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。     

水驱砂岩气藏型地下储气库长岩心注采实验研究

水驱砂岩气藏型地下储气库通过注气驱水扩容,但是受储层非均质性以及水侵等因素的影响,实际运行过程中的库容量和工作气量大多低于设计值。为进一步优化气库注采效果,开展了多轮次的长岩心注采实验,分析注采过程中压力场分布及库容动用特征,研究影响扩容效果的因素。研究结果表明:随着注采轮次增加,注气排驱难度加大,排驱效果逐渐变差,趋于最大库容量;远井地区储层不能有效参与气库运行,注气后气库平衡压力低于上限压力,采气后气库平衡压力高于下限压力,导致实际库容量和工作气量达不到设计值;受储层孔喉分布非均质性、气驱压力梯度的限制以及采气循环边水的影响,排驱扩容增加的库容有限,注采模拟结束后,库容动用率仅为30%,工作气量占比也仅有21.6%。研究结果为水驱砂岩气藏储气库方案设计提供技术支持。     

水侵气藏型储气库气水微观渗流规律

与常规油气田多相流体渗流特征实验研究不同,水侵气藏型储气库主要是解决多次注采循环条件下的气水渗流机理,在实验目的和实验设计等方面都有其特殊性、复杂性。通过水侵气藏型储气库物理模拟实验的自主设计和研发,主要形成2个方面的物理模拟评价技术,包括分区带气水吸吮—排驱稳态相渗特征评价技术、多次注采循环岩心微观核磁共振可动流体评价技术,从微观角度解决了流体渗流与空间动用评价的实验技术难题。将该技术方法应用于典型水侵气藏储气库HT,研究结果表明:①水侵气藏型储气库高速注采气运行过程中,储气空间出现气水过渡带、气驱水纯气带、建库前纯气带3个区带。②在储层发育、反复水侵、高速大压差注采等多因素影响下,各区带出现微观孔隙空间渗流及动用差异。此套技术为了我国水侵气藏型储气库的建设和运行机理评价提供了有效技术手段。     

复杂地质条件气藏储气库库容参数的预测方法

国内复杂地质条件气藏型地下储气库经过10余周期注采后工作气量仅为建库方案设计工作气量的一半,运行效率偏低。为此,利用气藏地质、动态及建库机理,建立了地下储气库注采运行剖面模型,根据气藏开发、气藏建库及稳定注采运行过程中纵向上流体的分布特征及其变化趋势,将地下储气库剖面分成4个区带(建库前纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带及水淹带);按区带确定了影响建库有效孔隙体积的主控因素(储层物性及非均质性、水侵和应力敏感)及其量化评价方法,进一步考虑束缚水和岩石形变的影响,并引入注气驱动相,根据注采物质平衡原理建立了气藏型地下储气库库容参数预测数学模型。该模型涵盖了地质、动态及建库机理,从微观和宏观角度综合评价了影响建库空间的主控因素,大大提高了预测结果的准确度和精度,使建库技术指标设计更趋合理,目前已广泛应用于中国石油天然气集团公司气藏型地下储气库群的建设当中。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

水淹枯竭气藏型地下储气库盘库方法

地下储气库多周期运行盘库,是研究气库运行规律、分析漏失、进一步提高气库运行效率和降低气库运行成本的关键环节。已建立的未水淹气藏型地下储气库盘库数学模型却并不适用于水淹枯竭气藏型地下储气库,评价结果明显高于实际注采气量。为此,通过深入分析水淹枯竭气藏型地下储气库气驱排水扩容机理、多周期注采运行过程中气水两相宏观与微观运动规律及可能的分布状态,创新性提出了可动用库存量的概念,以注采气量与视地层压力在一个注采周期内满足定容压升降方程为评价准则,建立了水淹枯竭气藏型地下储气库盘库模型。实例验证结果表明,该模型计算的结果与实际吻合,可用于水淹枯竭气藏型地下储气库多周期运行盘库计算和分析。为储气库运行、管理及调整提供了依据。     

