考虑滑脱效应的低渗透气藏气-水两相渗流数值模拟器

低渗透气藏普遍具有低孔、低渗、高含水饱和度的特点,气体渗流存在明显的滑脱效应.Klinkenberg在1941年提出了气体在不含束缚水多孔介质中渗流时出现滑脱现象,而且岩石越致密,渗透率越低,滑脱效应越明显.目前对低渗透气藏的数值模拟研究仍采用常规气藏模型,导致预测开发指标与实际存在较大的差异.通过对低渗透气藏渗流机理的分析,建立了低渗透气藏气-水两相流动非线性渗流数学模型,同时引入考虑滑脱效应的气相相对渗透率概念,建立了相应的数值模型和模拟模型,并根据所建数学模型及其数值解法,编制了考虑气体滑脱效应的低渗透气藏气-水两相渗流数值模拟器.     

低渗透气藏非达西渗流研究

达西定律是渗流的基本规律,但低渗透致密气藏的渗流还有其特殊性,启动压力和气体的"滑脱效应"同时存在,两种现象的研究又似乎相互矛盾.基于对低渗气藏渗流机理分析,利用渗流理论进行研究和推导,考虑启动压力和"滑脱效应"的双重影响,探讨和研究了二者对渗流规律的影响,得出当滑脱效应和启动压力影响相当时,低渗透气藏中非达西效应消失的现象.为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础.     

考虑滑脱效应的低渗透气藏压裂井产能分析

大量渗流实验证实,在一定的条件下,气体在低渗透气藏中渗流时会受到滑脱效应的影响.针对均质等厚低渗透气藏的一口压裂气井,应用保角变换原理,将求解垂直裂缝气井产量问题转化为简单的单向渗流问题.考虑二项式渗流效应、滑脱效应的影响,推导出低渗透气藏压裂井产能方程.对不同程度滑脱效应影响下的各流入动态曲线进行对比分析.结果表明:在低流压阶段,随着滑脱系数的增大,压裂气并的产量越来越大.该研究对低渗透气藏低压生产阶段压裂气井的产能计算及动态分析具有现实意义.     

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。     

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。     

考虑滑脱效应的低渗透气藏气-水两相渗流数值模拟器

我国大多数气藏属于低渗透气藏。低渗透气藏普遍具有低孔、低渗、高含水饱和度的特点，气体渗流存在明显的滑脱效应。Klinkenberg在1941年提出了气体在不含束缚水多孔介质中渗流时出现的滑脱现象。而且岩石越致密，渗透率越低，滑脱效应越明显。目前对低渗透气藏的数值模拟研究仍采用常规气藏模型，导致预测开发指标与实际存在较大的差异。为此基于对低渗气藏渗流机理的分析，建立了相应的数值模型和模拟模型。并根据所建数学模型及其数值解法，编制了考虑气体滑脱效应的低渗透气藏气-水两相渗流数值模拟器。     

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.     

低渗透砂岩气藏气体渗流特征

以鄂尔多斯盆地大牛地气田低渗透砂岩气藏为研究对象,对同一岩心在不同含水饱和度下的渗流机理进行了实验和理论分析,认为低渗透含水岩心气体在低速、低压下渗流先受气体滑脱效应的影响,随着压力梯度的增大,启动压力梯度作用逐渐增强;当含水率增大到20%左右时,低速、低压阶段岩心受到滑脱效应和启动压力梯度的综合作用.这为低渗透气藏渗流机理研究提供了新思路.     

低渗气藏气体渗流滑脱效应影响研究

低渗透气藏储层致密、渗透率极低、以微孔道为主，当气体在低渗孔隙介质中低速渗流时，气体渗流的主要物理特征是具有“滑脱效应”。为此，研究了具有滑脱效应的储层渗透率界限以及孔隙压力条件。通过对苏里格气田32块低渗岩心样品所进行的实验，探讨了低渗气藏天然气渗流规律。研究表明，当努森数介于0.1~1时，气体渗流不遵从克氏方程。实验结果还表明：克氏系数随储层渗透率的增大而减小，当储层渗透率大于0.1×10^-3μm²时，气体滑脱效应可以忽略不计；克氏系数随平均孔隙压力的增大而减小，当孔隙压力大于1.5 MPa时，气体滑脱效应也可以忽略不计。     

