渗透率对低渗气藏单井控制储量的影响

在低渗气田开发中,单井控制储量的计算是一个不可缺少的部分,关系着对气藏的客观综合评价、开发方案的设计和调整.控制储量的大小往往受到储层物性及流体性质的影响,而气体的有效渗透率又是一个与储层物性及流体性质相关的参数,并且实验已证实低渗透气藏也存在的启动压力,且梯度值也与气体有效渗透率相关.所以,探讨渗透率与气井的控制储量之间有何影响是必须的.为此,通过建立考虑启动压力梯度的产能方程来计算低渗气藏单井控制储量,并分析了渗透率的变化对低渗气井控制储量的影响,最后通过实例加以论证.     

低渗透产水气藏单井控制储量的计算及产水对储量的影响

低渗透气藏已成为目前我国天然气开发的重点对象,其渗流规律也不同于常规气藏,特别是气井产水以后,存在气、水两相流动,气藏的渗流规律将发生明显的变化,常规的单井控制储量计算方法已不再适合。为此,针对气藏低渗透、产水的特点,重新推导了气井的气、水两相产能方程,并结合物质平衡法,建立了一个改进的适合产水低渗气井控制储量计算的采气曲线法,并用实例进行了验证。结果表明：启动压力梯度及气井产水对控制储量的计算有明显影响;在储量计算公式推导中,水气体积比的引入,能更准确地求取产水气井的储量和表述产水对储量的影响;在考虑产水因素后,求得的天然气储量明显降低,且随产水量的增加,求得的气井控制储量也减少。该研究成果对于提高低渗透产水气藏单井控制储量的计算精度具有重要参考价值。     

非达西效应及范围对低渗透气藏井控储量的影响

低渗透油气藏中由于存在非达西渗流效应,其渗流规律不同于常规油气藏,常规的单井控制储量计算方法已不再适合。针对存在高速非达西流动和启动压力梯度的特点,考虑气井的高速非达西流动范围和半径,重新推导了低渗气井考虑启动压力梯度和高速非达西效应的井控半径及井控储量计算公式,分析了井控半径及储量随时间变化规律。结果表明,气井在高速非达西区域压力传播慢,高速非达西流动半径1.004 m,压力传播时间166.24h;气井生产未达到高速非达西边界时,井控储量随产气量的增加而减小,随速度系数的增加而减小;气井生产超过高速非达西边界时,井控储量随产气量的增加而增加,随启动压力梯度的增加而减小。     

考虑启动压力梯度的低渗透气藏不稳定渗流模型

低渗透气藏气体渗流存在启动压力梯度,为准确描述存在启动压力梯度的低渗透气藏的不稳定渗流问题,在前人研究成果的基础上,根据存在启动压力梯度的低速非达西渗流的特点(流体流动边界不断向外扩展),建立了一个考虑启动压力梯度的低渗透气藏非线性渗流数学模型.采用格林函数法与数值逼近法相结合的方式对低渗透气藏的非线性渗流数学模型进行求解,建立了单井控制半径的求解方程,同时制作了计算控制半径的图版,利用该图版可以方便地计算出单井的控制半径.实例计算表明,采用考虑启动压力梯度的不稳定渗流模型能够正确地反映低渗透气藏的渗流机理和开采动态.     

气井控制储量评价方法

评价气井控制储量是调整气田开发井网的重要环节,关系到气井工作效率和气藏最终采收率.针对气体非线性渗流问题,采用Russell拟压力函数和Meunier拟时间函数对气体非线性渗流控制方程组线性化,得到了与液体渗流控制方程组参数一一对应的气体渗流控制方程组.使用Duhamel褶积和拟稳态流动方程导出了简约的广义拟稳态渗流控制方程,反映了封闭气藏中气井在变产量同时变流压条件下的拟稳态生产动态特征,由此建立了利用生产数据评价气井控制储量的计算方法,可用于普通直气井、有水力垂直裂缝的直气井以及普通水平气井.通过实例分析给出了该方法的应用步骤和主要计算公式.     

