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为了解决低渗透油气藏开发中投入与产出的矛盾,满足油气田开发过程中合理开采速度和稳产期的要求,取得最大的经济开发效果,区块整体改造技术在各油气田得到了越来越广泛的应用,文章综合运用油藏工程方法,数值模拟理论,渗流力学理论,采油工程,数值计算方法等理论知识,结合采油工程的实际情况,从区块整体改造的角度出发,全面考虑低渗致密气藏低速非达西型渗流和人工压裂裂缝中高速非达西型渗流的影响,首次提出了一个新型的较完善的低渗致密气藏整体压裂模拟数学模型,并推导出数值模拟,编制了低渗致密气藏整体压裂模拟软件,为低渗致密气藏整体压裂改造方案的编制提供了强有力的工具。     

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。     

低压致密气藏气井产能潜力的识别技术研究

四川盆地川南、川中过渡带荷包场-界石场地区的须家河组砂岩储层是一套典型的低压致密储集层。由于储层具有低压、低渗、高束缚水饱和度的特点，其渗流机理不同于常规储层。气井在低渗、低压力系数的储层开发过程中表现为低自然产能，有些井受到钻井污染，基本没有产量。通常水力加砂压裂是经济高效开发此类气藏的必要手段，但由于常规低渗透储层试井方法及油气测试手段对低产甚至无产量气井的测试、评价受到限制，使得压裂前储层物性和气井产能无法确定，无法对气井压裂效果做出客观正确地评价。为此，基于脉冲试井不稳定渗流原理，开展了低压致密气藏气井微型注入测试技术研究，提出了确定低压致密气藏储层物性和气井产能识别的新方法。应用该方法可以准确评估低渗致密气藏储层渗流物性，确定气井生产潜力，并为低丰度、低压渗致密气藏储层效益开发提供了理论依据。     

低渗透致密储层气体低速非达西渗流地层压力分布及产能分析

低渗致密储层中含水条件下气体流动呈现低速非达西渗流特征。基于此认识,建立了低渗致密储层气体低速非达西渗流压力特征方程,推导了定压力边界和定产量边界条件下的径向流解析解,给出了低速非达西渗流条件下产能公式。计算分析表明:低渗致密储层气体低速非达西流动不同于有激励即有响应的达西流动,低速非达西流动必须克服启动压力梯度后才能流动;低渗致密储层气体低速非达西流动时,近井地带能量递减远快于达西流动的情况,储层波及范围小,存在合理的动用半径;给定不同配产情况下,可以确定井筒压力以及对应的有效动用半径;在给定压力条件下,不同的渗透率和气藏储量丰度对应不同的气井产能。     

低渗透致密气藏压裂水平井不稳定产能研究

产能评价技术是压裂水平井的关键技术,而对于低渗致密气藏压裂水平井,其渗流机理较为复杂,常规产能监测方法难以描述压裂水平井开发早期产量、压力递减情况,无法客观地预测气井的生产动态.为了对低渗致密气藏压裂水平井产能进行准确评价,从渗流机理出发,并通过将压裂水平井地层渗流数学模型、井筒流动模型、井口节流模型相结合,建立了压裂水平井产量预测模型,采用不稳定产能评价方法,利用生产数据,实现低渗致密气藏压裂水平井产能预测.实例应用表明,常规直井压裂模型计算结果与实际生产数据明显偏差较大,压裂水平井不稳定产能评价方法计算结果更为合理,该方法可用于低渗致密气藏压裂水平井产能评价及其它生产参数的计算.     

超低渗储层单相油渗流特征试验研究

对长庆油田H区块长6超低渗储层岩心的单相油渗流试验的研究表明,流体在低速渗流时,非线性渗流特征明显,存在启动压力梯度;发生非线性流的渗流速度为0.136m/d。提出了一种新的低速非线性渗流的数学表达方式,能较好地拟合本次试验数据,相关系数大于0.99。从该方程得到的启动压力梯度值与相关文献同类岩心的启动压力梯度值接近,弥补了非线性渗流规律的一般性数学表达方式的不足。     