水侵气藏型储气库全周期高效建设微观模拟实验

借助微观可视化模型与微流控技术,开展了水侵气藏型储气库初期建库阶段注气驱水及循环储采阶段采气底水上侵、储气排驱水体的模拟实验,分析气液界面稳定机制、气液渗流与赋存规律,探索储气库全周期高效运行的优化调控方式。研究表明：储气库初期建库阶段应调控注气速度,充分发挥重力作用保证气液界面宏观稳定运移,大幅度提高气体的波及能力,为储气库后续循环储采阶段提供更大的储气孔隙空间。储气库循环储采阶段,恒定的储采气速度导致孔隙空间利用率低,逐渐提高储采气速度,从“小吞小吐”逐渐过渡到“大吞大吐”,可以持续打破孔喉内流体的平衡受力状态,扩大储气孔隙空间与流动通道,有利于储气库扩容增效和调峰保供。     

大港油田驴驹河储气库注采渗流机理研究

为深入研究大港油田板桥地区储气库在多周期注采过程中气水两相流体的渗流规律,以该地区驴驹河储气库储层岩心为对象,开展储层流体相渗特征及储层注采模拟岩心渗流特征实验研究。结果表明：经过多次气水交互驱替实验后,出现气水相渗滞后现象,孔隙系统中部分区域孔喉微小,导致相渗滞后现象更为明显;建库储层在周期性注采过程中,气驱水纯气带受膨胀携液作用影响,储气空间增加;气水过渡带受气水互锁作用影响,气相渗流及动用率降低。该研究可为驴驹河储气库开发动态分析、预测、调整、提高采收率、设计库容参数以及安全运行提供科学依据,也为后期储气库数值模拟研究分析奠定基础,达到准确评价与预测储气库产能的目的。     

油藏改建地下储气库库容量计算方法

库容量计算是地下储气库(以下简称储气库)建库地质方案设计的核心研究内容之一,油藏建库由于存在气油水三相渗流和复杂的气—油组分交换相行为,其库容形成机理与气藏建库具有显著差别。为此,基于多轮气驱、相平衡实验和数值模拟等研究,剖析了油藏建库库容形成机理及其影响因素,结合建库不同阶段储层流体分布及运移特征,提出了将建库油藏纵向划分为气驱纯油带、气驱水淹带/油水过渡带和纯水带3个不同区带,进行差异化计算库容量的新思路,并建立了以“有效储气孔隙体积”为核心,综合考虑不同流体区带注气微观驱替效率、宏观波及系数、剩余油二次饱和溶解及其性质变化等多相渗流和相行为的油藏建库库容量多因素预测数学模型和计算方法。研究结果表明：(1)油藏水驱后气驱改建储气库,微观气驱效率和宏观波及系数是影响油藏建库库容规模的主控因素;(2)剩余油二次饱和溶解及其体积收缩对库容规模具有一定的影响,原油挥发性越强、建库稳定剩余油越多,剩余油二次饱和溶解和原油性质变化对库容量影响越显著;(3)冀东油田堡古2挥发性油藏建库次生气顶自由气有效库容量为18.61×10⁸ m³,其中气—油组分交...     

水驱气藏型储气库储集空间动用率实验评价

水驱气藏型储气库高速注采气运行过程中伴随水体往复运移,建库储层地质条件和水体渗流特征对储气库储集空间动用效率影响较大。针对国内典型水驱气藏储气库储层特征,开展周期注采模拟饱和度场、核磁共振分析等实验。将物理模拟结果与数值模拟相结合,通过多方案对比分析注采参数,并利用相似准则转换为矿场指标。研究结果表明:水驱气藏型储气库多周期注采运行过程中,出现部分储集空间未动用的现象,三维饱和度场和核磁特征谱表明气驱纯气带是提高空间动用的主力区,而气水过渡带是导致储气库空间动用效果变差的主要区域,排驱扩容、气水互锁作用效果与储气库的注采速度和储集空间物性分区密切相关;对于华北典型水驱气藏型储气库多周期注采运行而言,在注气速度为291×104m3/d、采气速度为533×104m3/d时,26%库容为无效库容。研究结果为水驱气藏改建储气库及优化注采运行提供参考。     

水侵枯竭气藏型储气库运行初期合理配注方法

在早期建设的水侵枯竭气藏型地下储气库投产之初,以节点压力综合评价方法确定的注气能力来进行配注。但由于对储气库短期高速渗流特征认识不清,注气量大且速度过快,导致气驱水前缘非均匀稳定外推,对有效库容恢复和扩容达产效率均会产生不利影响。为此,通过室内机理分析和注采动态跟踪研究,明确了地层亏空程度、气水分布特征、地层倾角、注气井控半径是影响储气库配注的主要地质因素。利用气水地层渗流基本理论和物质平衡原理,以注气驱替气水界面稳定运移气体临界渗流速度和注气井控范围内地层吸气能力为约束,借鉴国外储气库注气量优化设计经验,建立了水侵枯竭气藏型储气库投产运行初期合理配注方法,成功指导了国内某地下储气库投产方案的设计。该储气库实际运行效果表明:经过3个周期运行,注气驱替效果好,稳定扩容,达容率超过85%,预计第4周期将达到90%。结论认为,所建立的配注方法具有一定的适用性,为国内同类型储气库投产方案设计提供了科学依据。     