产水气井单井控制储量计算新方法

气井单井控制储量是气藏工程中一项重要的内容,而气井产水对单井控制储量具有明显的影响,准确计算产水气井单井控制储量在整个气田开发中有着重要意义。基于产水气井渗流特征,利用产水气藏分流率与日产气量、日产水量的关系,结合气、水两相相对渗透率曲线,得到产水气井单井控制储量计算的理论图版。通过将实际产水直井和水平井生产动态资料与单井控制储量理论图版进行拟合,获得产水直井与产水水平井单井控制储量,且对比发现,利用图版拟合法与物质平衡法、产量不稳定分析法、弹性二相法以及数值模拟法计算单井控制储量结果相对误差较小,表明新方法具有较好的实用性和可靠性,可以推广运用到产水气藏动态储量的计算。     

考虑启动压力梯度的低渗透气藏压裂井产能分析

低渗透气藏中的多数井自然产能都很低,需要进行压裂改造后才具有生产能力。同时,气体在该类气藏中的渗流一般为存在启动压力梯度影响的非达西渗流。为此,根据保角变换原理,将带垂直裂缝的气井渗流问题,转化为易于求解的单向渗流问题;然后基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑低渗透气藏中启动压力梯度存在的影响,推导得到了低渗透气藏中垂直裂缝井的产能计算公式;在此基础上,绘制分析了理论产能曲线,并用现场实例进行了验证。结果表明:启动压力梯度会影响低渗透气藏压裂井产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度的增加而降低。该方法简单实用,便于现场应用。     

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。     

低渗透气藏拟稳态三项式产能方程及应用

低渗透气藏具有常规气藏不具备的诸多特征,其低孔低渗、非均质性强和含水饱和度高等导致了气体渗流类似液体渗流的“启动压力梯度效应”显著,用常规二项式渗流方程难以描述气体在低渗透气藏中的真实渗流特征,用常规的二项式产能方程不能分析低渗透气藏气井的产能。因此,在常规二项式渗流方程中添加了启动压力梯度项,并结合气井在正常生产期内的生产状态,建立了考虑启动压力梯度的拟稳态三项式产能方程,给出了低渗透气藏气井无阻流量的计算公式,为低渗透气藏气井合理产量的确定提供了理论依据。     

修正的低渗透气藏产能方程

在低渗透气藏开发过程中,由于启动压力梯度、应力敏感的存在,使得气体的渗流不符合经典的达西定律。在考虑启动压力梯度、应力敏感和滑脱效应的综合影响基础上,对气体的流速方程进行了修正,并结合渗流力学基本原理得到修正的低渗透气井产能方程。应用修正产能公式对某气田的实际数据进行了计算,得到如下结论：应力敏感的存在将使气井的产能大幅度下降,最大可下降14%;启动压力梯度的存在将使气井的产能下降,不过下降幅度较小;由于气体黏度远小于油,故低渗透气井中应力敏感对产能的影响比启动压力梯度的影响要大;黏度越大启动压力梯度对产能的影响越大。建议低渗透气藏开发中必须充分考虑应力敏感的影响。     

确定油井单井储量的新方法

提出了一种确定未饱和油藏油井单井控制储量的新方法,该方法从拟稳态渗流方程出发,通过推导可以很方便地确定油井单井控制储量。使用该方法不需要进行关井测压,只需要阶段日产油和累积产油量以及原始油藏压力和井底流压等动态数据,通过线性回归,并进行外推即可得到单井控制储量。实例表明,由该法得到的单井储量与静态单井储量非常接近,是一种简单、实用、准确、可靠的确定油井单井储量的新方法。     

