裂缝发育碳酸盐岩气藏气井产能变化影响因素

应力敏感是影响裂缝发育碳酸盐岩储层气井产能的重要因素,目前大多基于岩心实验分析来描述其对产能的影响。针对含天然裂缝岩样取心难度大,以及不同裂缝发育岩心应力敏感实验结果存在差异等局限性,文中提出了利用试井动态模型预测气井产能的方法。首先,基于典型井试井解释成果,分析储层渗透率应力敏感性;其次,在利用实测产能对试井模型验证基础上,开展是否考虑应力敏感的产能试井设计;最后,根据预测结果定量分析产能变化影响因素。结果表明:地层压力下降是引起气井产能降低最主要的因素,但应力敏感的影响仍不可忽略,随气藏开采应力敏感影响逐渐减小。利用该方法可有效预测该类气藏气井产能。     

河坝飞仙关气藏储层应力敏感性及其对产能的影响

河坝飞仙关气藏是一个裂缝孔隙型异常高压气藏,地层压力系数高达2.3。试采过程中,气井产能下降明显,表现出一定的应力敏感。通过对河坝飞仙关气藏储层岩石渗透率应力敏感、压差对渗透率应力敏感影响、渗透率可恢复性等室内岩心试验研究,结果表明:河坝飞仙关气藏储层渗透率敏感性强,渗透率损害率高达60%;渗透率永久性变形率较大,可恢复程度低;压差对渗透率敏感影响大,压差越大,渗透率敏感性越强,永久变形率越大。结合现场生产分析表明:应力敏感对河坝飞仙关气藏开发的影响大,气井产能下降快,地层压力降到20MPa时,产能下降了66%;对于河坝异常高压气藏开发,确立合理生产压差,减缓应力敏感对储层渗透率及气藏产能的损害,确保气藏在合理生产压差及合理产量下生产十分必要。     

考虑压敏效应的气井产能预测新方法

在气藏开发过程中,随着储层压力的下降,有效应力随之增加,引起气藏渗透率和产能的降低。基于岩石本体有效应力理论,对源于Terzaghi有效应力的渗透率应力敏感状态方程进行修正,在达西渗流理论基础上,结合岩心应力敏感实验,推导出考虑渗透率应力敏感的气井产能方程,提出了一种新的产能预测思路。通过实例分析了压敏效应对气井产能的影响,结果表明:渗透率应力敏感伤害对气井产能影响明显,压敏效应越强,气井产量降低越严重。     

低渗透气藏垂直裂缝井产能计算

低渗透气藏储层往往存在着渗透率应力敏感性,且地层中气体流动时具有启动压力梯度。考虑以上因素对气井产能的影响,根据扰动椭圆的概念和等价的发展矩形的思想,推导出适合低渗透气藏的气井压裂后产能预测公式,绘制并分析了产能理论曲线。研究表明,渗透率模数、拟启动压力梯度以及裂缝的长度均对气井产能有较大影响。该研究结果对低渗气藏垂直裂缝井合理产能的求取具有较好的指导意义。     

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。      

应力敏感低渗气藏非线性渗流特征研究

低渗透气藏开发过程中,因储层压力的下降所引发的渗透率应力敏感性不可避免。为了研究应力敏感条件下低渗气藏非线性渗流特征,基于Forchheimier二项式运动方程,建立了低渗气藏产能和地层压力分布非线性渗流模型,通过实例计算分析了气井产能、地层压力和渗透率分布特征。研究结果表明:应力敏感系数越高,气井产量降低幅度越大,地层压力损失主要集中在井底附近较小的范围内;压敏效应使渗透率在井底附近损失严重,应力敏感系数越大,渗透率降低幅度越严重。研究成果对应力敏感气藏的产能预测和现场生产指导具有一定的实用价值。     

异常高压气井产能评价技术研究

异常高压气藏由于存在变渗透率问题,在气井产能计算时必须考虑应力敏感性。对Y气田渗透率和孔隙度进行了应力敏感性实验,研究结果表明渗透率比孔隙度具有更强的应力敏感性。采用常规的压力平方法和拟压力法计算了气井的产能后,根据储层的应力敏感性,改进了气井的拟压力法产能方程,定量讨论了应力敏感性大小对气井产能的影响。研究表明:应力敏感性对产能影响较大,在建立产能方程时,必须考虑渗透率应力敏感性。此外,如果在开发早期缺乏应力敏感数据,可近似用压力平方法来确定该区气井产能。     

