流体组成对凝析气藏产能的影响

凝析气藏与常规油气藏的重要区别在于其生产过程的相态变化特性,但目前很少考虑该特性对凝析气藏产能的影响.将凝析气藏看作各烃类化合物的混合物,通过建立i组分和总烃的渗流方程,结合相平衡热力平衡与物质平衡、初始条件和定压边界条件,应用IMPES数值计算方法得到了预测凝析气藏压裂前后生产动态的数值计算方法,分析凝析液、天然气产能变化规律和流体组成对凝析气藏产能的影响.计算表明,无论压裂与否,流体组成对凝析气藏产能都有明显影响.     

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凝析气藏是最复杂、最特殊的一类油藏，生产过程中随着地层压力的下降会引起重烃相间传质、相态变化，使得研究与认识凝析气藏压裂井产能更加复杂化。文章假设储层内烃的流动为等温的达西渗流,且组成油气烃类的各个组分在渗流过程中相间传质及相态变化是在瞬间完成的；应用物质平衡原理和运动方程建立了总烃和第i组分烃的渗流方程，结合相平衡计算理论、初始条件和定压边界条件，提出了预测压裂后凝析气井生产动态的数学模型；分析了凝析气藏可能存在的不同渗流区域与相应的渗流特征，应用隐式压力显式饱和度（IMPES）方法分别进行有限差分数值计算，给出了压裂后凝析气井凝析液、天然气产量动态，不同时刻地层中的凝析液饱和度分布曲线。由于凝析气藏与常规油气藏的性质差异，其生产动态也明显不同，这为准确进行优化压裂设计提供了计算分析方法。     

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低渗凝析油气藏一般具有埋藏较深、高温、高压、低渗透、地露压差小和易反凝析等特点，使得开发难度较大。实践证明，气藏经过压裂改造后，取得了一定的效果，是有效的措施之一，但大多采用和一般的油气藏相同的压裂设计施工。文章在低渗凝析油气藏的相态特征分析的基础上，采用网格放大技术对人工裂缝进行处理，建立了低渗凝析油气藏压裂的数学模型，首次将COMPIV模型运用于低渗凝析油气藏压裂气井产能预测模拟，优化了压裂设计的几何参数，确定了影响压裂效果的最优裂缝的几何参数，这为低渗凝析油气藏压裂方案设计提供一些理论依据。     

凝析气井产能优化设计

凝析气藏具有复杂的相态,其流动形态取决于近井地带的凝析油带.深入了解凝析油的聚集对产能的影响以及对液相组分的构成,对优化生产策略、降低凝析带影响以及提高最终采收率都是十分重要的.控制凝析油气藏产能的关键因素是相对渗透率,它直接影响凝析油聚集.聚集的凝析油带不仅降低气液相对渗透率,同时也改变油藏流体的相态组分,进而重塑油藏流体相图和改变流体特性.不同的生产策略可能影响流动相、静相的组分组态以及油藏圈闭的流体总量,从而进一步影响井的产能,最终影响油藏的气液采收率.改变油井生产策略可以影响液体析出组分,并因此改变减产程度.本文通过在油田范围内实施多相凝析气藏流体的组分模拟来研究凝析油饱和度的变化及其组分,并把不同的生产策略相互比较.提出使气体采收率最大化的最优生产程序.设计了两组分凝析油岩心驱替实验来模拟压力从露点压力以上下降到以下过程中凝析油产量的变化.     

凝析气井产能的工程计算

准确地预测凝析气井的产能一般需使用密网格数值模拟法以模拟凝析油带的形成，并考虑诸如非达西流动和高毛细管数条件下相对渗透率变化等高速度现象。本提供了一种能预测凝析气井动态的新技术，该技术使用了能用于电子表格软件的较为简单的技术。所提出的计算法采用油气藏枯竭物质平衡模型和向井流动动态的两向拟压力积分法。拟压力积分法已被推广到涵盖高速效应并顾及凝析油带形成所引起的产出流体组分的变化。该新技术已经通过与密网格组分模拟结果相对照而得到验证，且在垂直井、水平井和水力压裂井的各种情况范围内其结果的一致性相当好。电子表格软件模型法成为一种快速预测凝析气井动态、鉴测各种不同类型井中凝析油堵塞效应或研究敏感性的有力工具。同时它在涉及诸如地表设施、钻井计划和天然气销售合同等综合研究中需要使用简单凝析气储层动态模型的时候也是很有用的。     

适用于凝析气藏压裂的双介质多相多组分渗流模型

含水凝析气藏压裂后,随着生产过程中压力不断降低,地层各个烃类组分不断发生相间传质,并且由于裂缝的存在使得地层流动状态从径向流变为拟径向流或双线性流,凝析气藏形成双重介质多相多组分未饱和流动,需要建立渗流模型来了解产能动态变化。为了计算结果的准确性,当井底流压低于上露点压力时,必须对每个时间步长的压力分布进行判断,确定区域的边界,并对不同的区域采用不同的渗流模型进行计算。基于凝析气藏数值模拟的基本理论,通过高斯积分通量的基本思想对３个不同渗流区域进行了物质平衡与相态变化过程中组分摩尔物质量的综合计算和判断,得到了３个区域在双重介质条件下的渗流模型。对Ｋ-13井的模拟和计算结果表明,模型能较为精确地模拟计算含水凝析气藏压裂后的产能动态变化,具有较强的可靠性、实用性和参考价值。     

