低、特低渗透砂岩气藏单相气体渗流特征实验

由于低渗透、特低渗透砂岩气藏储层孔隙结构的特殊性,其单相气体的渗流特征与中高渗透储层相比存在很大的差别,有必要对其渗流特征进行研究。通过对数十块低渗透、特低渗透砂岩岩心不同驱替压力下单相气体渗流特征的实验研究,结果表明,一般情况下特低渗透砂岩储层（小于0.1×１０-3μm２）的渗流特征符合克氏渗流曲线特征,但是在孔隙压力很低的情况下会表现出由于强滑脱效应而引起的非线性渗流特征;对于低渗透率储层（大于0.1×１０-3μm２）,气体的渗流特征在低驱替压力下符合克氏渗流曲线特征,但是在较高驱替压力下会表现出明显的高速非线性渗流特征。对于特低渗透砂岩储层而言,气体渗流一般不可能发生高速非线性流效应;而对于低渗透储层,就要考虑高速非线性效应对低渗透砂岩气藏气体渗流规律的影响。     

正确认识气藏高速非达西流湍流系数

文中给出了Forchheimer非达西渗流方程的二项式解。试井实例表明,利用二项式得到的非达西渗流湍流系数计算的产能与经验公式计算结果一致,说明了湍流系数可用于气藏工程产能预测和气藏方案设计。笔者导出的非达西渗流湍流系数理论方程与湍流系数经验公式具有一致性。理论方程分析可知,渗透率越低,非达西渗流湍流系数越高;高渗透储层不一定比低渗透储层更易产生高速非达西流气藏,不能根据非达西渗流的湍流系数来判断,而应根据储层流动的雷诺数高低来判断。     

考虑非达西渗流的底水锥进临界产量计算模型

底水锥进是底水气藏开发的重要问题。有关临界产量计算模型的物理模型一般假设地层流体为达西渗流,忽略非达西渗流压降。对于高产气井,近井地带流体渗流速度很大,非达西渗流阻力不可忽略。笔者在临界产量计算模型中考虑高速非达西渗流对底水锥进的影响,引入拟表皮系数,建立了考虑非达西渗流的底水锥进临界产量计算模型,计算中避免了非达西渗流半径的复杂计算过程。为量化非达西渗流的影响,应用数值模拟方法,通过建立高渗、中渗、低渗底水气藏数值模型,模拟产能试井过程并建立产能方程,计算了考虑非达西渗流的底水锥进临界产量。结果表明：低渗气藏非达西渗流对临界产量计算结果的影响可以忽略;当渗透率为30 mD、射孔厚度为208.3m、避水高度为31 m时,未考虑非达西渗流的临界产量误差为14.46%,非达西渗流影响不可忽略。因此当渗透率大于30 mD时,应选用考虑非达西渗流的底水锥进临界产量计算模型,更符合实际储层流体渗流规律。     

裂缝非达西渗流对气井水力压裂设计的影响

水力压裂技术是低渗透致密气藏增产的主要手段。在水力压裂裂缝中,气体在裂缝内高速流动产生的非达西渗流使裂缝的有效导流能力和裂缝长度大大减小,从而影响了水力压裂井的产能。在考虑气体非达西渗流的基础上,建立了非达西渗流条件下裂缝有效渗透率和裂缝参数的计算方法,研究了非达西渗流对水力压裂设计参数(裂缝长度、宽度)和产能的影响。结果表明,考虑非达西渗流时的水力压裂必须设计比达西渗流条件下更短和更宽的裂缝;由于裂缝非达西渗流的存在,气井的产能也有较大幅度的降低。考虑非达西渗流进行水力压裂设计和计算时,不能直接用流体在多孔介质或裂缝中的真实渗透率来计算水力压裂气井的产量,而必须用非达西有效渗透率。     

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。     

低渗透地层气体钻井液体侵入数值分析

气体钻井过程中会遇到低渗透地层，地层液体的侵入遵循低速非达西渗流规律，用基于达西渗流建立的传统预测模型来计算气体钻井过程中低渗透地层液体的侵入量将会产生较大误差。为此，在分析井底压力与地层液体侵入量关系的基础上，考虑了实际钻井中逐渐打开储层的过程，提出了气体钻井过程中低渗透地层液体侵入量的预测方法，并建立预测模型计算钻至任意井深时地层液体侵入量。计算表明，启动压力梯度对低渗透地层液体的侵入量影响较大，用基于达西渗流建立的预测模型计算的低渗透地层液体侵入量较实际值偏高，不考虑钻井过程也不能准确预测气体钻井过程中地层液体的侵入量，且预测误差随储层渗透率、厚度的增加而增大。进一步说明不能用传统的达西公式计算气体钻井中低渗透地层液体侵入量。建议用低速非达西渗流理论来预测气体钻井过程中低渗透地层液体的侵入量具有重要的意义。     

