致密砂岩孔隙中气水分布规律可视化实验

为深入研究气水两相渗流在储层岩石孔隙中形成封闭气和残余水的机理,采用3D打印技术和玻璃刻蚀技术制作了2种具有气藏岩石孔喉结构特征的微流控芯片和1种裂缝-孔隙模型,并研制了一种人造微观可视化模型,进行气水两相驱替实验,观察水驱气和气驱水过程中气水分布情况。结果表明：水驱气和气驱水过程中气水在孔喉中分布规律相反;在水侵过程中,因卡断和绕流作用会形成封闭气,盲端、角隅和不连通孔隙等处也会形成封闭气,当盲端朝向与水流方向夹角为锐角时,盲端中滞留气可被部分采出;在裂缝-孔隙模型中,裂缝、“十型”和“H型”孔道是水驱过程中形成封闭气的主要原因;气驱水过程中,卡断、绕流和“A型”孔道是形成残余水的主要原因。研究多孔介质中气水流动的微观渗流机理有助于了解气藏成藏机理及水驱气时气藏的开发特性,可为定量分析实验现象提供较为准确的图像及数据资料,对于提高气藏开发效果的技术决策具有重要参考价值。     

长庆油田延安组油层光刻显微孔隙模型水驱油研究

本文介绍一种新型显微孔隙模型制作技术、实验方法及实验结果。模型制作采用光刻技术直接将实际岩心的孔隙结构复制下来,因而比较真实。用这种模型分别进行了油驱水和水驱油实验,观察了残余水和残余油类型及形成机理。模形是亲水的。实验结果证实,油驱水之后形成的残余水饱和度受多种因素控制,储集岩孔隙结构的非均质性是形成残余水的主要因素,水驱油过程中卡断和绕流现象十分普遍,这是形成残余油的主要原因。实验还考虑了实际油层的排驱压力和油田注水压力锑度的关系。     

海相砂岩水驱气藏气水微观渗流特征研究

为研究海相砂岩气藏气水两相驱替微观渗流特征,以番禺气田储层为例,开展气水相渗及微观可视化实验,模拟气藏成藏及开发过程中不同类型储层的气水渗流及分布规律。结果表明：研究区目的层位储层渗流能力较好,Ⅰ类储层的共渗区明显大于Ⅱ、Ⅲ类储层。微观可视化实验表明气驱水过程气体优先进入大孔径、孔隙中央,且气驱前缘发生跳跃式的转换;而在水驱气过程中,水优先进入小孔径,在毛管力的作用下产生强烈的指进现象,而当流速增大到一定值时,孔径尺寸不再影响水的前进方向,水能够同时进入各个大小的孔径中,使得水驱前缘均匀推进,且随着驱替速度的适当增加,水驱气末期残余气饱和度越低气体采出程度越高;残余气主要有绕流和卡段两种,各自具有不同的形成机理。研究成果可为海相砂岩水驱气藏高效开发及调整挖潜提供依据。     

气水两相渗流及封闭气的形成机理实验研究

四川盆地天然气藏多数属于有水气藏.随着气藏的不断开发,地层压力不断下降,导致了边水推进和底水上升,严重影响了天然气的产量和气藏的采收率.四川盆地天然气藏地质情况复杂,储层非均质性强,水侵形式多种多样,开发难度极大.本文根据四川盆地有水气藏的实际情况, 以铁山2井3号样品和卧116井114号样品的铸体薄片所代表的孔隙结构为背景,利用现代激光刻蚀技术,研制了均质孔隙和裂缝-孔隙模型地层的气水两相可视化人工物理模型.开展了气水两相渗流及封闭气形成机理试验,研究了两种模型中的水驱气机理,水沿裂缝的推进和变化规律,封闭气的形成方式,气水两相的微观分布关系以及尽量采出封闭气的主要方法.     