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在气藏储量计算中，物质平衡方法是用得最多、计算较为准确的一类方法，而凝析气藏是一种复杂的特殊油气藏，其物质平衡方程与常规气藏相比有较大差别。为此，文章从油气藏物质平衡基本原理出发，建立凝析气藏物质平衡方程，与常规油、气藏物质平衡计算方法相比，该新方法考虑了储层流体组分及相态变化特征，并引入凝析油体积系数概念，同时考虑干气与凝析油两相因素。而且采用了相关曲线法求解，从而大大提高了凝析气藏储量计算精度。以大港千米桥板深8井为例，利用其相态数据对该新方法进行验证，计算结果表明，利用物质平衡方程计算新方法可以准确计算凝析气藏天然气和凝析油储量。     

由低渗透气藏水力压裂的直接（组分）模拟确定反凝析作用对单井产能的影响

为了确定天然气处理设备的资金投入，反凝析气藏的开发就需要对井的产能做出精确的预测。从历史上讲，Fussell发现气藏里液体的凝析将大大损害井的产能。为了确定试井解释的灵敏度和预测长期生产动态，建立了一个把水力压裂裂缝当作网格体系一部分的单井模型。预测结果非常有趣，压裂井产能的损害没有想象的那么严重。径向模型模拟结果证实了Fussell的这些结论。现有的模拟技术可对水力压裂裂缝直接进行模拟，而不再使用等效井筒半径。压差在水力压裂裂缝周围的分布与凝析油的析出对井的产能伤害很有限。本介绍所用的方法及其得到的结论。     

考虑应力场变化的水平井压后产能计算方法 ——水平井井筒沿最小主应力方向

低渗、特低渗油气藏水平井的分段压裂产能模拟计算，一般不考虑储层应力变化对裂缝形态的影响，计算误差较大。将二维诱导应力场计算模型与预估的每段分压时间间隔相结合，计算已存在的人工裂缝对应力场变化的影响，预测后续压裂人工裂缝形态，并根据预测结果建立地质模型，采用三维三相黑油模型计算水平井压后产能，从而建立了考虑人工裂缝存在时应力场变化后的水平井分段压裂产能计算方法。结果表明，在考虑应力场变化时，人工裂缝形态会发生明显变化，由预期的横切裂缝，变成类似于“T”形的人工裂缝，且横切缝部分会远离预定的射孔位置。JM 油藏实例分析得出，考虑8 条横切裂缝存在时水平井产能与不考虑应力场变化时所计算的产能相比， 5 年末的累计产量相差5.6%，验证了进行水平井分段压裂产能计算时考虑实施过程中应力场变化的必要性。     

C02或N2压裂凝析气藏后近缝带烃类的相态分析

以中原白庙凝析气田白52井为例，研究了CO2或N2压裂停泵时刻裂缝周围的相态变化。首先分析了压后近缝带烃类组分和相态，然后借助牛顿一拉夫森算法，对烃类的相态变化及凝析油饱和度进行了计算，得到了凝析气藏近缝带不同温度和压力下烃类的相态分布情况，以及随着地层中注入气体摩尔分数变化，烃类相态的变化情况。同时，对注入CO2或N2后的相态变化结果进行了定量对比分析。结果表明，注入CO2或N2在储层中的摩尔分数不同时，它们对烃类相态的影响程度是不同的；储层中注入相同摩尔分数的CO2或N2的优劣程度也是不一样的。这对优化凝析气藏压裂的气体类型、气体用量、排量及压裂规模，提高我国低渗透凝析气藏压裂井产量和采出程度具有重要的现实意义。     

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文章在对气液两相渗流理论调研的基础上，考虑了凝析气藏反凝析和产水的三相流特点，从达西渗流定律入手，根据物质守恒原理，引入气、油、水多相流拟压力，建立了三相流产能方程，给出了无阻流量计算公式，详细描述了根据产能试井数据建立产能方程的步骤。文章提出的方法既适用于地层压力低于露点压力的反凝析气井两相流，也适用于产水凝析气井的三相流，目前气水或油气两相流产能方程只是新方程的特例。对某凝析气藏实际产能试井数据进行了分析计算，表明由于出水凝析气井不仅要克服凝析油的渗流阻力，还要克服水相渗流阻力，多相流产能远远低于单相流，对产水量较大的凝析气井而言，在流动压力大大低于露点压力时，不能采用单相流产能方程配产。实例中的多相流产能曲线表明：在同一井底流压下，随气水比的增加，气体产量将减少；在相同气产量下，随着水气比的增加，生产压差将增大。     

