考虑储层孔隙介质分形特点的衰竭气藏储气库储层压力分布预测

考虑储层孔隙介质分形特点以及储层压力变化对储层介质渗流参数的影响,根据气体不稳定渗流理论,建立了衰竭气藏储气库储层压力动态分布的分形渗流模型,并推导出了注气过程动态储层压力的预测公式。在对本文模型计算结果与三维渗流模型计算结果对比分析基础上,研究了分形维数、弯曲率、储层厚度、气体黏度、注气速率和注气时间对地下储气库储层压力分布的影响,并计算了国内某衰竭气藏储气库BN-4井注气后的储层压力分布。结果表明:本文所建立的模型具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算需求;分形维数和渗透率随着孔隙度的增大而增大,储气库储层介质的应力敏感性受毛细管外壁的岩性影响较大;衰竭气藏储气库的储层压力随着储层介质弯曲率、气体黏度、注气速率、注气时间的增大而增大,随着分形维数和储层厚度的增大而减小;分形维数、储层厚度、注气速率、注气时间对储气库储层压力的影响比较显著,而介质弯曲率和气体黏度对其影响不明显。为充分利用储气库储层,实际工程中注气井的间距不宜过大及可适当延长注气时间。     

地下储气库注气过程一体化压力及地层参数计算方法

为了掌握地下储气库注气过程中的压力动态变化情况,解决持续注气导致的地层参数难以确定的问题,依据现场静、动态资料,基于一种改进粒子群优化算法,综合储层压力、井底压力和井口压力的计算方法,建立了一种地下储气库注气过程一体化压力及地层参数计算方法。首先,利用计算储层压力、井底压力和井口压力的方法计算出井口压力;然后,应用改进粒子群优化算法,不断调整、优化压力和地层参数,使计算的井口压力与实测井口压力达到最优拟合,进而得到储层压力、井底压力,以及储层平均渗透率、探测半径等地层参数。利用该方法计算了呼图壁储气库3口注采井的井口压力和储层的平均渗透率,3口注采井计算井口压力与实测井口压力的决定系数分别为0.988 9,0.989 3和0.978 4,计算出的储层渗透率与试井解释的渗透率基本一致,说明该计算方法的计算结果可靠。研究结果表明,利用地下储气库注气过程一体化压力及地层参数计算方法,可以了解地下储气库注气过程中的压力变化情况,有助于指导地下储气库的安全运行。      

储气库井注气压力剧变诱发微粒运移实验模拟

微粒运移是一种重要的储层损害类型,地下储气库井在注气过程中因注气压力递增或波动而诱发储层微粒运移。当前,基于储气库注气压力变化下的微粒运移机理尚不明确,且少有系统开展模拟储气库注气压力变化下的微粒运移实验研究。为此,选用相国寺储气库黄龙组碳酸盐岩储层岩心制取裂缝岩心,分别开展了应力敏感实验、气体速敏实验、模拟储气库注气压力递增和压力波动情形下的岩心流动实验,测试压力递增和压力波动的岩心渗透率和出口端微粒浊度,并借助X射线衍射和扫描电镜等手段,分析储层微粒运移的潜在微粒类型,揭示了储气库注气压力动态变化诱发储层微粒运移机理。实验表明:①驱替压力递增和压力波动实验中的压力梯度远大于速敏实验中岩心发生速敏时(微粒运移)的临界压力梯度,岩心应力敏感程度为弱~中等偏弱;②驱替压力递增和波动下岩心平均渗透率损害率分别为77%和57%;③驱替压力递增和压力波动引起储层裂缝壁面脆弱结构附着能力下降是微粒运移的重要诱发机制。分析认为,注气压力递增或频繁波动会诱发储气库储层微粒运移损害,应预防钻完井过程中外来固相微粒侵入,并对储层中固有微粒进行清除。     

中国含水层储气库建设的发展前景

<正>天然气地下储气库(以下简称“储气库”)是将从天然气田(藏)中采出的天然气,重新注入地下具备封闭条件的储集空间中,从而形成的一种人工气田(藏)。地下储气库主要包括气藏、盐穴、含水层和矿坑等4种类型。其中,含水层型地下储气库(以下简称“含水层储气库”)是通过高压将天然气注入具备一定储存条件的地下含水储层中,通过注气驱水形成的一种人工气藏。     

枯竭油气藏型地下储气库库址优选研究

天然气地下储气库能够解决天然气供应与消费之间的矛盾。由于天然气地下储气库库址的确定具有多目标性,因此在选择和建设天然气地下储气库前期必须对储气库库址进行充分的技术和工程论证。文章针对枯竭油气藏型天然气地下储气库的特点,在研究确定枯竭油气藏型天然气地下储气库库址优选原则的基础上,采用模糊数学中的综合评判方法,对天然气地下储气库库址进行综合评判,得到了最优库址。确定了油气藏剩余价值、储层发育情况、储层埋深、储层厚度、盖层性质及厚度、储层孔隙度、储层渗透率和储气库容量8项评价因素,通过计算实例,验证了采用综合评判法优选枯竭油气藏型天然气储气库库址的可行性。     

