三重介质底水气藏压裂水平井非稳态产能变化规律研究

针对三重介质底水气藏压裂水平井渗流规律和底水侵入气藏导致气井产能下降的特点,基于溶洞系统和基岩系统中的天然气向裂缝系统窜流,经裂缝系统产出的物理模型,将底水边界视为半滤失边界,建立了该类储层介质的非稳态渗流数学模型,并利用源函数、有限Fourier余弦变换和贝塞尔函数的积分方法得到了模型的点源解。在此基础上,采用解析法与数值离散法相结合的半解析方法获得了三重介质底水气藏多级压裂水平井的压力响应和非稳态产能计算模型。利用Stehfest数值反演得到了气井非稳态产能随时间的变化关系曲线,分析了气井产能的变化规律,研究了压裂裂缝条数、裂缝半长、裂缝间距、孔—缝和缝—洞的窜流系数及缝洞储容比等参数对气井非稳态产能动态特征的影响。研究方法和结果对合理分析三重介质底水气藏压裂水平井生产动态特征和优化压裂参数设计具有一定的指导意义。     

碳酸盐岩气藏储层非均质性对水侵差异化的影响

碳酸盐岩气藏因储层孔隙、溶洞、裂缝的尺度和分布密度不同易产生多样化的非均质性,使得气藏水侵规律的差异性较大。为了深入认识碳酸盐岩储层非均质性及其对气藏水侵的影响,进而对气藏水侵动态进行预判,基于全直径岩心数字化处理分析改进了定量描述孔、洞、缝搭配关系的方法,根据逾渗理论分析图版建立了评价微裂缝对储层渗流能力贡献的新方法,并通过开展气藏实际压力、温度条件下气水渗流及流固耦合应力敏感实验,获得气水相对渗透率和岩石压缩系数数据,据此分析不同类型裂缝、溶洞对气藏水侵的影响,结合四川盆地典型碳酸盐岩气藏水侵特征建立了不同储渗类型储层水侵影响差异化特征的预判方法。研究结果表明:(1)不同类型碳酸盐岩储层在广义上均属三重介质,裂缝发育使气藏水侵影响显现快,而溶洞均匀发育使水侵影响显现相对较慢;(2)微裂缝发育是特低孔隙度储层具备视均质中高渗透能力的必要条件,对应的水侵规律与沿大裂缝水窜或网状小裂缝发育带水侵明显不同;(3)水区储层孔隙度应力敏感是地层水侵能量的主要来源,异常高压气藏在开采初期这一特征更加突出。该研究成果已应用于四川盆地多个碳酸盐岩气藏的水体能量评估、水侵影响预测及治水措施有效性预判,为复杂气藏水侵影响的治理提供了有效的技术导向,同时也深化了对水侵差异化规律的认识。     

不同类型有水气藏提高采收率的途径和方法

四川盆地有水气藏大多数已出地层水,裂缝水窜引起的气藏水侵严重影响了气藏的生产,导致气藏采收率降低.本文针对有水气藏提高采收率的目的,通过总结四川有水气藏出水特征,提出有水气藏可分为裂缝-孔隙型边水气藏、裂缝-孔洞型底水气藏、缝洞发育型多裂缝系统有水气藏3种主要类型.论述了有水气藏影响采收率主要因素裂缝水窜卡断、绕流等方式形成封闭气,裂缝水窜封隔各气区形成死气区,地层水堵塞气通道降低储层渗透率,水侵降低生产压差提高了废弃压力.在此基础上文中结合实例气藏论述了水侵不活跃气藏采用控制边部区域气井生产压差,裂缝-孔隙型边水活跃气藏早期边部排水,裂缝-孔洞型底水气藏早期高渗区气水界面以下层段排水,缝洞发育型多裂缝系统水侵活跃气藏早期低部位区域排水和高部位控制开采速度,不同类型有水气藏提高采收率的不同途径和方法.     

边、底水气藏水侵规律可视化实验研究

针对边、底水气藏开发过程中的水侵问题,根据不同类型气藏的主要储集空间特征设计相对应的可视化物理模型,并利用水侵规律物理模拟实验系统开展了孔隙型、裂缝型、孔洞型和缝洞型气藏水侵规律可视化实验研究。结果表明：孔隙型气藏采出程度高,水侵前缘近似均匀推进,见水后水气比增加缓慢;水体在裂缝型气藏中优先沿着裂缝快速突进,同时在毛细管力和润湿性的作用下,储层基质发生渗吸,封闭基质中的气体,在缝网中间形成大量残余气,造成裂缝型气藏采出程度的大幅下降;储层中孤立的洞和缝主要为气藏提供储集空间,水体优先进入洞和缝,在局部对水侵影响较为显著,但对整体水侵前缘的推进影响不大;缝、洞沟通的气藏,水体沿着裂缝快速的充满洞,当出口端通过缝、洞与边、底水沟通时,气藏将在短时间内因为水淹而停产,此时气藏仅仅动用了缝和洞中的气体。研究成果对边、底水气藏的有效开发具有指导和实践意义。     