富含凝析水的凝析气井产能分析新方法

常规凝析气井产能分析常沿用单相气井的产能分析进行经验性修正或在此基础上结合常规烃类流体相态研究方法建立的考虑地层油气两相相态变化的产能分析方法，没有考虑地层凝析水对产能的影响。随着天然气勘探开发向地层深部的发展，一些特殊的如异常高温、高压富含气态凝析水的凝析气藏不断涌现，并且所占的比例越来越大，当温度较高时，地层束缚水、边底水和可动间隙水与烃类流体的互溶能力就较强，烃类流体中含水量就会增加，再用常规的烃类流体相态研究方法去指导开发这些特殊的凝析气藏，就致使凝析气藏在开发方式、油气藏工程设计和动态分析方面产生一定的误差。因此，有必要建立考虑多相流体复杂相态变化的凝析气井产能分析新方法，以便得到更为精确的凝析气井生产动态。文中结合气-液-液三相流体相平衡热力学闪蒸计算，建立了考虑近井地带反凝析液饱和度分布以及动态污染影响的凝析气井产能分析新方法。根据文中给出的凝析气井产能预测模型在数值求解的基础上，编制了相应的计算程序，可准确预测不同时期凝析气井的地层流入动态。     

CO2压裂后近缝带烃类的相态特征

CO₂压裂与常规水力压裂相比，除具有滤失小、易返排、低伤害等常规优点外，还能降低烃类的露点压力，对易凝析的中间组分产生很强的抽提作用，有效解除了由于温度压力的变化所造成的近缝带凝析油污染。这为提高凝析气藏采收率、制定合理有效的开发手段提供了新的途径。以中原油田白庙凝析气田为例，建立了数值计算模型，研究了CO₂压裂停泵时刻其CO₂量不同时的凝析气藏近缝带烃类的相态变化及各点凝析油饱和度的变化情况。研究结果表明：CO₂气体对凝析气藏烃类的相态影响是CO₂压裂优于常规水力压裂的重要原因，且CO₂量不同时对烃类相态的影响程度存在显著差异。这为现场实际结果的解释及优化凝析气藏CO₂压裂的气体用量和压裂规模提供了理论依据。     

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在凝析气藏开发过程中，凝析油在地层中析出将导致气相渗透率和产能降低，研究凝析气井流入动态必须综合考虑析出的凝析油对油气相渗透率的影响。文章在Sarfraz等人研究的基础上，提出了将凝析油气两相拟压力积分分解为两个积分函数之积，一个积分函数与流体高压物性有关，另一个积分函数与有效渗透率有关。利用实际凝析气井不稳定压力恢复试井数据确定拟有效渗透率函数，从而解决了凝析气井产能方程中的真实有效渗透率问题，进而求出两相拟压力，然后利用产能试井数据求出凝析气井流入动态方程。这取代了过去用岩心实验确定的油气两相相对渗透率曲线确定产能方程的方法。     

低渗凝析气藏气井产能的正确预测

地下多孔介质因具有较大的比面积而对凝析油气流体具有较强的吸附能力，多孔介质吸附对凝析油气渗流过程的影响是国内外较为关注的问题。文章在新的凝析油气渗流微分方程的基础上，通过渗流数学模型的建立与求解，建立了考虑相态变化与多孔介质吸附影响的凝析气井产能方程，探讨了凝析气井产能正确预测的方法。通过实例计算和分析，结果表明：考虑与不考虑多孔介质吸附影响的凝析气井产能存在较大的差别，凝析气井地层压力低于露点压力后，将出现反凝析液损失，将引起气井产能较快地降低，验证说明了在对凝析气井进行试井解释时可考虑采用复合气藏模型。     

广义物质平衡计算在凝析气藏开采动态预测中的应用

从经济的角度考虑 ,对小型凝析气藏衰竭式开采动态的预测往往不必或不值得进行数值模拟研究。常规物质平衡 (黑油 )计算方法只局限于黑油和干气藏 ,应用于凝析气藏则存在很大的误差。Walsh提出的广义物质平衡计算方法 ,可用于包括黑油、干气藏、挥发油气藏和凝析气藏在内的所有油气藏。文中将一个小型凝析气藏衰竭式开采动态的数值模拟结果与广义物质平衡计算结果进行了对比 ,结果表明 ,Walsh方法简便、应用更广泛 ,可用于规模较小、不适合进行数值模拟研究的凝析气藏的现场开发优化。     

新型溶解气驱油藏水平井IPR曲线研究

对于溶解气驱油藏，由于地下流体为油气两相流动，油藏流体和相渗透率将明显地随压力而改变，因而溶解气驱油藏油井产量与流动压力的关系是非线性的。研究中，用油藏数值模拟方法，结合非线性渗流理论，建立了溶解气驱油藏水平井的产能计算模型。经过效验，计算结果可以达到较高的精度。     

用黑油模型方法和物质平衡原理处理凝析气藏的相变开采问题

在凝析气藏衰竭式开采中,受凝析气组分、地层多孔介质、温度和压力等因素的影响,会发生PVT相态变化,并呈现双组分特性。为了尽量减少凝析油在储层中析出,保持较高产量、采收率和开采效益,用黑油模型方法和物质平衡原理建立了一套处理凝析气藏相变开采的数学模型,并对实际气藏的主要参数进行了拟合预测,结果与开采计算及实验数据吻合较好。