基于智能优化算法的复杂气藏水侵单元数值模拟新模型

对于有水气藏而言，在气藏开发过程中水侵严重影响了气藏的采收率。为了准确、直观地评价复杂边水气藏的水侵动态特征，进而明确边部水体大小以及水侵优势通道位置，基于气藏地质资料和单井生产动态数据，将气藏边部水体和开发气井等效为水侵单元（包括水体单元和气井单元），构建了复杂边水水侵流动动态的气藏水侵单元数值模拟新模型，采用物质平衡方程计算了各单元的压力，并应用气水两相运动方程计算了各单元的含气饱和度和含水率，最后结合遗传算法，根据修正水体单元和水侵通道的特征参数，自动拟合了生产数据，实现了对水体分布和水侵优势通道的再识别。研究结果表明：(1)采用水侵单元为基础的数值模拟新模型，能够有效提高数值模拟计算效率，准确反映水侵流入动态；(2)结合智能优化算法进行新模型的自动历史拟合，实现了水侵动态的反演，能更快速地确定水体和水侵通道的特征参数；(3)结合四川盆地某气藏典型井组的开发实践，水侵单元数值模拟新模型能够有效复原水侵历史过程，该方法能够快速、准确地评价水侵影响程度，并提出了针对性的优化调整方案，为后期排水采气等措施提供参考。结论认为，该认识丰富了水侵气藏数值模拟理论基础，创新提出了代理模型和智能...     

边、底水气藏水侵机理与开发对策

边、底水水侵是导致气藏采收率偏低的主要原因,明确边、底水气藏的水侵机理与规律,有利于改善气藏的开发效果。为此,运用全直径岩心模拟边、底水气藏开发过程,研究其水侵机理、动态与规律。实验结果表明:对于均质气藏,只有边、底水能量充足且储层渗透性较好,气藏开发过程中才有可能发生大规模水侵,降低气藏最终采出程度;对于均质低渗透致密储层,边、底水水侵速度十分缓慢,对生产效果几乎没有影响,而边、底水能量主要决定于流体(水和气)自身的弹性膨胀能力和孔隙空间的压缩性。在物理模拟实验认识的基础上,建立了均质、非均质气藏边、底水侵计算模型。数值模拟计算结果表明:均质气藏储层水侵均匀推进,水侵速度慢;非均质气藏储层水沿着高渗透条带或高角度裂缝向井底推进速度快,且非均质性越强,水侵推进速度越快,气井见水时间越早。该研究成果丰富了对边、底水气藏水侵机理、动态与规律的认识,并为边、底水气藏的合理有效开发提供了具体对策。     

考虑水侵的异常高压气藏流动物质平衡

异常高压气藏开发早期难以及时评价水侵量大小,会导致对气藏水体能量认识滞后和开发技术对策不清等一系列问题。文中通过对气井产水后产能方程修正,并与异常高压气藏产能方程和物质平衡方程联合求解,建立了考虑水侵的异常高压气藏流动物质平衡理论,且将气井生产划分为未水侵阶段、水侵早期以及产水阶段,绘制流动物质平衡法水侵诊断图,提出通过拟合未水侵阶段的水侵动态诊断点,对水侵早期以及产水阶段的水侵量进行定量评价,使得压力测试资料短缺不再成为水侵量计算的瓶颈。该方法已在国内安岳气田磨溪区块龙王庙组气藏进行了应用,应用结果符合气藏地质特征和生产动态认识,验证了其可靠性。     

火山岩气藏气水运移规律研究

笔者研究X火山岩气藏水运移规律,主要利用水体能量评价容积法、数值模拟法、动态法对水体能量进行评价,根据典型出水井水侵特征和地质情况,总结了气田产水井直线型、平方型直线-指数型三种主要水侵模式,利用数值模拟建立水侵分析预报方法,建立关键参数和气井出水时间的二元非线性关系,绘制成裂缝型底水气藏水侵分析预测图版,总结气井出水规律,从而对该复杂底水气藏未来开发趋势和潜力做出科学预测,给出攻关方向及对策。     

呼图壁气田地层水分布及水侵模式

呼图壁气田是存在边底水的贫凝析气藏,目前开发进入稳产后期,部分气井开始见水,但地层水的分布及规模尚不清楚,这对气田的持续开发不利。通过背斜构造、断层和储集层非均质性等地质因素对地层水的分布进行了分析,对水侵特征进行了总结,认为气藏水侵具有差异性,各气井见水具一定的时间和空间顺序,水体总体由西向东向气区范围推进。结合各气井的水侵特征,将气藏水侵分为边水横侵型、底水锥进型、底水纵窜型和边底水横侵型等4种主要模式。     