裂缝型产水气藏水侵机理研究

在裂缝-孔隙型有水气藏开采过程中,边水或底水容易沿裂缝通道向生产井窜流,形成气水两相流,增加渗流阻力,封闭并分隔部分气区,降低井产量和气藏采收率,对采气危害很大。针对裂缝型产水气藏的储集层特征,建立了水驱气渗流的物理实验模型,通过实验,从微观机理上揭示了裂缝型气藏发生水侵时天然气主要以绕流封闭气、卡断封闭气和水锁封闭气的形式存在。气藏水侵在宏观上主要表现为低渗透岩块水侵、气藏水侵和关井复压“反向水侵”,其结果是水对气区进行封闭、封隔和水淹,堵塞部分气区的渗流通道,使可动气变成“死气”。结合气藏水侵机理研究了K6井裂缝系统的水侵规律,为该气藏开发调整提供了有效的依据。     

火山岩气藏高含CO2天然气气水两相渗流特征

目前,国内外对火山岩高含CO2天然气藏的认识和研究都不是很深入.研究从非稳态气驱水实验和水驱气实验出发,得出了这类火山岩气藏的气驱水和水驱气相对渗透率曲线,对比了不同温度、不同渗出压力以及不同CO2气含量情况下的气水相对渗透率曲线,分析了这些因素对气水两相渗流的影响,总结了气水两相渗流特征及渗流机理.实验结果表明,所有岩心不同实验条件下所得的相渗曲线遵循相同的规律,束缚水饱和度较大,两相渗流区较窄;残余水条件下的气相相对渗透率不高;岩心绝对渗透率都比较低,但在高含水饱和度下,气相仍具有一定的渗流能力.另外,高湿、高压及高CO2含量对气驱水是有利的;水驱气实验还表明相渗曲线呈吸吮形,这对水驱气带来了有利条件.     

泡沫驱微观驱油机理及驱油效果

泡沫作为驱油介质具有调剖和驱油的双重机理,分别采用渗透率级差为1∶3的非均质微观模型和并联填砂管模型,研究泡沫的微观驱油和液流转向机理,评价其对驱油效率的影响。非均质微观模型驱替实验结果表明,泡沫驱存在混气水驱油、表面活性剂驱油和泡沫驱油3个显著渗流区。混气水驱油渗流区的形成是由于泡沫的不稳定消泡,气体与泡沫液析出,气体窜进所致。泡沫破灭所析出的泡沫液渗流滞后于气体并乳化原油,形成了表面活性剂驱油渗流区。混气水驱油和表面活性剂驱油能够降低残余油饱和度,使得后续注入的泡沫保持稳定,从而起到调驱作用形成泡沫驱油渗透区。非均质微观模型的高渗透条带在水驱、泡沫驱和后续水驱过程中,波及系数由52.4%先升至100%后降至74.3%,后续水驱波及面积减小且突破高渗透条带后,低渗透条带不再见效,说明泡沫驱时的封堵作用在后续水驱时存在有效期,有效期后封堵作用失效。并联填砂管驱替实验结果表明,分流率及驱油效率随着水驱、泡沫驱和后续水驱的变化规律与微观驱替机理分析结果相吻合,进一步验证了非均质微观模型驱替实验的结论。     

致密气藏岩石渗透率应力敏感对气水两相流动影响实验研究

以长庆油田致密气藏P1s、P2h储层岩心为例,基于应力敏感实验,讨论了岩石渗透率应力敏感对致密储气层气水两相流动及产能的影响.研究了不同围压下气水相对渗透率变化趋势.实验结果表明,在相同渗透率条件下,围压增加岩心喉道和较大孔隙受到压缩而发生变形,导致气水相对渗透率值整体下降.在相同应力条件下,气驱过程中孔隙结构越好,气水两相渗流能力越强.气驱水分流曲线表明,围压越大气驱水过程见水越早,气驱水效果越差;相同围压下,渗透率越高气驱水过程见水越晚,气驱水效果越好.对于致密气藏,应力敏感产生的绝对变化值不大,但相对变化值较大,对致密储层渗透率以及气水两相流动影响较大,因而它对产能的影响不容忽视.     