致密气藏气水两相压裂水平井产能计算方法

致密气是目前较具潜力的非常规天然气资源之一,但受其储层低孔、低渗特征,气井产水以及气井调产的影响,以常规不稳定渗流理论以及传统达西渗流规律预测气井产量不再适用。基于致密气藏压裂水平井渗流特点,引入气水同产、储层与裂缝应力敏感效应、储层气体滑脱效应以及裂缝气体紊流效应,分别定义储层与裂缝中气水两相拟压力,建立了致密气藏气水两相稳态产能计算新方法。实例计算与产能影响因素分析表明:利用本文方法计算的无阻流量与产能测试无阻流量误差较小,证明了该方法具有较高的准确性;随着裂缝条数、裂缝半长的增大以及裂缝导流能力的增强,气井无阻流量增大;随着生产水气体积比、储层与裂缝应力敏感指数的增大,气井无阻流量减小;滑脱效应对气井产能影响较小,可忽略不计。该方法为致密气藏压裂水平井流入动态研究以及裂缝参数优化设计提供了理论依据。     

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。     

低渗致密气藏气相启动压力梯度表征及测量

针对低渗致密气藏气相渗流启动压力梯度的数学表征和实验测量不成熟的问题,对液相启动压力测量方法及近似计算进行分析,从非达西渗流理论出发,推导出启动压力梯度的数学表达式,提出临界压差法和拟压力法作为新的测量方法。实验数据表明,建立的低渗致密气藏启动压力梯度数学表征及测量方法是准确、可行的。针对苏里格某区块展开实例分析,实验测得其储层启动压力梯度为０.０５～０. ２０ ＭＰａ／ ｍ。计算可知,该气区极限井控半径为８０～５７０ ｍ,该区块还有井网加密调整的空间。     

致密气藏不稳定渗流的两段渗流模型研究

根据致密气藏的实际渗流特征,将致密气藏低速非达西渗流段和线性渗流段简化为两直线段,并用达西渗流方程描述低速非达西段的渗流特征,这样既简化了问题的处理,又考虑了临界流速、临界压力梯度和启动压力梯度对致密气藏压降动态的影响;然后,根据该渗流模型建立了致密气藏不稳定渗流的数学模型,并运用Laplace变换和Green函数方法求出了该数学模型的Laplace空间解.     

致密储层复杂流体模型及其适用性分析

致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了渗透率预测的准确度。针对微纳米尺度的致密储层孔隙结构,详细分析了致密储层复杂流体模型的理论基础和适用范围。不同尺度孔隙空间流动参数的数值计算和对比分析结果表明,Knudsen模型适用于较低压力下微纳米孔隙中的气体流动,对于致密储层油、水等液体或稠密气体来说,Knudsen流动的影响可以忽略;Forchheimer模型适用于孔隙介质中流体速度较高的情况,当致密储层中流体流速较低时,对流动惯性项的修正基本可以忽略。流体模型理论及其适应性分析对于深入理解致密储层复杂流动现象至关重要,研究结果为致密储层渗透率技术的应用研究提供了理论基础。     

致密气藏岩石应力敏感对气水两相渗流特征的影响

致密气藏岩石孔隙小,喉道结构复杂,一旦骨架有效应力发生变化,骨架颗粒与孔喉结构的原始关系也发生变化,导致气水两相渗流通道发生变化,孔隙度、渗透率进一步降低,产能受到严重影响。通过实验深入研究致密储气层基质岩心和裂缝岩心在不同围压下应力变化导致气水两相流体的相对流动能力变化趋势,有利于认清致密气藏储层流体的渗流规律,并对其合理产能做出准确的评价。以长庆致密气藏P1s、P2h储层岩心为例,基于应力敏感实验,讨论了岩石渗透率应力敏感对致密储气层气水两相流动及产能的影响。     

低渗致密砂岩气藏井筒流态判识及积液井措施管理

低渗致密砂岩气藏由于其"三低"特性,产水对该类气藏生产影响十分严重,准确判识气井积液是气田气井精细管理的重要内容。通过对产水气井井筒内气液两相分布状态的深入剖析,结合实际积液井压力测试数据,建立了井筒流态与气井流压、产气量之间的关系,并根据积液井井筒流态及排水采气措施适用性对积液井管理提出了优化建议,有效支撑了低渗致密砂岩气藏气井精细化管理,进一步促进了气田高效、可持续开发。     