裂缝型底水气藏水侵动态分析方法

对有水气藏水侵动态和储量核实的研究是气藏开发动态分析的基础工作,而针对裂缝型底水气藏相关分析方法的研究还较少,如何利用底水气藏的开发动态数据来研究水体性质及水侵动态,对底水气藏的开发后期实施有针对性的排水采气措施具有重要的实际意义。在参照底水气藏数学模型的基础上,结合针对边水气藏的AIF模型,运用水体影响函数理论,建立了底水驱AIF和压力动态分析模型,得到水体影响下的裂缝型底水气藏水侵动态分析方法,并引入非线性最优化法以获得气藏的水侵动态。利用VisualBasic语言编制气藏水侵动态分析程序,并依据一个实际典型裂缝型底水气藏——川南威远气田的生产数据进行了水侵动态验证分析。实例研究结果表明,该方法可以较为准确获得裂缝型底水气藏动态储量、水体性质和水侵动态,是裂缝型底水气藏水侵动态分析的好方法。     

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。     

普光气田边底水气井动态特征及治水对策研究

普光气田具有"三高一深"的特点,气藏水体发育,飞仙关组发育有边水,长兴组发育底水,随着生产进行,见水气井不断增加,对开发产生了较大影响。生产动态表明,边底水气井的水侵特征不一致,产液量变化规律不同。针对边底水不同的生产动态特征开展研究,分析不同类型水侵特点,针对性开展边水和底水气井治水措施,提出了控水、堵水以及间歇生产等措施,达到延长气井生产时间目的。目前对普光A井进行不动生产管柱堵水作业,结合动静态研究结果确定堵水层位,考虑高含硫气井完井管柱的特殊性,创新采用"连续油管+过油管桥塞+水泥塞"技术,作业后气井日产液量由300m~3降低至3m~3,堵水效果良好。但堵水不能从根本上解决气藏治水的问题,气井仍面临二次见水问题。本研究成果对同类气田边底水气藏治水对策具有极强的借鉴意义。     

东海强底水气藏电泵排水采气措施效果评价

借鉴油藏成功经验,近年来电泵排水采气措施开始在海上强底水气藏推广应用,评价落实措施效果,有助于明确措施适用性,为该类气藏针对性控水、治水提供重要依据。该文以东海X1气井为例,基于措施后气井生产指标评价,应用气藏工程及数值模拟方法,研究了强底水气藏电泵排采后水侵、气水界面、无因次采气能力变化特征,明确了措施不见效原因。研究结果表明：电泵排采措施对于强底水气藏并不适用,该类气藏水体活跃,水驱前缘不稳定,单井点高强度排液无法阻止底水推进,反而因生产压差过大,引起水侵加剧、气水界面失衡,造成潜力区域过快水淹。该井实践认识可为同类气藏合理选择排水采气措施提供一定指导。     

边底水凝析气藏气井出水来源综合识别方法

边、底水凝析气藏在开发过程中易受地层水侵入,部分气井会由于边、底水侵入而高含水停产,但水侵过程往往需要较长的时间,因而不能将出水原因均归结为边、底水侵入。考虑边底水凝析气藏的反凝析特征、地层中的优势渗流通道以及井底附近的油、气、水三相流动,运用凝析水分析、生产动态分析、测井解释分析、井间优势渗流通道识别、出水层位判断和数值模拟论证方法综合判断凝析气井出水来源,以塔里木盆地塔河凝析气藏Ａ 区块２ 口采气井为例详细说明了识别过程。对单井出水来源的准确识别,有助于掌握地层水的运动规律,对边底水凝析气藏的治水、控水、稳产开发有重要意义。     

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以威远气田震旦系气藏为例，利用锥进模型对裂缝性底水气藏气井水侵动态进行了模拟研究；通过对基质渗透率、裂缝大小及分布、井底隔层、采气速度、气井打开程度和水体大小等多种参数进行敏感性分析，得到沿裂缝水窜是该类气藏的主要水侵特征；并根据气井不同水侵特征归纳出４种主要的水侵模式，即水锥型、纵窜型、横侵型和复合型；分析了各种水侵模式的动态特征和地质基础，为改善裂缝性底水气藏开发效果提供了理论依据；得出的结论与气藏实际符合，可作为有效治理底水气藏水患的理论依据。     

裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态变化规律及关键参数计算方法

为了实现裂缝—孔隙型有水气藏的高效开发,需要掌握水侵的动态变化规律。为此,基于π定理,引入了反映水侵动态变化特征的无量纲参数进行水侵动态物理模拟实验方案设计;选取四川盆地川中地区某裂缝—孔隙型有水气藏储层全直径岩心开展水侵动态物理模拟实验,然后通过数值反演将实验结果转换为有水气藏水侵动态评价参数,进而研究裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态变化规律,并建立水侵动态评价关键参数及水体体积的计算方法 ;在此基础上,以四川盆地中坝气田上三叠统须家河组二段气藏为例,进行水侵动态分析及水体规模评价。研究结果表明:①裂缝—孔隙型边、底水气藏水侵与产气同步发生,无水采气期井底压力与天然气采出程度呈线性关系,气藏产出地层水后水侵速度加快、水气比快速上升,最后趋于稳定的较高水气比;②无水采气期井底压降速率与稳定水气比主要受水体体积的影响,而单位压降气采出程度和稳定水气比又可用来评价水体体积;③建立了裂缝—孔隙型边、底水气藏无水采气期稳定单位压降气采出程度、稳定水气比与水体规模互相解释评价方法。结论认为:①气藏水侵生产动态曲线与岩心模拟水侵动态实验结果具有很好的一致性,根据已知的水体体积,可以预测无水采气期单位压降气采出程度、稳定水气比;依据稳定水气比,可以预测气藏水体体积,预测结果与生产动态具有很好的一致性;②该研究成果可以为裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态预测和整体治水提供理论支撑。     

超深、高含硫底水气藏动态分析技术——以四川盆地元坝气田长兴组生物礁气藏为例

四川盆地元坝气田上二叠统长兴组生物礁气藏（以下简称为元坝长兴组气藏）为高含硫、局部存在底水的条带状生物礁气藏,储层非均质性强、气水关系复杂,常规的动态分析技术并不完全适用。为此,通过在该气藏开展井筒压力折算、动态产能评价、动态法储量评价以及水侵早期识别与水侵动态评价等研究,落实了气井产能、动态法储量以及水侵动态等关键问题。研究结果表明：①所建立的井筒压力折算模型计算的压力误差小于1%,温度误差小于5%,满足现场要求;②建立了考虑硫沉积的稳态产能方程及一点法产能公式,在开发中期,对气井产能进行动态评价以指导气井的优化配产及气藏合理采速的确定;③建立了单井动态法储量评价图版,并针对同一连通单元内的气井,建立“虚拟井”以计算区域内动态法储量,并形成了相应动态法储量评价技术,平均单井动态储量为24.55×108 m3;④综合考虑高含硫、双重介质、底水等因素,建立了气藏非稳态水侵量计算模型,并形成了生物礁底水气藏水侵动态评价技术;⑤该气藏目前水侵量整体较小,地层水相对不活跃,水体能量为弱—中等。结论认为,所取得的研究成果不仅为元坝长兴组气藏的高效开发提供了有力支撑,还可以为其他同类型气藏提供借鉴。     

有水气藏单井水侵阶段划分新方法

对有较强边底水能量气藏的开发来说,最担心的问题就是气井见水。气井见水会对地面工程处理造成麻烦,同时也会大大降低气井产能及气藏采收率。目前国内外使用的气井见水时间预测方法,常会因实际气藏非均质性等问题影响导致预测结果与实际情况偏差较大。在前人研究基础上,提出了一种采用气井实际产量及压力数据绘制的3种诊断曲线进行气井水侵阶段划分的新方法,通过3种诊断曲线均可将气井的生产划分为3个阶段--未水侵期、水侵初期及水侵中后期。通过该方法对现场实际井进行判断分析,可准确识别气井水侵阶段,确定有水气藏气井见水顺序,评价结果更符合实际情况,为后期气井产量调配提供了依据,保证了气田高效开发。     

普光气田开发过程水侵特征分析

四川盆地普光气田为受构造—岩性控制的边水碳酸盐岩孔隙型高含硫气藏,开发过程不希望气藏过早见水而导致产能和采收率下降,以及对管柱和地面工艺设施产生严重的腐蚀。因此,有必要尽早搞清楚该气田的边底水体大小、气藏目前水侵程度、水侵特征及主控因素等问题。为此,首先利用气藏开采过程中的地层压力变化,结合地质情况和生产动态,采用快速褶积积分法和水体影响函数法对水体大小和水体能量进行估算,同时分析水侵量的大小以及水侵速度随时间的变化关系,确定了气田目前水侵动态;然后,在对生产井地层压力和产水量变化特征进行分析的基础上,结合气田地质特征运用克里金插值等分析方法,从气藏工程角度对气田水侵动态进行宏观分析,给出了气田水侵方向趋势图;并运用气藏数值模拟分析方法,通过气田生产历史拟合进一步分析了气田纵横向上来水方向和水侵程度;最后,基于气水两相渗流过程相渗滞后效应设定束缚水饱和度,通过近似模拟水侵形成水封气的程度,进一步分析了水封气对该气田可采储量及采收率的影响。该成果为提高普光气田整体开发效果提供了技术支撑。     

