气藏提高采收率技术及其对策

虽然2000年以来我国的天然气产量排在世界前列,但目前我国的天然气产量却远远不能满足国民经济发展的需要,越来越多的气田已进入开发中后期,且绝大部分气藏属低渗透和水驱气藏,采收率低,如何提高气藏采收率已成为当前亟待解决的问题。关于油藏提高采收率的定义、剩余油描述方法与提高原油采收率(EOR)配套技术已较为成熟,但对气藏提高采收率(EGR)的定义与描述还未建立起来,对气藏剩余气分布规律的描述方法与EGR技术还不清楚。为此,在调研大量文献的基础上,对EGR进行了定义,提出按剩余气丰度的方法来进行剩余气分布的描述,分析了国内外已开发的3种主要类型气藏(低渗透气藏、凝析气藏、边底水气藏)的地质开发特征以及开发过程中遇到的问题,总结分析了提高采收率的相关技术与方法,并对EGR技术的发展提出了建议。该成果对气藏提高采收率有重要的借鉴和推广意义。     

低渗气藏开发的关键性技术与发展趋势

为了经济高效地开发低渗透气藏，对液相滞留、应力敏感性、水相自吸入等低渗气藏储层的主要伤害类型进行了分析，认为目前低渗气藏开发的主要关键性技术包括：①低渗气藏储层综合表征技术的应用（气藏地质和气藏工程）；②低渗气藏钻井技术（水平井、大斜度井技术和气体欠平衡钻井技术）；③低渗气层压裂改造技术。然后探讨了低渗气藏开发技术的发展趋势，提出需要加强发展的5个方面：加强基础理论研究；加强低渗透储层精细描述和储层预测；井间动态监测技术；低渗透气层改造技术；复杂结构井提高低渗气藏采收率技术。     

低渗透气藏产量递减规律分析

从 Arps 的基本递减规律出发,提出了一种低渗透气藏递减规律的简单分析方法。指出了低渗透致密气藏气井递减率并非恒定不变,对衰减递减方程进行变形并推导出产量预测模型,对模型中的系数进行修正,使其能很好地拟合实际生产数据。此方法以月为单位使计算更加准确、合理。通过油田实际应用表明,该方法简单、可靠、实用,对于产量波动较大的低渗透和特低渗透气藏尤为适用。     

低渗透气藏老井侧钻水平井研究

磨溪气田雷一^1气藏属典型的非均质低渗透气藏。由于其渗透率低，孔隙结构复杂，开发效果不理想。尽管储层整体压裂改造技术能有效改造低渗透储层，提高气藏气井产能，但其有效作用时间短，产能增加幅度小。在综合分析研究磨溪气田雷一^1气藏储层物性和生产特征的基础上，利用气藏数值模拟技术，研究了利用老井侧钻水平井以强化开采低渗透气藏的开采方式，并确定了水平井最佳钻进方式、最佳方位以及水平井段的最佳长度，为提高低渗透气藏产能和最终采收率，高效开发低渗透气藏开辟了新的途径和方法，对指导我国资源丰富的低渗透气藏开发具有现实意义。     

综合信息

低渗透气藏Ⅲ类储层对产能的贡献研究在中国已发现的低渗透天然气藏中,Ⅲ类储层的储量占了相当大的比例,高者可达30%。随着气藏的深入开发,压降漏斗加深扩大,Ⅲ类储层的生产压差也越来越大,从而会有更多的Ⅲ类储层储量被逐步动用,这部分资源对产能的贡献将越来越大。在气藏开采周期里,为了定量研究Ⅲ类储层资源对气藏生产总产能的贡献及其最终采收率,为现场生产规划、投资决策提供可靠的技术支持,研究人员利用磨溪气田低渗气藏磨18井区的气藏描述成果和实际生产测试资料,通过数值模拟技术建立了该井区低渗透气藏的单井模拟模型。在生产历史…     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

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。     

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。     

考虑相分离影响的低渗透有水气藏试井解释方法

部分低渗透气藏在关井过程中产生凝析水,由于气体上升、液体下沉,导致压力恢复曲线异常;受启动压力梯度影响,低渗透气藏不易出现径向流动段,导致低渗透有水气藏试井资料的解释较困难。为此,从渗流基本理论出发,采用Laplace变换等数学手段建立低渗透有水气藏渗流数学模型,获得其在拉氏空间中的无因次井底压力响应。通过计算得到了无因次压力和压力导数双对数理论图版,分析了低渗透有水气藏渗流特征及其影响因素。此研究成果对低渗透有水气藏试井资料的正确解释有一定的指导作用。     

低渗透变形介质气藏数值模拟

气田开发实践 和室内实验表明,低渗透气藏岩石孔隙喉道狭窄、连通性差、渗透率较低,加之气液固相间表面吸附力的作用等原因,在低渗透气藏中存在启动压力梯度;随着气藏的开发,储集层岩石的变形对渗透率的影响很大。常规气藏数值模拟技术基于线性的达西定律,无法对启动压力梯度和介质变形的情况予以准确描述。基于前人的研究成果,建立了一个考虑启动压力梯度和介质变形的气藏非线性渗流的数学模型,最后给出了计算实例。结果表明,启动压力梯度和介质变形对气藏开发动态有重要影响。