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。     

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低渗透气藏中气体的渗流有其独特的特征，气体渗流受到启动压差、介质变形和滑脱效应三重因素的影响，从而导致气体在储层中的渗流为偏离达西规律的非线性流动。正是由于这种非线性流动的存在，使得低渗气藏的开发动态与中高渗透气藏相比有很大的差异。文章基于大量的实验研究，系统地分析了启动压差、变形介质和滑脱效应对低渗气藏渗流规律的影响，通过实验和机理研究建立了一种新的低渗气藏渗流的基本数学模型。实例计算表明，该模型较传统的气田开发数值模拟模型更能准确地反映低渗气藏开发动态，更好地指导了气田开发生产。     

低渗透火山岩气藏渗流状态划分

气体在地下多孔介质中的渗流规律复杂,在不同的条件下气体的渗流状态多变,给气藏开发带来了不便.为了区分气体不同的渗流状态,在火山岩气藏渗流状态实验的基础上,利用努森数和雷诺数对渗流状态进行了划分.实验数据处理结果显示:气测渗透率和平均压力倒数的关系不是克林肯贝格(Klinkenberg)所说的直线关系,而是在高压力区呈对数关系,低压力区呈指数关系,中间呈直线关系的三段式.依据实验结果可以确定雷诺数大于1(Re>1)的为惯性流段、努森数大于10(Kn>10)的为强滑脱段、中间为滑脱段.渗流状态的划分,对低渗透火山岩气藏的开发有一定的指导意义.     

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章利用低速渗流实验装置，在残余水状态下，对亲水低渗储层岩石中气体低速渗流机理进行了大量的实验研究。研究成果表明：在残余水状态下，亲水低渗储层岩石中的气体低速渗流具有明显的非达西渗流特征；在克氏回归曲线上，存在着界定不同渗流机理影响的临界点。在临界点以下，气体渗流受毛细管阻力影响，表现为气体有效渗透率随净压力增大而递增；临界点以上，气体渗流受气体分子滑脱效应影响，表现为气体有效渗透率随净压力增大而递减。临界压力的高低反映了毛细管阻力和气体分子滑脱效应作用力这两种不同作用机理对气体低速渗流的影响程度。     

煤层气储层渗透率特征研究

采用煤岩渗流试验装置,研究了煤层气储层中气体的渗流规律,以及气体滑脱效应、有效应力对煤岩渗透率的影响。从理论上研究了煤岩孔隙系统特征。研究结果表明,由于煤岩特殊的双重孔隙介质特征,有效应力对渗透率影响非常严重。岩石总有效应力增大,煤岩渗透率下降。而卸压时渗透率只能得到一定程度的恢复,从而造成渗透率的损失。     

江苏油田特低渗透油藏三角形井网有效动用系数评价

从非线性渗流基本公式出发,应用流管积分法推导了三角形井网有效动用系数计算公式,成果应用表明：对于江苏油田低渗透油藏（K〈10×10^-3μm^2）,合理油井井距尽量控制在200m,井排距在150m以内,储层才能得到有效的动用;当油井井距和排距超过这个范围,即使放大注采压差,有效动用系数仍然较低。     

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科林贝尔在1941年提出了气体在不含束缚水多孔介质中渗流时出现的滑脱现象。而且岩石越致密，渗透率越低，科林贝尔效应越明显。然而，到目前为止还没有一套可靠的描述低渗透气藏动态预测的模型和方法，对低渗透气藏的研究仍沿用常规气藏模型，导致预测开发指标与实际存在较大的差异，导致错误的开发决策。为此，章基于对低渗气藏渗流机理分析，建立了考虑科林贝尔效应的低渗透气藏非线性渗流数学模型、数值模型和模拟模型。通过对磨溪雷-1气藏磨75井区的模拟研究表明，章建立的方法、模型能正确地反映低渗气藏的开采动态。该项研究成功实现了对低渗透气藏的定量动态预报，为低渗透气田开发设计和开采方案优化提供了一项强有力的技术手段。     

低渗气藏滑脱效应研究现状及认识

滑脱效应作为影响低速渗流规律的一个重要因素, 已引起人们的重视。国内外学者在滑脱效应影响因素及受滑脱效应影响的渗透率参数测量方面进行了大量的研究, 但是研究结论仍然存在分歧。概述了目前国内外在滑脱效应方面的研究工作, 提出了现存的问题, 对研究低渗透气藏的低速渗流规律及准确测定低渗气田开发中相对渗透率等参数有一定的指导意义。