不同类型鲕粒灰岩储集层溶解动力学特征

采用溶解动力学实验方法研究四川盆地东北部鲕粒灰岩储集层中孔-洞-缝等油气储集场所的发育、演化规律。不同温度和CO2分压（pCO2）条件下鲕粒灰岩的溶解动力学实验和微观形貌观察发现：温度不变、pCO2为1～4 MPa时,鲕粒灰岩的溶解速率随压力的升高而增大,并且鲕粒灰岩的溶解速率大于白云石化鲕粒灰岩的溶解速率;pCO2为3 MPa、温度由25 ℃升高至150 ℃,鲕粒灰岩溶蚀呈弱—强—弱的变化趋势,最大溶蚀速率在100 ℃左右,但白云石化鲕粒灰岩溶解速率随着温度的升高而增大,并且高于非白云石化鲕粒灰岩的溶解速率。扫描电镜图像显示,除原生构造裂隙外,白云石化鲕粒灰岩比非白云石化鲕粒灰岩更容易形成粒间孔、粒内孔等微观孔隙,说明溶蚀作用不是深埋环境下鲕滩优质储集层形成的单一控制因素,白云石化和溶蚀的共同作用更易于形成优质储集层。图6表3参27     

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文章首先利用先进的激光刻蚀技术，将岩石的真实裂缝结构刻蚀在光学玻璃板上，制作成可供摄像用的透明微观物理模型, 并加压让气水两相流过微裂缝，观察到气水两相在裂缝性地层中的流动分为三种现象，即水窜、绕流、和卡断现象。在此基础上，建立了气水两相裂缝渗流模型，将气水两相流动分为四个流动阶段，即静止、运动、卡住和卡断阶段。从微观渗流角度出发，利用能量守恒原理详细地分析了裂缝性地层中气水两相渗流机理，证明裂缝性地层中气水两相流动具有不连续性。该过程不能用Vogel方程进行分析计算，同时也说明裂缝性地层中的气水分布与压力分布无关，只与构造形态、水侵特征和产水历史有关。由此我们知道有水气井井底产水具有波动性，不能用井口产水来描述井底产水，从而提高了对裂缝性地层中气水两相渗流特征的认识，可以更好地指导裂缝性地层中有水气井的生产。     

火山岩气藏气水两相渗流特征分析

火山岩气藏的有效开发较为困难。针对该类气藏的储层特点,文中通过岩心实验研究火山岩的气水两相渗流特征,为气藏有效开发提供依据。室内实验结果表明：受岩心自身孔隙结构特征影响,水,气相渗曲线呈吸吮态,且岩心渗透率对相渗曲线的特征点影响较大,渗透率越大,残余气饱和度越高;对同一岩心而言,气-水相渗曲线的形状及特征点数值与实验温度和压力有关,温度、压力越高,气水两相渗流区越宽,岩心的束缚水饱和度越低,越有利于气水两相渗流。由此得出,在气藏开发过程中,应合理控制生产压差,避免气井过早出现水侵;一旦因水侵造成水锁,可通过提高气藏温度或压力,实现封闭气解封。     

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气井的试井分析是气藏开发动态监测和动态分析的一个重要手段。气藏和气井进入开发的中、后期后,不同程度地见水使井筒气水两相流动和地层气水两相渗流对试井分析结果的影响日益突出,包括常规试井方法和现代试井方法的现有传统试井分析技术受解析解处理方式的限制,无法较好地考虑上述复杂因素的影响,寻求新的试井分析方法已经成为气田开发对技术发展的一大要求。文章针对天然气开发过程中气水井井筒流动和地层渗流的特点,考虑井筒气水两相流动和地层气水两相渗流等对试井分析的影响,建立了气水两相地层／井筒两相组合数学模型并用数值方法进行了求解。为气水井试井开辟了新的途径。     