大张坨地下储气库运行模式分析

地下储气库在调峰和保证供气安全上有重要作用,对石油安全也有重要贡献。 介绍了大张蛇地下储气库的基本地质情况。重点分析了大张坨储气库的运行机理。该储气库从2000年底建成投产到2003年3月,累计注气8.25亿m~3,累计采气8.03亿m~3。该储气库的运行特点为:①注气井的吸气能力受储层有效渗透率和平均有效厚度影响;②在注气压力能够克服水体渗流阻力的情况下,气藏边部水体的低压区(板中)缓慢移动,引起库扩大;③只要地层压力不低于储气库下限运行压力,单井产量可达50～60万m~3/d;④气水边界随着压力上升而外移;⑤该库平面连通性好;⑥有效工作气量小。 介绍了对大张坨地下储气库采取的优化运行措施。     

天然气运移速率的微观物理模拟及其相似性分析——以库车坳陷为例

利用真实砂岩分析评价系统,直接观察了气体在孔隙、喉道内的运移方式,建立了天然气在砂岩孔隙介质中运移速率的统计模型,然后对其进行了相似性分析,形成了天然气在砂岩储层中运移速率的地质模型。制作了库车坳陷19个砂岩模型,通过微观模型获得氮气在砂岩中的运动方式,进而研究了气体在岩石介质中的渗流特点,综合分析了动力梯度、含气饱和度、渗透率等因素对气体渗流速率的影响。研究结果表明,气体在地下的渗流速率与岩石的渗透率、压力梯度、含气饱和度等因素成正比。对实验材料、几何尺寸、运移速率和动力梯度与实际地质条件之间的相似性进行了分析,建立了适用于描述库车坳陷地下天然气运移的速率模型,为进一步描述天然气的运移、聚集特点奠定了基础。     

地下储气库地层压力影响因素灰色关联分析

地下储气库注气过程中地层压力不断升高,过高的地层压力可能导致断层封闭性遭到破坏而发生天然气泄漏事故。需要分析各影响因素对地层压力的影响程度,得到影响地层压力的主要因素,为储气库安全运行提供参考。利用灰色系统理论的关联度分析法分析各影响因素与地层压力的关联度,通过关联度反映各影响因素对地层压力的影响程度。分析表明影响程度由大到小依次为注气速度、储层厚度、渗透率、孔隙度、井距、注采井到断层距离、运行井数。由关联度分析结果可知为保证储气库安全运行应合理选择注气速度和运行井数。     

缝洞型碳酸盐岩地下储气库高速注采渗流特征及库容动用机理

四川盆地是中国重要的天然气产能基地，目前已开发相当规模的碳酸盐岩气藏，该类气藏储层缝洞系统发育并具有超低孔隙度、低渗透率特征，气藏枯竭后可改建为地下储气库（以下简称储气库），以满足天然气高峰使用时期和冬季天然气保供的需求。但国内尚无此类型储气库成熟的建库经验，而缝洞型储气库的高速注采渗流特征是验证建库和用库的可行性的重要依据。为此，以中国石油西南油气田公司筹建的首座缝洞型储气库——牟家坪储气库为例，基于地震、露头等数据资料，设计了具备储层特征的缝洞组合方案，并构建了三维数字岩心模型，然后基于模型开展数值仿真模拟，计算其在高速开采过程中各区域气体压力和流速变化规律，最后从微观尺度分析了缝洞型储气库的渗流特征和库容动用机理。研究结果表明：(1)储层渗透率越高，缝洞内气体动用越快，渗流滞后的效应越显著；(2)同一缝洞组合条件下，气体流速和开采量与开采压力梯度成正比，开采压力梯度对气体渗流特征有着显著影响；(3)缝洞系统中存在狭窄裂缝，裂缝开度越小，缝洞间渗流滞后效应越明显；(4)缝洞组合和形态结构越复杂，渗流滞后越显著。结论认为，该方法能够为研究缝洞型碳酸岩盐储气库注采渗流特征和库容动用机理...     

CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的扩容分析

低渗透碳酸盐岩气藏在开发后期为了提高气井产量,经常采用加压开采和水力压裂等技术,导致储层被水侵且含有大量微裂缝。因此,当CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气时,如何快速有效地注气驱水扩容和制定气水边界稳定运移的控制策略就成为低渗透气藏改建地下储气库扩容的关键问题之一。为此,建立了双重孔隙介质储层中注CO_2驱水的气水两相渗流的数学模型,以国内某裂缝性气藏改建的地下储气库为研究对象,主要分析了边缘气井注CO_2驱水扩容的气水界面的运移规律,并讨论了CO_2溶解、井底流压、注气流量、微裂缝参数等因素对储气库扩容时气水界面稳定性的影响。结果表明:(1)储气库采用"多注少采"的方式扩容时,扩容速度在第5周期达到最大值,随后逐渐降低;(2)CO_2在水中溶解度随储层压力而变化的特性有利于储气库扩容时气水边界的稳定;(3)定井底流压和定流量扩容时,适当地增大井底流压和中心区域气井的注气流量能有效提高储气库的扩容速度;(4)在高渗透率区域和裂缝—基质渗透率比值较大的储层区域,应适当地降低注气流量,防止因渗流过快造成气水界面的指进现象,同时应通过观察井严密监控气水界面的运移,以防止气体从边水突破逃逸或高渗透带见水或水淹。该研究成果为我国应用CO_2作为低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的驱水扩容提供了技术和理论支持。     