非达西渗流效应对低渗透气藏水平井产能的影响

水平井作为提高低渗透气藏单井产能的重要手段在实际生产中得到广泛运用。文献调研表明,低渗透气藏受其储层物性的影响,普遍存在复杂的非线性渗流效应,如滑脱效应、启动压力梯度及应力敏感效应;目前已有的低渗透气藏水平井产能预测模型中均没有考虑气体滑脱效应的影响,究竟这些效应是如何影响低渗透气藏水平井产能的还缺乏相应的评价手段。为此,针对低渗透气藏的渗流特征,引入新的拟压力函数,建立综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应共同影响下的水平气井产能模型,并以某低渗透气藏为例,分析了这些效应分别对水平气井产能的影响程度。结果表明：应力敏感对水平气井产量影响较大,但是气体滑脱效应与启动压力梯度对水平气井产能的影响也不能忽略;应力敏感会使水平气井产量大幅下降,最大可下降12%;气体滑脱效应会使水平气井产量上升,增加幅度在1.96%左右;启动压力梯度会使水平气井产量下降,下降幅度约1.43%。所建立的水平井产能评价方法为深入认识低渗透气藏水平井产能变化特征提供了重要的评价手段。     

低渗透气藏压裂井三项式产能方程分析

压裂是低渗气藏开发常用的一种方式,气井压后渗流规律发生变化,气井产能将受到裂缝参数的影响,同时低渗气藏普遍具有低孔、低渗的特征,气体在储层中渗流时存在启动压力,而目前关于压裂气井产能研究主要是侧重于考虑裂缝参数的影响,公式较为复杂,不便于处理测试资料,且大多忽略了启动压力梯度。为此,基于气井压后渗流特征,推导了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏压裂气井三项式产能方程,给出了处理测试资料的方法,并分析了压裂裂缝参数、启动压力梯度对产能的影响,为气井压裂工艺设计时参数的合理选取以及气井压后的合理配产提供了依据。     

低渗透气藏水平井产能分析

近年来随着低渗透油气田的开发,有关启动压力梯度渗流问题逐渐得到广泛的关注。水平井作为提高油气井产能的一项开发技术,以其在技术和经济效益方面具有常规直井无法比拟的优越性已成为高效开发油气的重要技术支撑。通过大量调研发现,低渗透气藏中水平井的产能预测均没有考虑启动压力梯度的影响,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。为此,通过对低渗透气藏气体渗流速度运动方程的变形,得到气体渗流产生的压降等于达西流动产生的压降、考虑启动压力梯度影响产生的压降及高速非达西效应影响产生的压降三项之和的结论。鉴于此,基于椭圆柱模型提出了描述含启动压力梯度及高速非达西效应的产能公式,并分析了启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。研究表明:启动压力梯度影响水平气井的整个渗流过程,且它对气井产量的影响较大;随着启动压力梯度增加,导致地层中的压力损失增大,同时水平气井产量也呈直线下降。     

利用生产数据计算气井控制储量和水侵量

为了解决水侵量计算较为复杂的问题,根据存水体积系数的物理意义,将存水体积系数用当前气藏含水饱和度与初始含水饱和度的差值来表示,推导了计算气井控制储量和水侵量的公式。利用该公式计算了某水驱气藏3口气井的控制储量和水侵量,结果表明,计算精度与其他常用计算方法相当。利用该公式还计算了该气藏某口气井不同时刻的含水饱和度、单井控制储量及水侵量,结果表明,在一定采出程度条件下,随着气井生产时间的延长,气藏的含水饱和度升高,气井的控制储量和水侵量增大。气井的控制储量与地层压力差、含水饱和度均呈线性关系;水侵量与地层压力差呈线性关系,与气藏含水饱和度呈指数关系。由于该计算方法中求取含水饱和度时要用稳定的生产数据,因此,该计算方法仅适用于生产时间较长的气井。      

非线性渗流地层水平气井二项式产能方程

水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,而低渗透气藏存在着启动压力梯度效应以及高速非达西渗流时的紊流效应。通过建立和求解包含水平气井井身结构参数、近井区高速非达西渗流条件下气体紊流因素以及启动压力梯度效应的水平气井渗流模型,推导出描述水平气井产能的二项式产能方程。在此基础上,依据理论推导和计算,对水平气井和直井的产能进行对比,研究启动压力梯度以及非达西渗流对水平气井产能的影响。结果表明启动压力梯度对水平气井产量影响呈一线性下降关系,非达西流动引起水平气井产能的降低,并且非达西流动对水平井的影响小于对直井的影响。     