酸性气藏地下储气库采出气组分变化规律研究——以鄂尔多斯盆地陕224储气库为例

在酸性气藏改建地下储气库方面,国内外尚无相关成熟经验可供借鉴,研究酸性气体在地下储气库注采生产过程中的组分变化规律对指导该类储气库生产运行具有重要意义。为此,以鄂尔多斯盆地陕224储气库为例,简要阐述了研究区块内酸性气体的成因,建立了酸性气体组分模型,预测了酸性气体在注采过程中的组分变化规律,并通过直井和水平井注采试验对组分预测结果进行验证。结果表明:①直井和水平井注采试验验证了组分模型预测酸性气体含量的变化趋势,注采试验对研究区块酸性气体进行淘洗,使该区块酸性气体含量整体下降,在今后的注采周期内采出气酸性气体含量会越来越少,最终能达到国家二类商品气标准;②同一周期采气初期,酸性气体含量较低,随着采气量的增加,酸性气体含量也会增加;③在第1个注采周期酸性气体含量下降较多,在不同注采周期采气初期会有一定时间的安全生产期;④注采气量的差异导致了酸性气体分布的不均衡性,注气量多的地方采出气酸性气体含量较低,注气量少的地方,采出气酸性气体含量高。     

凝析气藏型地下储气库多周期运行盘库方法

地下储气库多周期运行盘库过程,是对气库库存量、库容量、工作气量以及气垫气量的全过程实施跟踪的过程,是研究气库运行规律、漏失分析以及进一步提高气库运行效率、降低运行成本的关键环节。为此,针对凝析气藏型地下储气库库内凝析气与注入干气混气的特点,从库存量的定义入手,利用摩尔体积权衡混合流体密度计算方法和气体状态方程,提出了定容和弱边底水凝析气藏型地下储气库多周期运行系列盘库计算的数学模型。所建立的盘库计算模型（库存量计算模型、注气末气体孔隙体积和库容量计算模型、采气末气垫气量计算模型、采气阶段工作气量计算模型）通过实例验证有两个显著特点：一是充分考虑了库内混合流体性质改变的影响;二是以注气过程分析含气孔隙体积和库容量变化,同时将该过程求得的含气孔隙体积作为下一采气过程分析气垫气量和工作量的主要依据,依次交替计算从而使盘库系列数据的规律性和可靠性大大增强。应用实表明该数学模型具有较高的准确性。     

地下储气库注采管柱气密封螺纹接头优选

为解决国内地下储气库井注采管柱气密封螺纹接头选用混乱且适用性不清的问题,首先对现有标准和气密封试验数据进行统计比对分析,发现各种气密封螺纹接头的拉伸效率相同,但其压缩效率差异大且现有标准已不适用于储气库注采管柱气密封螺纹接头的选择,认为注采管柱气密封螺纹接头的选择必须考虑管柱载荷的交变;然后结合2口储气库井注采工况,基于管柱力学理论计算获得2种规格注采管柱的最大拉伸载荷和最大压缩载荷,对比已选用的气密封螺纹接头,重点研究了接头拉伸效率、压缩效率与管柱载荷之间的关系,提出了注采管柱气密封螺纹接头优选判据;进一步利用全尺寸实物复合加载试验机对2种规格注采管柱进行多周次气密封循环试验,试验结果证实了上述判据的合理性。所提出的优选判据不仅可以作为气密封螺纹接头优选的基本依据,而且还可以作为储气库井注采管柱设计的依据,并纳入了中国石油天然气行业标准。     

CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的扩容分析

低渗透碳酸盐岩气藏在开发后期为了提高气井产量,经常采用加压开采和水力压裂等技术,导致储层被水侵且含有大量微裂缝。因此,当CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气时,如何快速有效地注气驱水扩容和制定气水边界稳定运移的控制策略就成为低渗透气藏改建地下储气库扩容的关键问题之一。为此,建立了双重孔隙介质储层中注CO_2驱水的气水两相渗流的数学模型,以国内某裂缝性气藏改建的地下储气库为研究对象,主要分析了边缘气井注CO_2驱水扩容的气水界面的运移规律,并讨论了CO_2溶解、井底流压、注气流量、微裂缝参数等因素对储气库扩容时气水界面稳定性的影响。结果表明:(1)储气库采用"多注少采"的方式扩容时,扩容速度在第5周期达到最大值,随后逐渐降低;(2)CO_2在水中溶解度随储层压力而变化的特性有利于储气库扩容时气水边界的稳定;(3)定井底流压和定流量扩容时,适当地增大井底流压和中心区域气井的注气流量能有效提高储气库的扩容速度;(4)在高渗透率区域和裂缝—基质渗透率比值较大的储层区域,应适当地降低注气流量,防止因渗流过快造成气水界面的指进现象,同时应通过观察井严密监控气水界面的运移,以防止气体从边水突破逃逸或高渗透带见水或水淹。该研究成果为我国应用CO_2作为低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的驱水扩容提供了技术和理论支持。     

气藏型地下储气库建库注采机理与评价关键技术

气藏型地下储气库是目前全球最主要的地下储气库类型,其工作气量约占全球各类储气库总工作气量的75%。为了提高气藏型地下储气库(以下简称储气库)建库地质方案设计的科学性和可靠性、优化储气库运行参数,从储气库多周期大流量强注强采的基本特点出发,综合采用物理模拟和数值模拟两种技术手段,重点研究了复杂地质条件气藏改建储气库圈闭动态密封性和气水高速交互渗流机理,建立了盖层、断层动态密封性评价和库容参数评价的关键技术。研究结果表明:(1)储气库注采工况交变应力对盖层原始静态毛细管密封和力学完整性具有不同程度的弱化作用,采用动态突破压力、剪切安全指数等指标可以全面量化评价圈闭的密封性;(2)基于高速注采互驱实验揭示的孔隙局部动用机理,建立了以有效含气孔隙为基础的储气库库容量设计方法。矿场应用实例表明,该技术应用于大型多层H储气库,有效指导了储气库建库地质方案设计,该储气库经过5个周期注采后达容率为91.8%,调峰能力由投产初期的2.7×10~8 m~3快速增至36.3×10~8 m~3,运行指标与方案设计吻合程度高。     

水淹衰竭型地下储气库的达容规律及影响因素

水淹衰竭型地下储气库库容动态变化过程中的驱水达容规律具有复杂性和普遍性,是研究地下储气库达到设计库容时间及最终能达到库容量的重要依据。为此,以大港地下储气库群5个投产运行多年的水淹衰竭型地下储气库为例,通过含水岩心气驱扩容室内实验,揭示了地下储气库的达容规律：①地下储气库库容量呈现逐渐增加的趋势,并最终趋于最大库容量;②地下储气库投产初期库容增速快,后期增速变缓;③地下储气库地下垫气量与工作气量呈正增长关系,但增长不同步。进而总结出了影响地下储气库达容的主要因素：地下储气库的构造特征、储层物性、注采能力、水体分布以及扩容方式。     

适用于大注采气量水平井注采能力测试的连续油管测试技术——以重庆相国寺地下储气库为例

重庆相国寺地下储气库的注采井以大斜度井和水平井为主,完井管柱复杂且单井注采气量大,常规的测试工具、仪器和工艺都无法满足气井注采能力测试的需要,亟需研发与之相适应的测试技术。为此,通过工具配套、仪器改进、工艺优化,形成了适用于该储气库大注采气量水平井注采能力测试的连续油管测试技术,在现场成功进行了10口井12井次的注采能力测试,并对测试结果进行了对比分析。研究结果表明:①所形成的技术能够满足大注采气量水平井注采能力测试的要求,测试获得的气井最大注气量为260×10~4 m~3/d,最大采气量为225×10~4 m~3/d;②同一口井的注采能力存在着差异,因而有必要针对每口井在不同注采周期进行注采能力的测试与评价;③大注气量情况下,近井地带呈现高速非达西渗流状态,对注采安全有可能形成威胁,周期注气后近井地带储层温度降低将影响库容大小。结论认为,所形成的连续油管测试技术录取的数据真实可靠,为储气库注采井的注采能力评价、单井注采计划安排和库容盘点等提供了技术支撑。