致密低渗气藏储层应力敏感性及其对单井产能的影响

采用变出口端回压应力敏感实验方法,具体实测了大牛地致密低渗气藏储集层岩样不同驱替压差下的渗透率,根据实测的结果回归出大牛地致密低渗气藏储集层应力敏感性的幂函数关系式,总结了储层渗透率随气藏压力的变化规律。在考虑储集层应力敏感影响的情况下,推导出新的产能方程,计算了渗透率变化对单井产能的影响。研究表明：大牛地致密低渗气藏储集层应力敏感性在30％-70％之间,在考虑储集层应力敏感性的条件下,气藏单井产能降低,平均绝对无阻流量是渗透率为常数时的76．49％。     

支撑剂沉降规律对页岩气压裂水平井产能的影响

压裂工艺后支撑剂的分布及裂缝形态对页岩气井的产能有很大影响。为了研究支撑剂沉降规律,建立了综合考虑页岩气吸附解吸附及应力敏感的气藏数值模型,并在模型中提出了表征支撑剂沉降的方法。通过对比分析不同射孔位置、不同沉降程度、裂缝导流能力、储层基质渗透率等参数变量,考虑了支撑剂沉降的页岩气藏压力分布和产能特征,得出影响支撑剂沉降后气井产能的主控因素。结果表明,支撑剂沉降大幅度降低了气井产能;考虑压裂过程中支撑剂运移沉降,应在油气藏中下部进行射孔;页岩气藏裂缝导流能力达到4 μm2·cm即可满足气井的有效开采,选用40/70目支撑剂进行压裂施工,建议优先造主缝;基质渗透率越高,支撑剂沉降对气井产能影响越大,高渗带要采取防止支撑剂沉降的措施。此模型考虑了支撑剂沉降的特性,对页岩气井产能的预测和现场压裂施工具有重要指导意义。     

川东北碳酸盐岩气藏岩石渗透率变化实验

地应力变化是一个三轴方向上的综合应力变化,传统的应力敏感性实验与地层真实情况存在较大误差。为了研究超高压碳酸盐岩气藏储层渗透率与有效应力的关系,针对实际井获取的岩心,设计了不考虑岩石中孔隙流体压力的三轴应力变形实验和考虑岩石中流体压力的变形实验方案,推导了由三轴应力实验数据计算渗透率变化的数学模型,在此基础上分析了川东北碳酸盐岩超高压气藏岩石渗透率变化与有效应力的关系。结果表明:在同样的有效应力条件下,考虑孔隙中流体压力时渗透率下降幅度更大。3号岩心有效应力达到50 MPa时,无因次渗透率下降幅度为57.48%。对于天然裂缝发育的岩心,使用考虑岩心中流体压力的变形实验能更好地获取渗透率的变化规律;对于天然裂缝不发育的岩心,使用不考虑岩心中孔隙流体压力的三轴应力实验能更好的获取基质渗透率的变化规律。对比国内外异常高压气藏,认为研究区气藏渗透率的应力敏感性较强。实验研究为气藏科学、高效开发提供了科学保障。     

深层页岩剪切滑移裂缝渗透率变化规律

为了明确深层页岩裂缝渗透率在剪切滑移过程中的变化规律,选用四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组页岩和美国宾夕法尼亚地区Marcellus页岩露头岩样,进行了不同法向应力和滑移速率条件下的裂缝剪切滑移实验,并应用脉冲衰减法采集了裂缝渗透率的变化数据,分析了法向应力、岩石矿物组分和滑移速率等因素对深层页岩裂缝长期导流能力影响的规律。研究结果表明:①页岩剪切滑移裂缝的渗透率受到裂缝表面凸起被剪切破坏和剪胀作用两种因素的综合影响;②裂缝表面凸起被剪切破坏致使裂缝的孔隙度下降、有效水力开度减小、渗透率降低,其中渗透率的变化主要受到页岩矿物组分、法向应力和滑移速率等因素的综合影响;③层状硅酸盐含量高的页岩裂缝在高法向应力和高滑移速率下,剪切作用导致裂缝表面凸起被破坏,较之于网状硅酸盐含量高的页岩,前者裂缝渗透率的下降幅度更大;④滑移裂缝的剪胀作用使得裂缝的有效水力开度增大、渗透率升高,其中渗透率的变化主要受到滑移距离、剪胀角、页岩矿物组分、法向应力等因素的影响;⑤网状硅酸盐含量高的页岩裂缝在低法向应力和低滑移速率下,剪胀作用会使得裂缝渗透率出现小幅度的上升;⑥压裂施工前期可考虑大排量、高注入压力形成规模复杂缝网,后期可考虑采用较低的流体注入速率和注入压力,使压裂裂缝和天然裂缝产生一定程度地滑移,从而有效提高裂缝渗透率和储层整体渗透性。     

