考虑微观渗流机理的致密气藏产量预测方法

致密气藏存在启动压力和应力敏感等特殊渗流机理,对气井产量有较大影响,由于现有产量预测模型大多未同时考虑两者影响,且启动压力梯度等关键参数难以准确获取,导致其不适用于致密气藏气井的产量预测。在顶底封闭的均质无限大致密气藏渗流模型基础上,建立了考虑启动压力梯度和应力敏感的致密气藏直井产量预测模型,绘制了产量递减理论图版,提出了基于产量历史数据获取模型关键参数来修正产量预测模型、提高产量预测精度的图版拟合方法。由敏感性因素分析可知,气井产量前期主要受应力敏感影响,应力敏感性越强则产量递减越快;后期主要受启动压力影响,启动压力梯度越大则气井生命周期越短;当无因次渗透率模量大于0. 000 1或无因次拟启动压力梯度大于0. 001时,气井产量快速递减,若不考虑启动压力和应力敏感将导致产量预测误差较大。苏里格致密气藏实例验证表明,该模型预测精度较高,应用效果较好。     

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。     

致密气藏动态启动压力梯度实验研究

针对目前启动压力梯度测试不能准确表征储层真实启动压力梯度的现状,通过引入高精度回压控制系统,建立致密气藏储层条件下的启动压力梯度测试方法。与常压下测试结果相比,在渗透率相同的条件下,新方法得到的启动压力梯度更小,且岩心渗透率越低,2种方法测定结果相差越大。研究结果表明,启动压力梯度在开发过程中并不是定值,而是随着孔隙流体压力的下降而不断变化,呈现动态启动压力梯度。为此,提出并定义启动压力梯度敏感性和启动压力梯度敏感系数的概念,用其描述致密气藏动态启动压力梯度特征,并通过实验对动态启动压力梯度的影响因素进行分析。结果表明,启动压力梯度随孔隙流体压力的下降而线性增大。岩心渗透率越低、含水饱和度越大,在储层条件下的启动压力梯度越大,在开发过程中启动压力梯度的变化幅度也越大,启动压力梯度敏感性越强,动态启动压力梯度现象越明显。     

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。     

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。     

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。      

低渗透油藏渗透率及启动压力梯度应力敏感性分析

为了研究低渗透油藏在开发过程中伴随的储层物性及流体渗流参数变化规律,基于岩心堆积模型分形理论及材料力学原理,结合低渗透油藏非线性渗流特征,建立低渗透储层渗透率及启动压力梯度应力敏感理论计算模型,定量分析岩石力学参数对储层应力敏感性的影响,并通过理论模型计算结果与实验数据对比分析,验证应力敏感模型的有效性。研究结果表明:随着有效应力增加,渗透率呈下降趋势,而启动压力梯度呈上升趋势,且在有效应力作用下的正则化渗透率与启动压力梯度满足较好的乘幂关系;渗透率及启动压力梯度应力敏感性与岩石力学性质密切相关,岩石杨氏模量越大,渗透率及启动压力梯度应力敏感程度越弱,同一弹性模量的岩石泊松比越小,渗透率及启动压力梯度应力敏感程度越强;该模型可准确预测渗透率及启动压力梯度的应力敏感性,从而为低渗透油藏渗流规律研究及产能方案制定提供理论支撑。     

低渗致密气藏束缚水条件下应力敏感性

目前对应力敏感性研究主要是针对不含束缚水的储层,而低渗致密气藏普遍含有束缚水,束缚水条件下的应力敏感性研究对于气藏的合理开发有重要的意义。对选自苏里格低渗致密气藏的岩心建立了不同的束缚水饱和度,应用高压加湿器保证气体渗流实验中束缚水饱和度不发生变化,采用定围压变内压的方法进行了束缚水条件下应力敏感性研究。束缚水条件下低渗致密气藏具有较强的应力敏感性,渗透率越小,束缚水饱和度越高,应力敏感性越强。通过实验研究了应力敏感性系数与储层绝对渗透率和束缚水饱和度的关系,得出了定量表征苏里格低渗致密气藏束缚水条件下应力敏感性系数的公式。在此基础上建立了束缚水条件下低渗致密气藏考虑应力敏感性的产能模型,通过计算不同束缚水饱和度下的气井产能,发现应力敏感性会造成气井产能的损失,并且束缚水饱和度越高,应力敏感造成产能损失越大。因此控制压力下降速度或者降低储层束缚水饱和度可以减少应力敏感性对低渗致密气藏开发的影响。     

低渗透气藏流固耦合综合数学模型

气藏的开发过程是一个流体渗流与地层岩石变形动态耦合的过程,尤其低渗透气田中,由于受到启动压力梯度、滑脱效应和储层应力敏感等因素的影响,气体渗流规律不再符合经典达西定律,耦合效应也较中-高渗透率气藏强.基于渗流力学、固体力学及Blot孔隙弹性理论,将岩石骨架变形引入固体连续性方程中,并综合考虑储层应力敏感、启动压力梯度及滑脱效应的影响对气体的渗流速度进行修正,建立了低渗透气藏流固耦合渗流数学模型.     