根据水区压力变化特征辨识高含硫边水气藏水侵规律

高含硫气藏产地层水严重影响生产,其安全清洁开发要求准确掌握水侵规律。储层非均质性强的边水气藏通常在某些方向水侵强度更大,表现出局部活跃水侵特征。经典水驱物质平衡分析方法基于全气藏平均地层压力进行计算分析,对局部水侵动态敏感性弱,早期研判和预测这类水侵影响较困难。为此,以水侵通道上水区观察井压力变化分析为重点,研究形成了诊断水侵特征、估算气藏开发全过程潜在水侵量大小的方法。与过去利用靠近水侵前缘的生产气井压力恢复数据分析局部水侵特征方法比较,围绕观察井录取动态资料作分析对气藏生产影响小且测压数据几乎不受生产制度变化的干扰。结论认为,多种方法配合能深入认识水侵规律,增强气藏开发治水提高采收率的针对性。     

裂缝型凝析气藏的动态储量和水侵量计算研究

针对存在活跃边、底水的裂缝型低含凝析油的凝析气藏,基于物质平衡原理,考虑基质和裂缝的 压缩系数、不同束缚水饱和度,建立具有水侵作用的裂缝型凝析气藏的物质平衡方程,并引入弹性储容比 参数,提出了一种计算裂缝型底水凝析气藏动态储量和水侵量的简便方法。研究表明,利用仅考虑单一孔 隙介质的视地质储量法和视地层压力法计算气藏的储量,结果均偏大,而考虑双重孔隙介质的新方法能 较准确地计算气藏的地质储量和水侵量。     

考虑水封气的水驱气藏动态储量计算新方法

水体活跃的水驱气藏在水侵过程中,水体侵入气藏后沿裂缝迅速上窜或横侵,将部分气藏分隔开,出现天然气被包围、封闭的现象。针对这些现象通过建立考虑水封气的物质平衡方程,结合自动拟合方法优化算法,获得了水驱气藏动态储量及水侵量的计算新方法。新方法通过拟合地层压力变化数据,能直接计算水驱气藏动态储量、水封气量及水侵量,同时确定水驱强度指数。将新方法与压降法、水驱气藏曲线拟合法进行比较,经实例计算,新方法计算结果正确、可靠。     

边、底水气藏水侵规律可视化实验研究

针对边、底水气藏开发过程中的水侵问题,根据不同类型气藏的主要储集空间特征设计相对应的可视化物理模型,并利用水侵规律物理模拟实验系统开展了孔隙型、裂缝型、孔洞型和缝洞型气藏水侵规律可视化实验研究。结果表明：孔隙型气藏采出程度高,水侵前缘近似均匀推进,见水后水气比增加缓慢;水体在裂缝型气藏中优先沿着裂缝快速突进,同时在毛细管力和润湿性的作用下,储层基质发生渗吸,封闭基质中的气体,在缝网中间形成大量残余气,造成裂缝型气藏采出程度的大幅下降;储层中孤立的洞和缝主要为气藏提供储集空间,水体优先进入洞和缝,在局部对水侵影响较为显著,但对整体水侵前缘的推进影响不大;缝、洞沟通的气藏,水体沿着裂缝快速的充满洞,当出口端通过缝、洞与边、底水沟通时,气藏将在短时间内因为水淹而停产,此时气藏仅仅动用了缝和洞中的气体。研究成果对边、底水气藏的有效开发具有指导和实践意义。     

边底水油藏水体及储层参数定量评价

对于有强边底水能量的油藏来说,油水关系复杂,一般情况下不具有统一油水界面,边底水的窜进将严重影响油井的产能以及生产的稳定性。油井开发初期,通过有限的钻井等资料全面认识油藏有一定的困难,而准确获得该类油藏的储层参数、水体体积、水侵指数及水侵量是合理开发此类油藏的关键。基于Blasingame现代产能递减分析方法,利用拟稳态水侵模型,推导油藏拟稳态水侵情况下储层参数评价方法,用于计算水侵量、水体体积、水侵指数、动态储量以及各储层参数。该方法首先将油井生产阶段划分为未水侵期、水侵初期及水侵中后期,然后通过未水侵期油井生产动态数据拟合Blasingame典型曲线进行动态储量、储层参数等评价,通过水侵初期油井生产动态数据拟合进行水体体积、水侵量和水侵指数的定量评价。对比数值模拟概念模型生产动态数据和运用所建方法拟合求解结果可知,动态储量误差为-3.31%,渗透率误差为2.60%,水体体积误差为-2.5%,新建方法拟合结果误差在可以接受的范围内,不会对开发方式的制定造成严重影响。