考虑启动压力梯度的相对渗透率计算

低渗透油气层由于存在启动压力梯度，渗流规律不符合达西定律，而现今实验室处理相对渗透率曲线的JBN方法是建立在达西定律基础上的，没有考虑启动压力梯度的影响。为解决非稳态实验中对低渗透岩心的数据处理问题，在低渗透非达西渗流理论的基础上，推导了考虑启动压力梯度的油水相对渗透率计算公式，当启动压力梯度为零时，该公式与JBN计算公式相同，可以看作是JBN方法的推广。与JBN方法相比，考虑启动压力梯度后得出的油、水相对渗透率都是偏小，可以看出JBN公式对低渗透储层并不适用。考虑了启动压力梯度的影响后，得出的相对渗透率曲线更符合低渗透岩心的真实驱替过程，所以更有利于油气藏工程中的计算。     

低渗透气藏中气体低速非达西渗流特征实验研究

近年来，随着低渗透油气藏的不断开发，对低渗透油气藏中流体渗流规律的研究越来越引起人们关注。本文针对低渗气藏中气体低速非达西渗流进行了大量的实验研究。通过对实验现象的探讨认识到：低渗储层岩石中单相气体低速渗流具有非达西渗流特征，表现为渗流曲线直线段的延伸与流速轴相交，即存在一个“拟初始流速”；低渗储层岩石在一定含水饱和度下，气体低速非达西渗流特征更为明显。残余水饱和度存在所产生的毛管阻力，使气体渗流曲线低速段的形态与单相气体渗流时相反，呈现上凹形态。在相应的克氏回归曲线上，存在着明确的临界点。临界点以下，气体渗流受毛管阻力影响，表现为气体(视)有效渗透率随压力增大而增大；临界点以上，气体渗流受滑脱效应影响，表现为气体(视)有效渗透率随压力增大而减小。气体低速渗流曲线特征与储层岩石渗透率和残余水饱和度密切相关，随渗透率增大和残余水饱和度的降低，气体低速非达西型渗流逐渐向达西型渗流过渡。     

广安气田须六段气藏低渗透高含水砂岩储层单相气体渗流特征

广安气田须六段气藏的砂岩储层表现出典型的高含水、低渗透特征,气藏渗透率为0.1mD的岩样占60%,且平均孔隙度仅有8.97%,平均含水饱和度达55%,与常规气藏相比较,该气藏储层的气体渗流特征具有特殊性。为了深入认识该气藏渗流特征和关键性的影响因素,掌握其生产动态特征,需用岩心开展针对性的渗流机理实验研究,同时,应用渗流效应系统分析方法诊断该气藏存在的特殊渗流形式。研究表明:广安气田须六段气藏岩样随着压力梯度增大单相气体渗流存在阈压效应、滑脱效应、达西渗流效应及高速非达西渗流效应4种渗流形式;物性越差、含水饱和度越高的岩样非线性渗流效应越明显。该研究成果不仅为认识该气藏的渗流特征提供了直接理论依据,而且也有利于掌握其生产动态的特殊规律。     

束缚水饱和度对水力压裂非达西气井产能的影响

中高渗透气藏水力压裂气井,不仅在裂缝内存在非达西渗流,在储层孔隙内也可能存在非达西渗流。而对于储层内的非达西渗流,束缚水饱和度的影响不能忽略。在考虑储层和裂缝内气体非 达西渗流的基础上,研 究了储层内只存在束缚水时束缚水饱和度对非达西系数及水力压裂非达西气井产能的影响。结果表明,非达西渗流系数随束缚水饱和度的增加而增加,且渗透率越小,增加的幅度 越大。对于中高渗透的气井,气体的非达西效应比较明显,储层渗透率越大,束缚水饱和度的影响越明显,对气井的产量影响也越大。     

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...     

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。     

低渗透油藏流体渗流再认识

为了正确认识低渗透储集层渗流规律,针对目前低渗透油藏流体渗流理论中具有代表性的低渗透油藏流体非线性渗流模型,从模型建立所采用的假设条件、推导过程及使用实验数据的合理性等方面进行深入研究与分析,厘清低渗透油藏开发中长期存在的一些模糊认识。该模型建立过程中存在3方面问题:一是假设条件本身不能被科学所证实,所得结果不能被测量;二是公式推导过程中基本方程及导出过程均存在错误,导致其最终表达式错误;三是低渗透储集层岩石渗流实验中得到的压力梯度实验数值过高,不具有合理性。首次指出,不是所有低渗致密储集层流体渗流都具有启动压力梯度,只有当储集层压力系数低于1,渗流才需要启动压力梯度;低渗透油田开发中,储集层已建立了较高的驱动压力体系,低渗透油藏数值模拟、产能预测和试井都不应再考虑启动压力梯度。揭示低渗透储集层流体渗流规律、创建中国低渗透油田开发理论,需要发展数字岩心技术、创新现代油层物理实验技术等。     