基于碳酸盐岩储层裂缝表征与产能描述的开发技术对策——以川西北双鱼石区块栖霞组气藏为例

针对碳酸盐岩气藏试采期开发技术对策研究中存在的问题，在剖析裂缝表征方法和扩展气井产能概念的基础上，探索和揭示了不同类型储层裂缝特征相对应的气井产能变化规律，形成了碳酸盐岩储层裂缝表征与产能描述技术。文中研究明确了裂缝-孔洞型、裂缝-孔隙型和孔隙型3类储层酸压改造后形成的裂缝搭配模式与试井双对数曲线的对应关系；通过建立复合地层渗流方程，实现了对气井产能以及影响产能的动态储量、平均渗透率的描述，揭示了纯气井和气水同产井在早期、过渡期、平稳期和变化期4个阶段的产能变化规律，以此为依据提出了井位平面部署、靶体位置优化、钻井及储层改造工艺、生产井制度优化4个方面的对策建议。通过实施开发技术对策，取得了单井产量的突破，生产井水侵速度得到一定程度的控制。文中研究成果指导了气藏开发技术对策的制定，为同类型碳酸盐岩气藏的高效勘探开发提供了技术参考。     

超深裂缝性厚层改造效果影响因素分析与高效改造对策

针对塔里木油田超深裂缝性厚层改造效果不理想问题,分析确定了影响储层改造效果的主要因素及其影响规律,提出了储层高效改造对策。地质力学研究结果认为影响裂缝开启的因素主要有储层天然裂缝产状、储层地应力、改造时引起的孔隙压力增量、天然裂缝走向与最大主应力方向夹角、裂缝内聚力等。高角度天然裂缝容易发生剪切破坏开启;改造时孔隙压力增量越大、最大最小主地应力差越大,天然裂缝就越易剪切破坏开启;天然裂缝走向与最大主应力方向夹角越小,天然裂缝就越易剪切破坏开启;裂缝内聚力对裂缝开启率的影响较大,降低裂缝内聚力可大幅度增加裂缝开启率,裂缝内聚力从14MPa降低到0MPa,天然裂缝开启率从11.5%增加到71.2%,裂缝开启率增加59.7%。油藏数模研究表明提高储层纵向动用程度比提高储层横向动用程度更有利于提高单井产能。现场通过暂堵和大排量泵注提高井底压力,前置酸酸化降低裂缝内聚力,利于增加天然裂缝的开启率、加入可降解暂堵材料提高储层动用程度、改善增产改造效果,实现了储层高效改造的目的。     

基于裂缝特征参数的凝析气藏产能综合评价

裂缝是潜山凝析气藏重要的储集空间和主要渗流通道,影响潜山凝析气藏的成藏、富集及单井产能。B凝析气田是渤海海域深层太古界变质岩潜山的大型凝析气田,在研究其储层裂缝发育特征的基础上,分析并阐明了气井产能差异大的原因及裂缝对产能的影响。裂缝厚度、渗透率与产气量呈正相关,裂缝开度和密度影响最小,近东西向裂缝连通性最好,对天然气产能贡献最大。结合实际生产状况,利用数值模拟绘制适用于渤海B凝析气田的产能评价图版。     