水侵气藏型储气库注采相渗滞后数值模拟修正方法

以天然岩心气水多周期互驱相渗测定实验为基础,揭示了储气库多周期注采相渗滞后效应,结合Carlson和Killough经典相渗滞后理论,建立了水侵气藏型储气库多周期注采相渗滞后数值模拟修正方法,并通过建立的中低渗透砂岩水侵气藏型储气库地质模型,系统研究了多周期注采相渗滞后效应对储气库流体宏观分布规律和生产运行指标的影响....     

高含水油藏储气库建库微观模型可视化实验研究

采用人造微观储层模型模拟实际建库过程中的各个过程。应用可视化方法，观察各驱替过程的驱替现象，可以清楚地观察到流体进入和驱替的全过程，并分析了储气库的注气、储气机理。天然气驱油和水的效果十分明显，说明高含水后期油藏进行储气库建设，其注气、储气能力较好。在渗透率较高的高倾角油藏中局部注气时，其重力驱动效果明显，气液界面不平行。随着注气速度的增加。油藏的注入能力和储气能力将进一步加强。     

关井阶段CO2作储气库垫层气的动态影响规律

目的为应对地下储气库中的垫层气损失,采用经济气体CO₂作为垫层气,目前,CO₂作垫层气在实际应用中存在各种条件限制,且对其在关井阶段的应用研究较少,有必要对在关井阶段CO₂作垫层气对天然气储气库的运行影响因素进行研究。 方法利用有限元模拟CO₂作储气库垫层气时,研究关井阶段储气库动态参数(注气压力、注气速率和CO₂垫层气比例)对混气带的影响规律。 结果注气压力对混气带的影响不大,将其控制在12 MPa左右最为合理,此时混气带占储气面积的比例为23.731 5%;混气带面积占比随注气速率的增大而减小,但是在注气口附近会出现混合区域,导致回采天然气时出现大量的混合气体,所以注气速率控制在0.7×10⁸ m³/d时最为合理,这时混气带面积占比为18.324 6%;CO₂作垫层气的比例对天然气-CO₂之间的混合影响明显,当CO₂垫层气比例为20%时,混气带面积占比为7.236 5%。 结论根据实验结果设计针对混气带的控制措施,当注气压力控制为12 MPa时,注气速率为0.7×10⁸ m³/d,当CO₂垫层气比例为20%时,能让储气库的运作更为经济,实验结果可为实际储气库的建设提供参考。      

低渗岩性气藏压降法计算库容量改进

储气库库容量与工作气量是储气库建设的核心问题。对于低渗岩性气藏储气库建设,储气库库容量评价是研究的重点和难点。由于低渗气藏的关井压力恢复速度慢,在动态监测测压时,压力没有恢复到地层压力,造成计算的储量偏小,笔者将压力进行修正,使得压降法计算储量更加精准,由于频繁关井测压对产能建设有很大影响,针对测压数据少的问题,本文也进行了说明。     

低渗透油藏气驱注采比和注气量设计

注采比合理性对气驱生产效果影响较大。基于物质平衡原理、达西定律和油气分流理论、气驱增产倍数和气驱油墙描述等概念与成果,考虑并量化了注入气溶解、油藏流体膨胀、注入气成矿固化、储层压敏效应、天然裂缝疏导和干层吸气、注气井组和外部液量交换、气油比构成等因素,分别建立了基于采出油水两相地下体积的气驱注采比计算公式(2P公式)和基于采出油气水三相地下体积的气驱注采比计算公式(3P公式),给出了单井日注气量计算方法。应用新方法,研究代表性特低渗透油藏二氧化碳驱项目注采比变化情况,连续注气气窜后应按照3P公式计算的气驱注采比进行配注;水气交替注入按照2P公式计算的气驱注采比进行配注基本可行。     

微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算模型

微纳米孔隙页岩气藏运移机制多样,孔隙结构复杂,分形理论能比较精确地描述复杂系统。基于单根直圆管质量流量公式,推导出考虑迂曲分形维数的单根分形迂曲毛细管质量流量表达式,进一步推导出单位分形集内考虑管径分形维数与迂曲分形维数的总质量流量表达式,从而获得微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算公式。通过实验数据,完成模型验证,对比分析文中模型与传统模型的差异,进行分形参数敏感性分析。结果表明:文中分形表观渗透率计算模型计算结果略高于Javadpour模型,略低于Xiong X模型,但与实验结果最为接近;页岩气藏分形表观渗透率随有效压力增大而逐渐减小,在压力较低时,下降较快,压力较高时,趋于平稳;分形表观渗透率受管径分形维数与迂曲分形维数的影响,随管径分形维数的增大呈非线性增大,随迂曲分形维数增大呈非线性减小。