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。     

缝洞型碳酸盐岩储层产能方程及其影响因素分析

缝洞型碳酸盐岩气藏储层基质孔隙度、渗透率低,孔洞缝发育,非均质性严重,渗流规律复杂,气体流态特征及其关键影响因素是建立合理有效的缝洞型碳酸盐岩气藏气体渗流模型的重要基础。为此,开展了基岩孔隙型、裂缝型、溶蚀孔洞型3种不同储层特征岩样的渗流特征与应力敏感物理模拟实验,得到了不同储层特征岩样对应的流态特征与应力敏感特征;通过研究其影响程度,获取了碳酸盐岩储层应力敏感模型和高速非达西渗流系数模型,最终建立起了考虑应力敏感与高速非达西系数的二项式气体渗流模型和产能方程。数值计算结果表明:①碳酸盐岩气藏产能计算时孔隙型储层若只考虑应力敏感,由此引起的产能损失幅度在30%左右;②溶蚀孔洞型储层若只考虑高速非达西效应,由此引起的产能损失幅度在20%左右;③裂缝型储层需要综合考虑应力敏感和高速非达西效应,两者共同作用导致的产能损失在40%左右。上述规律性认识对生产实践具有重要的指导意义。     

中国东海气区初始产水评价图版的建立

为了揭示东海盆地不同区域气藏气井初始产水特征存在差异的原因,以便于筛选有利的低渗透储层改造目标,应用气水两相毛细管压力及J函数定义式、幂函数型相渗模型、分流量方程,建立不同气柱高度下初始生产水气比的计算方法,再以东海气区标准毛细管压力、标准相渗实验数据为基础,计算并建立东海区域气藏不同气柱高度下初始生产水气比评价图版。在此基础上,由东海区域气藏已测试或投产井的数据对所建立的评价图版进行验证,并依据评价图版确定东海区域低渗透气藏适合储层改造的气藏物性条件。研究结果表明:①所建立的评价图版反映出各参数间的相关性与实际生产表现出的规律相似,且与实际数据匹配较好,验证了该图版建立方法及关键参数求取方法的正确性与可靠性;②以生产水气比小于1 m~3/10~4m~3作为筛选条件,东海盆地西次凹、中央隆起带及裙边的低渗透气藏(气柱高度一般在50 m左右)适合进行储层改造的储层渗透率应大于0.65 mD,中央隆起带中北部大型低渗透气藏(气柱高度一般大于100 m)适合储层改造的储层渗透率应大于0.26 mD;③在原位油气藏成藏条件下,气藏中不存在气水界面,所提出的方法及建立的评价图版则不适用。结论认为,所提出的初始产水评价图版建立及关键参数求取方法可以为国内其他气区的开发评价提供借鉴。     

非线性渗流地层水平气井二项式产能方程

水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,而低渗透气藏存在着启动压力梯度效应以及高速非达西渗流时的紊流效应。通过建立和求解包含水平气井井身结构参数、近井区高速非达西渗流条件下气体紊流因素以及启动压力梯度效应的水平气井渗流模型,推导出描述水平气井产能的二项式产能方程。在此基础上,依据理论推导和计算,对水平气井和直井的产能进行对比,研究启动压力梯度以及非达西渗流对水平气井产能的影响。结果表明启动压力梯度对水平气井产量影响呈一线性下降关系,非达西流动引起水平气井产能的降低,并且非达西流动对水平井的影响小于对直井的影响。     

低渗应力敏感地层凝析气井试井分析

低渗透和特低渗透凝析气藏生产过程中，井底储层的伤害及其对气井动态的影响一直是石油工作者关心和研究的课题，它关系到如何高效合理地开发这类气藏资源。实验已经证实一些低渗深层凝析气藏存在应力敏感性，共生水含量越高，对压力的敏感性越强。用常规的试井模型难以分析这种凝析气藏的试井测试资料。当气井共生水含量较大时，应对原来的试井解释模型与方法进行修正。为了给应力敏感凝析气藏试井测试资料分析提供理论基础,为此，根据低渗应力敏感凝析气藏当井底压力低于露点压力时的渗流特点，对原有凝析油气渗流微分方程进行修正，引入视渗透率模量的概念，建立了考虑共生水影响的应力敏感复合凝析气藏试井分析新模型。同时还考虑了井筒存储效应和表皮效应。利用拉普拉氏变换和摄动分析技术得出了模型的解，绘制了试井分析理论曲线并对曲线特征进行了分析，以及进行了实例分析验证。结果表明：较大量共生水的存在，将对试井解释结果产生较大影响，引起渗透率的较大降低和加深对气井储层的伤害。共生水的存在以及应力敏感性对低渗气田开发的影响应引起足够的重视。