考虑介质变形和长期导流能力的裂缝性气藏压裂产能模拟研究

在气藏开采过程中，由于孔隙压力的不断降低，使得介质变形而导致渗透率的变化，进而影响井的产量。针对这一问题，提出了各种流体与固体耦合的数值模拟模型。然而，对于裂缝性储层和多相渗流问题，流固耦合模型中许多参数不易获取，且求解难度很大，使得耦合模型存在一定的应用局限性。很少有文献在气井产能模拟时将介质变形和就地的长期导流能力加以综合考虑。文章考虑介质变形引起的天然裂缝渗透率的变化和裂缝导流能力随时间递减的影响，建立了裂缝性气藏压裂后气水两相渗流数学模型，推导出了数值计算模型；本模型易于编程求解，对于研究裂缝性气藏的渗流特征，特别是进行单井压后产能预测具有一定的实用意义。计算表明：不考虑介质变形和导流能力递减所预测的气产量偏高；目前普遍使用的气藏数值模拟软件中，假定渗透率、裂缝导流能力为常数，以致模拟计算结果比实际偏高。     

恩村井田煤体结构与煤层气垂直井产能关系

煤储层原始渗透率、压裂改造后渗透率及围岩的渗透率共同影响着煤层气垂直井排采过程中压力传播轨迹,并最终影响着煤层气垂直井的产能。以焦作矿区恩村井田勘探开发原始资料为基础,根据测井响应曲线,结合钻井取心,把煤体结构划分为原生结构煤（I类）、碎裂煤（Ⅱ类）和构造煤（Ⅲ类和Ⅳ类）3类4种。根据岩石弹性力学理论结合不同煤体结构天然裂隙发育状况,建立了天然裂缝方位与地应力方向关系模型,分析出不同煤体结构主裂缝方位的主控因素。根据裂缝延伸方位结合煤层气井排采过程压力传播轨迹,得出不同煤体结构与产能关系。排采试验表明：以目前的水力压裂工艺进行储层改造,碎裂煤对产能的贡献最大,原生结构煤次之,构造煤几乎不可被改造。     

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。     

大庆深层火山岩储层应力敏感性研究

大庆火山岩气藏储层埋藏深,岩石类型复杂,储集空间复杂多样且较为致密、物性差,属于低孔低渗储层。为了研究气藏开发过程中的储层物性变化规律,对大庆火山岩进行了应力敏感性实验和岩石力学实验分析,结果表明：大庆火山岩硬度大,抗压强度高,应力敏感性不强,当有效压力从5 MPa增大到60 MPa时,孔隙度下降率小于5％(相对值);渗透率的变化较为复杂,孔隙型火山岩下降率较低,约为10％～20％,裂缝型火山岩在低压段受压后裂缝产生闭合,渗透率下降较快,高压段下降速率减缓,总的下降率约为40％～60％。对某一气藏的计算表明,当气藏由原始地层压力衰竭开采至后期低压时,储层的渗透率总体上下降不大,孔隙型储层仅下降约3.5％,裂缝型储层下降约17.1％。     

低渗致密砂岩气藏储层应力敏感性试验研究

由于低渗致密砂岩气藏低孔、低渗特征,采出流体时地层压力下降,导致储层渗透率明显降低,储层岩石出现应力敏感效应,气体渗流阻力增大,最终影响气井产能。本文以大牛地低渗致密砂岩气藏储层岩样为例,从室内试验出发,结合储层岩性及微观结构特征,分析储层孔隙度、渗透率应力敏感程度与产生机理。试验结果表明,低渗致密砂岩气藏储层岩石变形更多属于弹塑性变形,渗透率应力敏感性较强,最终形成永久性、不可逆的伤害,导致气井产能大幅度降低。采取常规措施放大气井生产压差来保持气井高产加剧应力敏感效应,需要采取水平井压裂、酸化等措施减小或解除储层应力敏感性。     

致密砂岩气藏垂直压裂井拟稳态流动产能分析

基于致密砂岩气藏中气体非达西渗流特征,考虑应力敏感效应的影响,推导了致密砂岩气藏在拟稳态流动阶段的垂直裂缝气井产能方程,并得到了气井无阻流量计算式。实例计算结果表明:受到应力敏感效应影响,气井产能向压力轴弯曲,在相同的生产压差下,气井产量比不考虑应力敏感效应的产量低;应力敏感系数越大,产能曲线弯曲越早、弯曲度越大,气井产量越低,产量下降率越大;应力敏感系数越大、基质有效渗透率越低、裂缝半长越小、裂缝导流能力越小,垂直裂缝气井的产量越小。为保证垂直压裂气井的开发效果,压裂作业应尽量布置在基质渗透率较高的区域。