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。     

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机理实验研究现状及新认识

研究低渗透气藏的渗流机理,有利于制订合理、有效的开发方案。低渗透砂岩气藏气体的渗流机理实验研究主要集中在气体的滑脱效应、启动压力梯度、高速非达西流效应和含水饱和度影响等4个方面。为此,分析总结了国内外有关低渗透砂岩气藏渗流机理的研究成果,并有针对性地进行了大量低渗透砂岩气体渗流机理的实验研究,获得了一些新认识:①实际生产过程中,由于低渗透气藏的废弃压力很高,故没有必要考虑滑脱效应的影响;②低渗透气藏气体渗流过程中存在启动压力梯度,与渗透率呈反比;③低渗透气藏开发过程中发生高速非达西流效应具有临界渗透率值;④含水饱和度对低渗透气藏气体渗流特征影响很大。上述认识对于低渗透致密砂岩气藏开发具有指导意义。     

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。     

储层压力条件下低渗砂岩气藏气体渗流特征

针对低渗砂岩气藏开展了储层压力条件下的气体渗流特征理论和实验研究,包括研究滑脱效应的定压差高压渗流实验和研究高速非达西流现象的定回压高压渗流实验.研究结果表明:低渗砂岩气藏储层中气体渗流的滑脱效应可以忽略不计;实验气测岩样绝对渗透率时,应用加回压提高平均压力的实验方法测得的绝对渗透率更为准确;压力梯度达到一定的临界值后...     

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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。     

低渗气藏压裂气井稳态产能计算新方法

低渗气藏在我国天然气勘探开发中占有较大的比重。由于低渗气藏具有低渗、低孔的特点,使得这类气藏难以直接获得商业开发,必须通过储层压裂改造才能经济有效开发。大量实验研究表明,在低渗气藏生产中存在着启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感和高速非达西流,目前关于低渗压裂气井的产能研究中,大多只考虑了单一因素的影响,综合考虑多种因素的研究相对较少。根据气井压裂后流体渗流规律的变化,利用气藏渗流理论,建立了综合考虑启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感和高速非达西流的压裂气井稳态产能计算方法,应用新产能计算方法对某低渗气藏进行了实例分析,证明了新方法的可靠性。研究结果表明:启动压力梯度和应力敏感会使气井的产能越低,应力敏感的影响更大;在低压阶段,滑脱效应会使得气井产能有小幅度增加;对低渗致密气藏,要注意控制生产压差,保持适度稳产。     

改进的考虑复合影响低渗气藏气井产能方程

针对低渗气藏的渗流特征,以气体渗流时启动压力、高速非达西效应为依据,建立了考虑应力敏感与滑脱效应复合影响的低渗气藏气井产能方程,并基于设定的不同形式拟压力和天然气烃类体系在地层温度下黏度与压缩因子的乘积与压力的关系曲线,对不同压力区间拟压降与启动压力项的计算公式进行了推导,给出了产能方程的细化计算方式,对低渗气藏气井产能规律进行了研究。结果表明:采用改进的不同压力区间拟压力不同简化形式的细化计算方式具有更高的计算和分析预测精度,通常迭代或近似计算方式所计算的结果使滑脱效应对气井产能的影响偏大;应力敏感使气井产能减少、滑脱效应使气井产能增加,当压力较高时,应力敏感和滑脱效应对气井产量影响较弱,随着压力降低其影响逐渐增强。     

低渗透气藏非达西渗流三项式产能方程的建立

低渗透气藏由于存在启动压力梯度,气体的渗流不再符合达西定律。考虑启动压力梯度影响,从气体多孔介质渗流力学理论出发,基于低渗透气藏非达西低速稳定渗流微分方程,建立了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏三项式产能方程,并提出了求解方法。通过某气藏的实际资料计算结果表明提出的方法切实可行,计算结果可靠。     

低渗透气藏压裂井三项式方程推导及应用

低渗透气藏压裂前自然产能很低或基本无产能，压裂是低渗透气藏增产和保持经济开采的重要措施。传统的二项式产能方程只能描述高速非达西渗流，对于这种低渗压裂井，地层的低渗透性和裂缝的高导流能力使得其渗流规律已经和压裂前大不一样，二项式产能方程已无法描述气井的生产状况，必须建立新的产能方程。文章从渗流力学基本理论出发，建立了低渗透气藏压裂井三项式产能方程。该模型全面考虑低渗透气藏压裂井的低速非达西渗流和高速非达西渗流的影响，得出了低渗透气藏压裂井渗流阻力由三部分组成，即启动压力阻力、粘滞阻力、惯性阻力，三者同时存在使得渗流阻力加大，并提出了低渗压裂井产能预测方法，能够更精确地确定渗流阻力系数和合理产量等重要参数，为科学合理开发低渗透气藏提供了理论依据。     