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水相滞留是低渗气层最主要的损害因素之一。文章以克拉区块低渗气层为例，分析了自由水、束缚水、吸附水等不同方式滞留的水对低渗气层的渗透率损害。结果表明：束缚水对克拉区块低渗气层渗透率损害最严重，渗透率越低，其损害越严重；束缚水和吸附水对气层渗透率的损害难以恢复。降低低渗气层水相滞留损害的最好方法是减少水相的侵入，或使用经济匹配的非水基流体，如甲醇、ＣＯ_２、Ｎ_２等。一但水相侵入后，对低渗气层而言，再解除水相损害问题还没有非常有效的方法。     

鄂尔多斯盆地东部盒8段气水两相驱替渗流特征及影响因素分析

针对鄂尔多斯东部地区盒8段储层低孔低渗、非均质性较强及渗流特征复杂等性质,通过在该地区利用真实砂岩模型进行微观气水两相驱替实验,得出其驱替方式渗流路线主要表现为3种形态:均一网状渗流路线活塞式驱替方式;非均一网状与交织状非活塞式驱替方式;复杂渗流路线非活塞式驱替方式。对实验现象进行分析,明确了储层砂岩中软组分含量、物性及残余水饱和度是影响驱替渗流方式及效率的主要因素。研究成果为更好地认识东部盒8段渗流规律提供了理论依据。     

Characteristics and accumulation mechanism of tight sandstone gas reservoirs in the Upper Paleozoic, northern Ordos Basin, China

The Ordos Basin is a significant petroliferous basin in the central part of China.The Carboniferous and Permian deposits of transitional and continental facies are the main gas-bearing layers in the north part of the basin.The Carboniferous and Permian natural gas reservoirs in the northern Ordos Basin are mainly tight sandstone reservoirs with low porosity and low permeability,developing lots of ＂sweet spots＂ with comparatively high porosity and permeability.The tight sandstones in the study area are gas-bearing,and the sweet spots are rich in gas.Sweet spots and tight sandstones are connected rather than being separated by an interface seal.Sweet spot sand bodies are vertically and horizontally overlapped,forming a large gas reservoir group.In fact,a reservoir formed by a single sweet spot sand body is an open gas accumulation.In the gentle dipping geological setting and with the source rocks directly beneath the tight reservoirs over a large area,the balance between gas charging into tight reservoirs from source rocks and gas loss from tight reservoirs through caprock is the key of gas accumulation in tight sandstones.Both the non-Darcy flow charging driven by source-reservoir excess pressure difference and the diffusion flow charging driven by source-reservoir gas concentration difference play an important role in gas accumulation.The results of mathematical modeling indicate that the gas accumulation cannot be formed by just one of the above mechanisms.The diffusion of gas from source rocks to reservoirs is a significant mechanism of tight sandstone gas accumulation.     

致密岩心中气体渗流特征及影响因素实验研究

致密砂岩气藏储层岩石孔隙结构复杂,孔喉细小,气体渗流特征有别于常规气藏。采用逐级增压气驱实验和定容衰竭开采物理模拟实验相结合的方法,测试分析了气体在砂岩储层岩心中的渗流特征。研究表明:气体在致密砂岩储层岩心中有效流动的条件是需要有足够大的流动压差克服沿程摩阻,这也是致密气藏储量得到动用的门槛条件。气相渗流特征受岩心基质渗透率、含水饱和度、岩心长度、上覆压力等多种因素的影响,在致密气藏开发过程中,需要综合考虑这些因素对气井产能及稳产能力的影响。     

砂岩气藏岩石孔喉结构及渗流特征

以多孔介质中气水两相渗流理论为基础,选择了四川须家河组气藏岩心,其渗透率在(0.002~70.28)×10-3μm2之间,分别开展了高压压汞、气水相渗以及气藏衰竭开采物理模拟实验研究,从岩石孔喉结构、受力特征以及气水两相渗流特征3方面对比分析了致密与中高渗砂岩气藏特征的差异。采用孔喉类型及数量比例、平均孔喉半径、孔喉中值半径3项参数对不同渗透率砂岩孔喉结构特征进行了精细描述,对比分析了低渗致密与常规及高渗砂岩孔喉结构特征差异;采用排驱压力、沿程阻力量化评价了气、水在不同渗透率砂岩中渗流时的受力情况,对比分析了孔喉结构对致密与常规砂岩产能的影响;建立了气相渗流能力与含水饱和度关系图版,对比分析了含水饱和度大小对不同渗透率岩心气相渗流能力的影响。研究成果将为气藏储层微观建模以及气、水渗流机理研究提供一定的参考依据。