不对称压裂气井非线性渗流产能影响因素分析

低渗气藏需储层改造才能常规开发,但由于地质条件复杂易形成不规则裂缝。针对不对称垂直裂缝气井,基于Forchheimer二项式渗流特征,利用保角变换原理建立了考虑启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感影响下的无限导流裂缝井产能数学模型,对产能影响因素进行了敏感性分析,同时对几种因素影响幅度排序。结果表明:随着滑脱效应及裂缝非对称率的增大,气井产能增加;随着启动压力和应力敏感性的增强,气井产能降低;储层物性是决定产能的最主要因素,其次为裂缝非对称率、应力敏感和滑脱效应,启动压力梯度影响程度最弱。     

致密气藏压裂水平井气水两相产能求解新方法

致密气藏由于其裂缝发育程度不好,地层渗透率过低等原因,通常采用水平井钻井并结合压裂增产技术对其进行开采。调研发现,在此类气藏中,一般存在储层应力效应,启动压力现象,甚至出现气水两相流动;目前对该类气藏的气水两相流动产能求解模型还较少。基于常规裸眼完井压裂水平井模型,同时考虑应力敏感,启动压力梯度以及裂缝间的干扰,引入新型气水两相拟压力的定义,并运用势的叠加原理和等值渗流阻力法,推导了致密气藏压裂水平井气水两相稳态产能模型,为非常规气藏气水两相流动的产能求解提供了新的方法。通过实例分析,随着渗透率模量和裂缝渗流率的增加,气井产能逐渐增加;随着水气体积比的增大,产能则逐渐降低;启动压力梯度则对产能的影响并不十分明显。因此,在低渗透致密气藏的开发过程中,需要着重对裂缝的参数进行优化,减小地层中因气水两相流动对产能造成的影响,以便达到更好的开发效果。图8参15     

致密砂岩气藏应力敏感性及其对产能的影响

前人普遍采用的变围压定内压的应力敏感实验方法并不适用于致密气藏,为了研究应力敏感对致密砂岩气藏开发的影响,对苏里格致密气藏岩样进行了定围压变内压的应力敏感性实验。致密气藏存在较强的应力敏感性,储层渗透率越低,应力敏感性越强。通过对实验数据进行拟合,无因次渗透率与无因次净围压数据符合乘幂关系,并定义乘幂关系式指数的负数为致密气藏应力敏感性系数。同时得出苏里格气田某区块储层渗透率与应 力敏感系数的经验公式,可由此式求得该区块不同渗透率储层的应力敏感系数。建立了考虑应力敏感效应的致密砂岩气井产能方程,应力敏感对致密气井产能有较大影响,随着井底流压的下降,应力敏感对产能的影响逐渐增大,因此有必要避免过快地降低井底流压。     

应力敏感对低渗致密气藏水平井压裂开采的影响

水平井压裂开发是提高低渗致密气藏产量和采收率的重要手段。低渗致密气藏存在应力敏感性,由于储层压力下降,造成近井地带孔隙度、渗透率等物性参数降低,裂缝宽度减小甚至闭合,地下流体渗流能力下降,影响压裂水平井的开发效果。从室内实验出发,研究了低渗致密气藏应力敏感性,多次升降压进一步加剧了裂缝渗透率应力敏感程度,储层和裂缝渗透率应力敏感损害具有不可逆性。采用压裂水平气井的生产动态分段拟合方法和试井分析研究了应力敏感参数变化规律:随生产时间增加、地层压力降低,地层渗透率逐步降低,压裂裂缝半长逐渐变短,裂缝导流能力下降,表现出较强的应力敏感性。单井动态分析和数值模拟研究表明:随应力敏感效应增强,水平井压裂稳产期采出程度和采收率降低幅度变大;随着配产提高,应力敏感效应影响增强;低渗致密气藏应控制合理生产压差,减少应力敏感对储层的伤害。     

低渗透非均质气藏压裂水平井产量预测研究

致密储层普遍存在非均质性以及气体在运移时存在启动压力梯度。为了准确致密气藏压裂水平井的产量综合应用当量井径、等值渗流阻力等原理,建立了考虑启动压力梯度、储层平面非均质、裂缝干扰、储层与裂缝相耦合的气藏压裂水平井非稳态产量计算模型。利用四川盆地某致密气藏水平井的资料进行了模拟结果表明在其它条件相同的情况下,启动压力梯度使压裂水平井的生产效果变差,将非均质储层处理成均质储层会导致产量明显偏高。     

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。     

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。     

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。     

应力敏感碳酸盐岩复合气藏生产动态特征分析

针对碳酸盐岩气藏平面非均质严重、应力敏感性强的特点,基于近井带裂缝—溶洞发育、远井带基质广泛展布的地质特征,将储层划分为内、外2个区,内区为三重孔隙介质,外区为单重孔隙介质;通过开展应力敏感性试验,确定内区裂缝渗透率应力敏感性变化规律,并引入拟压力及拟时间函数加以描述,建立考虑储层应力敏感特性的碳酸盐岩复合气藏渗流数学模型。应用Laplace变换及Stehfest数值反演方法,并结合气藏物质平衡方程,迭代求取定产压力解和定压产量解。采用矿场实际储层、流体及生产数据,对模型的有效性进行验证。分析不同应力敏感系数、内区裂缝渗透率及外区基质渗透率等对生产动态的影响特征,研究结果表明气井初始产量及生产后期压力随应力敏感系数的增大而减小,相比与内区裂缝渗透率,外区基质渗透率决定气井产气能力、井底流压大小与下降速率。     

非达西渗流效应对南海低渗透储层产能的影响

应力敏感和启动压力梯度是低渗储层呈现非线性渗流的重要因素.为明确两种低渗特殊效应对开发的影响,以南海东部低渗储层为研究对象,进行了岩心应力敏感性和启动压力的测试,通过数据分析建立了启动压力梯度及应力敏感的数学模型,并采用数值模拟方法研究了应力敏感性、启动压力梯度对低渗储层产能的影响.结果表明:应力敏感性与储层渗透率之间...