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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。     

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。     

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在致密飞藏中,由于吸附水膜的影响、岩石孔隙道喉道狭窄、连通性差、渗透率极低,加之气液固相间表面吸附力的作用等原因,在低渗油藏、气藏中均存在妄动压力梯度问题,即流体在多孔介质中的流动不再符合达西定律,而是遵从低速非达西渗流规律,四川石油管理局勘探开发研究院的开发研究院的室内实验已证明了这一点。在等温、单相、层流及忽略气体９骨脱效益的的条件下,气体低速达西渗流与液体低速非达西渗汉无因次渗流无因次渗流方     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透油藏直井产能的影响

由于低渗透油藏普遍具有低孔、低渗特征,导致其油水渗流存在非线性和流态的多变性,使得流体的渗流不再符合经典的达西定律。考虑启动压力梯度和基于岩石本体有效应力理论的应力敏感效应的综合影响,推导出修正的低渗透油藏直井产能方程。以某低渗透油藏为例,研究启动压力梯度和应力敏感效应对其产能的影响。结果表明,低渗透油井中启动压力梯度比应力敏感对产能的影响大,建议进行产能预测时充分考虑启动压力梯度的影响。     

低渗透气藏渗流研究现状

低渗气藏的开发已成为我国气藏开发所面临的一个技术挑战。由于低渗气藏一般具有低孔低渗的特点，所以其渗流机理与普通气藏相差很大。影响低渗气藏渗流特征的主要因素有应力作用、启动压力梯度、滑脱效应和水锁效应等因素，并且这些因素对渗流影响各有不同，但最终均引起低渗气藏渗流的非线性化。认识到这些因素对低渗气藏渗流的影响，对此类型气藏开发具有十分重要的意义。     

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。     

致密储层气体滑脱效应研究

针对气体滑脱效应产生机理认识不清的问题,通过不同类型气体测试贝雷砂岩和页岩岩样的渗透率实验,提出产生气体滑脱效应的原因为不同类型流体通过储层孔喉的下限不同和流体-固体界面张力不同导致界面处流体存在流速差异,并且气体滑脱系数与岩石类型和气体种类有关,压力、温度主要影响气体的高压物性。同时,基于达西公式和拟压力函数建立考虑滑脱效应影响的产气量方程,分析认为在常规气井产能评价中可以忽略滑脱效应对气井产能的影响,仅在低压、低渗储层中予以考虑。     

低渗气藏考虑非线性渗流特征的稳态产能方程

低渗、致密砂岩气藏已逐渐成为勘探开发的热点，其储层特征和高含水特点导致了渗流机理不同于常规气藏，主要表现为：在近井区呈现为高速非达西渗流形式；在远井区由于启动压力梯度的影响呈现低速非达西渗流形式。因此，采用常规达西渗流条件下建立的产能方程评价单井产能必然存在误差。目前针对非线性渗流机理对开发的影响已有深入研究，但建立的模型大多是复杂不稳定渗流模型，现场实际应用不方便。为了弥补现有气藏工程理论的不足，从基本渗流方程出发，建立了考虑低速非达西渗流机理的直井稳态产能方程，与实际井测试数据进行了对比，并深入分析了低速非达西渗流机理在不同条件下对产能的影响程度。     

非达西渗流效应对低渗气藏水平井产能的影响

低渗气藏普遍具有低孔、低渗、高含水的特征,气体渗流时表现出明显的非达西渗流效应．如启动压力梯度、应力敏感及滑脱效应。目前已有的考虑应力敏感的低渗气藏产能模型均基于Terzaghi有效应力理论．但该理论并不适用于描述岩石的应力敏感性,引入新的拟压力函数,综合考虑启动压力梯度、滑脱效应及基于本体有效应力理论的应力敏感的影响．推导出了修正的低渗气藏水平井产能方程。以某低渗气藏为例,分别研究这些效应对产能的影响程度,结果表明：基于Teizaghi有效应力理论的应力敏感使得水平井产气量平均降幅为13．28％,而基于本体有效应力理论（实际）的平均降幅仅为I．80％,因此．在低渗气藏开发中应采用基于岩石本体有效应力理论的关系式．