致密砂岩气藏气水流动规律及储层干化作用机理

致密砂岩气藏储层渗透率低，在地面条件下开展真实岩心的驱替流动实验很困难，因而无法研究其微观流动机理。为此，基于格子Boltzmann方法（以下简称LBM），模拟地层高温高压条件下致密气驱替地层水的流动过程，得到了地层中束缚水的分布状况；然后采用激光刻蚀模型，进行储层干化实验，并借鉴该实验的可视化结果对储层干化数值模拟进行简化；在此基础上利用数值模拟手段研究储层干化对致密气渗流能力的影响。研究结果表明：①所采用的格子Boltzmann模型在地层高温高压条件下满足Laplace定律，由该模型计算得到的两相Poiseuille流速度数值解与解析解结果基本一致，表明该模型可以用于地层条件下气水非混相驱替的模拟；②致密气在多孔介质连通的大孔道中优先突破，并且在突破后驱替地层水的速度显著下降；③地层水与岩石壁面的接触角显著影响气水两相流动，岩石亲水性越强驱替速度越慢；④致密砂岩气藏中束缚水可分为吸附水膜、盲端孔隙水、死孔隙水和卡断水4类，在多孔介质中大量连通的微小通道被卡断水和吸附水膜占据，存在着明显的“水锁”现象，严重影响致密气在储层多孔介质中的渗流能力；⑤干化剂可与束缚水反应并且产生大量气泡，将吸附水膜、卡断水和盲端孔隙水消耗掉，从而提高气体的渗流能力；⑥对于由卡断水形成的“水锁”区域，增大干化强度可以有效改善气体渗流能力，整体上随着干化强度的增大，致密气渗透率也增大，但干化强度超过一定的限度后，致密气渗透率的增幅逐渐减小。     

川东北飞仙关组鲕滩储层发育的主控因素和成因模式

四川盆地东北地区飞仙关组的鲕滩气藏是该盆地最近的勘探重点。指出该类气藏储集岩主要有残余鲕粒白云岩、鲕粒灰岩和泥-粉晶白云岩，其中残余鲕粒白云岩是最好的储层；主要的孔隙空间为粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔和裂缝;储层为低孔低渗性裂缝-孔隙型，发育程度主要受沉积相、白云石化作用、溶蚀作用和裂缝控制；优质储层主要由台缘鲕滩发生混合水白云石化作用和埋藏溶蚀作用所形成—台缘鲕滩沉积初期发育大量的原生粒间孔，后经过压实和胶结作用，孔隙几乎全部被破坏，再经过混合水白云石化作用和埋藏溶蚀作用的改造，形成了大量的次生孔隙。     

产水气藏气液两相管流动态规律研究

由于气液两相流流型的多变性和流动机理的复杂性,需要建立适用于任何流动条件的压降模型。目前工程常用的两相流压降模型主要是基于圆管流动实验数据得到的,其适用条件均具有一定的局限性。对于含水气井,其气水比一般比油井高得多,而且水和油物性差异大,气水两相流液体滑脱严重。现有的两相流压降模型用于气井压降预测时误差较大。因此对其进行了修正,给出了修正曲线。依据气水两相流实验,深入研究了气水两相上升流流动机理及特性参数变化规律,在现有气液两相流压降模型基础上探讨了适用于产水气井的H-B修正模型,应用现场资料对该模型进行的评价和验证表明,提高了预测产水气井压降分布的准确性,更符合实际情况。     

渗透率应力敏感效应对气水井产能的影响

在许多水驱气藏中,地层流体的产出使气藏孔隙压力降低、地应力增大,导致储层渗透率、产能大幅度降低,基于岩石渗透率与有效应力之间的关系,同时考虑高速紊流惯性阻力的作用,文中建立并求解了应力敏感效应下的气水井稳定渗流产能模型,对影响气水井产能的应力敏感、气水比、高速紊流、表皮效应等因素进行了分析。研究结果表明：渗透率应力敏感效应在含水气藏中的影响不容忽视,采用考虑应力敏感效应的气水两相渗流模型,可以解释常规方法无法解释的气水井产能试井数据。     