一个新的考虑启动压力梯度的三项式产能方程

在Forchheimer提出的二项式非达西渗流方程的基础上,考虑启动压力梯度对低渗气藏气井渗流规律的影响,建立了考虑启动压力梯度的三项式非达西渗流方程。结合常规二项式产能方程,建立了考虑启动压力梯度的三项式产能方程。由于启动压力校正系数与启动压力梯度有关,而启动压力梯度很难确定,需采用试算法求取校正系数和产能方程。实例分析表明:对于存在启动压力梯度的修正等时试井数据,用常规产能分析方法得到的(p2e-p2wf)/qsc与qsc直线的斜率小于0;用本文的产能分析方法得到的(p2e-p2wf-c)/qsc与qsc关系直线的相关系数为0.9975,可用于分析气井的产能。这一新的产能分析方法可用于分析存在启动压力梯度的低渗气井产能,由此确定单井合理产量。     

东海某气井低渗储层特征评价及污染因素分析

东海深部地层低渗透油气资源储量巨大,受制于储层本身物性和钻完井施工影响,部分气井储层保护效果不理想。以东海某气井低渗储层岩心资料为基础,开展润湿性、非线性渗流、核磁共振、钻井液损害储层室内评价实验,揭示了低渗储层基本特征及渗流规律,评价了该类储层的可动用性。结合钻完井施工情况,进一步分析了导致该气井低渗储层污染的影响因素。研究表明,该气井低渗储层岩石亲水,孔喉细小,发生水锁后不易解除。低压力梯度下存在明显的非线性渗流特征。10 ×10?3 μm2以下储层可动流体百分数低于57.86%,属于三类储层,动用难度大。相比浸泡时间,钻井压差损害更大,压差应尽可能控制在3.5 MPa以内。     

致密砂岩气藏产水机理与开发对策

为认清致密砂岩气藏的渗流规律、揭示其储层产水机理、寻求有效的开发对策,开展了相关研究。结果表明,致密砂岩气藏储层渗流机理复杂,表现在:储层原始含水饱和度主要受储层微观孔隙结构特征的控制;在气水互封状态下,气体弹性膨胀推动部分束缚水转化为可动水,可动水饱和度能有效表征储层水相可动性;储层水相对气相渗流能力影响显著,含水条件下气体渗流存在闽压梯度,其主要受储层物性与含水饱和度的控制,阚压效应导致单井控制范围减小,储量动用程度降低;气、水两相渗流能力受压力梯度的影响。进而基于对致密砂岩气藏产水机理和渗流机理的认识,提出了有针对性的开发对策:①在明确储层可动水饱和度的基础上,评价储层产水风险,优选井位及开发层位,降低气井产水风险,提高单井产能;②采用压裂水平井开发,增加泄流面积,减小生产压差,延长无水或低水采气期;③合理配产,降低生产压差,预防或控制产水量;④强化排水采气,提高生产效果。上述技术措施为四川盆地中部上三叠统须家河组气藏和鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗透致密砂岩气藏的有效开发提供了技术保障。     

启动压力梯度对低渗气藏气井开发影响研究——以合川气田须二气藏为例

合川气田须二气藏属于低渗高含水气藏,通过室内实验已经证实存在启动压力梯度。应用渗流力学、单井数值模拟等手段对气井的流场、供给半径、采收率等进行研究,结果表明:启动压力梯度减小供给范围并产生附加压降,导致流压快速下降,形成锥形压降剖面;采收率随井距增大而减小,极限供给半径外的储量完全不能动用。根据相似原理建立了低渗气藏气井极限供给半径、可采储量、采收率估算的一套新方法,该方法简单快捷,考虑了启动压力梯度、最低(废弃)压力、井距等因素的影响。合川须二气藏的应用结果与实际动态监测、实钻新井的资料吻合,验证了该套方法的有效性,为确定低渗气藏合理井距及下步开发部署具有积极指导意义。图4表2参12