯度对气井产能的影响显著,而在低流压阶段,高速非达西效应和滑脱效应对气井产能的影响明显增强。     

一种新的考虑应力敏感影响的三项式产能方程

低渗透气藏存在较强的应力敏感性,对大量岩石实验数据回归研究表明,幂函数渗透率应力敏感性经验方程相关性相对较好,但是利用该关系式来研究低渗透气藏气井产能的报道还较少。利用幂函数渗透率应力敏感性经验公式,综合考虑渗透率应力敏感效应、启动压力梯度、紊流效应和表皮系数,建立了一个新的适用于低渗透异常高压气井的三项式产能方程。不同参数组合情况下的气井流入动态曲线对比研究结果表明,应力敏感性、启动压力梯度和紊流效应对低渗透气藏气井产能的影响较大,在产能评价研究时必须予以考虑。     

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。     

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。     

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。     

双孔双渗火山岩气藏裸眼压裂水平井产能预测方法

基于火山岩气藏双孔双渗储集层压裂水平井渗流的特殊性,引入新的拟压力函数,以等值渗流阻力法及叠加原理为基础,综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应及裂缝内紊流效应的影响,构建了火山岩气藏裸眼水平井压裂多条横向裂缝时的产能预测方法。结果表明:气井全生命周期中,启动压力梯度对气井产能影响最大,其次是应力敏感效应、紊流效应,滑脱效应影响最小,应力敏感效应较强的气藏,应减小气井生产压差;随着裂缝半长增加,气井产量增大;随裂缝条数增多,产量增加幅度减缓,存在一个最优裂缝条数;裂缝导流能力变化对气井产量影响最明显,导流能力越大,气井累计产量越高,裂缝导流能力增加到一定程度时,气井产量随着导流能力增加幅度减小,不同类型储层集对应不同的最优裂缝导流能力。图6参15     

考虑启动压力梯度及滑脱效应的气井产能主控因素分析

为了明确低渗透气藏垂直裂缝气井产能如何同时受启动压力梯度和滑脱效应的影响,应用保角变换的方法,建立了考虑启动压力梯度与滑脱效应的垂直裂缝气井非达西产能方程,并应用该产能方程对启动压力梯度及滑脱效应如何同时影响气井产能规律进行了分析.结果得出:①启动压力梯度对产能来讲为负效应,起到降低产能的作用；而滑脱效应为正效应,起到...