水驱砂岩气藏型地下储气库气水二相渗流机理

水驱砂岩气藏型地下储气库的渗流机理具有特殊性及复杂性,并客观上决定了地下储气库多周期运行的注采效果。为此,针对其储层特征,开展了多轮次气、水互驱物理模拟实验,研究了储气库储层气、水二相渗流特征,分析了储气库储层孔隙空间可利用率的变化规律,并揭示了该类储气库建设及运行的主要影响因素。研究表明：①该类储气库经长期注采运行,水相渗流能力相应增强,导致边水运移越发活跃,储层孔隙空间出现大量残余气、束缚水,气相渗流阻力相应增加,气库扩容及注采效果受到影响;②储气库运行中边水往复运移造成储层空间形成大量死气区,导致储层孔隙空间利用效果变差,库容可利用率降低,储层孔隙空间可利用率介于40%～70%;③该类储气库建设及运行过程中应重视储层含水量的变化,并采取相应措施以降低水侵对储气库运行效果的影响。     

水驱疏松砂岩气藏高效开发优化分析

在系统分析的基础上,提出了水驱疏松砂岩气藏新的开发优化模式。利用气水两相渗流模型、气井井筒两相管流方程、节流模型等成熟的理论方法,以地层到井底、井下气嘴、井筒、地面气嘴及地面管线等的压力降为联系,采用启发式算法或模拟退火算法等方法求解。与传统的局部、短时最优生产模式相比,该模式可以实现气藏整个系统最优化。该模式有利于减小对气藏的伤害,制定合理的气井工作制度,实现气藏高产、稳产。     

温度对多类型超深层碳酸盐岩气藏渗流能力的影响

超深层碳酸盐岩气藏埋藏深、温度高,高温对多类型储层渗流能力的变化规律尚不明确。选取高石梯—磨溪区块灯四段气藏储层岩心,通过测定升温和降温过程中岩样的气体单相渗透率和不同温度下的气水界面张力及气水两相相对渗透率,得到温度对多类型超深层碳酸盐岩气藏渗流能力的影响规律。研究结果表明：在20~120 ℃范围内,随温度改变,不同类型储层岩样气体单相渗流能力均呈幂函数变化,升温过程中气相渗透率下降受气体黏度升高、白云石晶体膨胀及岩石颗粒脆化后运移的共同影响,一次升温和降温后,缝洞型岩样由于微裂缝发育渗透率不可逆程度最高为82.52%,孔隙型岩样由于小孔喉发育次之为27.63%,孔洞型岩样最低为9.46%,缝洞型岩样为温敏型岩样,孔隙型和孔洞型岩样为耐温型岩样,多类型气藏的温度上限集中在44~50 ℃附近;温度升高主要通过降低水气黏度比来提高气驱水效率和气水两相渗流能力,地层温度下的水气黏度约为常温条件下的1/3,高温条件下多类型储层的气水相渗曲线更能代表实际地层的两相渗流特征。温度对多类型超深层碳酸盐岩气藏渗流能力的影响规律可为此类气藏的高效开发提供理论依据。     

苏里格气田南区马五5亚段气水特征研究与判识

苏里格气田南区下奥陶统马家沟组马五5亚段发育海相碳酸盐岩储集层,气藏无明显气水界面,但开发过程中气井均存在不同程度产水。通过地层水化学特征分析、测井曲线重叠法和交会图法,明确了地层水体类型、分布模式。结果表明,马五5亚段地层水属于封存较好的古代残余海水,存在底部滞留水、气水同层和透镜状水体3种分布模式,其中水层和气水层的深侧向电阻率界限为266 Ω·m,气水层和气层的深侧向电阻率界限为710 Ω·m