缝洞型三重介质油藏分形渗流规律

缝洞型三重介质油藏非均质性强,孔隙结构复杂,为比较精确描述复杂系统,引入分形理论,建立分形三重介质缝洞型油藏数学模型。通过Laplace变换及Stehfest数值反演的方法,求出井底压力解;借助matlab编程绘制压力动态曲线,划分渗流阶段,分析渗流特征,进行分形参数敏感性分析;结合钻测井数据,解释渗流参数,验证模型的正确性。结果表明:分形三重介质缝洞型油藏渗流过程分为早期井筒储集,溶洞系统向裂缝系统窜流,溶洞与裂缝系统拟径向流,基质与溶洞、裂缝系统窜流,总体径向流5个渗流阶段。分形系数影响整个渗流过程,随着分形系数的增大,裂缝迂曲度增大,致使渗流阻力增加,引起压力导数曲线整体上移幅度增大,总径向流阶段上翘幅度也增大。     

低渗透底水气藏水侵动态模拟实验及其对采收率的影响

水侵是底水气藏衰竭开发的常态,而水侵对于气藏开发动态有何影响,又如何影响采收率是气藏开发关注的重点和难点。根据气藏构造及底水水侵特征,设计出入口之间多测压点的实验流程,运用带有多个测压点的长岩样模拟低渗透底水气藏衰竭开发动态过程,研究均质和纵向非均质底水气藏的水侵动态、规律及其对采收率的影响。研究结果表明：(1)均质气藏衰竭开发过程中底水侵入动态受储层渗透率影响明显,渗透率在0.1 mD左右或更致密时,底水侵入非常缓慢,水体能量补充有效性不足,废弃压力决定于渗透率,对采收率影响不大;相反,渗透率越高,水侵越快,水体能量有效性强,见水越早,废弃压力越高,采收率明显降低。(2)纵向非均质底水气藏的水侵动态受控于不同渗透率储层的叠置模式,致密储层接近于底水可有效延缓水侵速度,降低废弃压力,提高采收率;相反,水侵速度加快,废弃压力高,采收率低。结论认为,运用物质平衡方程导出的底水气藏采收率计算模型可以准确拟合岩样的开发动态特征与采收率,气藏开发实例证明了采收率模型对于底水气藏水侵开发动态及采收率预测的有效性。     

裂缝性底水气藏气井水侵模式及见水时间预测

底水供给充足,裂缝系统发育使得裂缝性底水气藏在开采过程中极易形成水窜,造成该类型气藏采收率较低.在前人总结的裂缝性底水气藏气井水侵模式的基础上,针对裂缝性底水气藏非均质性强的特点,提出了该类型气藏见水时间预测方法.在研究过程中,将裂缝性储层抽象成为渗透率突变概念地质模型,定义渗透率突变系数和区域半径比来表征储层裂缝发育...     

基岩-孤立溶洞不稳定窜流方程

塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层中溶洞呈高度离散分布,是主要的储集空间.基岩是储层中广泛分布的等效连续介质,渗透率低,基岩向溶洞的窜流为非稳态窜流.提出单井钻遇孤立溶洞模型,模型外边界定压,溶洞视为扩大井筒,分析基岩与孤立溶洞间的不稳定窜流规律,初步建立基岩-孤立溶洞不稳定窜流模型.     

典型底水气藏开发特征及适宜开发对策启示

四川盆地高石梯-磨溪灯二段气藏和太和气区灯二段气藏储层非均质性强，多尺度孔（洞）、缝发育，具有裂缝-孔洞型底水气藏特征，开发过程中面临底水沿缝洞快速侵入风险，开采难度大，缺乏可借鉴的有效开发技术对策。为科学开发这类裂缝性底水气藏，并为其他类型底水气藏提供技术参考，以中外典型底水气藏为研究对象，深入剖析各类型底水气藏的开发现状、地质特征和开发对策，明确影响底水气藏采出程度的主控因素，总结底水气藏控水治水对策，并在此基础上提出针对强非均质裂缝-孔洞型底水气藏的适宜开发对策。研究发现，裂缝发育程度、隔夹层发育程度和水体能量强弱是影响底水气藏开发效果的主要地质因素，深化气藏特征认识是提高底水气藏采出程度的基础，合理的开发技术对策可减缓底水非均匀侵入，均衡开采是实现裂缝-孔洞型底水气藏高效开发的关键。具体开发技术对策启示包括：(1)井震联合精细刻画储层缝、洞分布规律，动静资料结合持续深化气藏地质特征认识；(2)制定合理开发技术界限，加强气藏动态监测管理；(3)建立底水气藏水侵预测模拟体系，形成气藏全生命周期控水治水技术。     

裂缝水窜气藏单井数值模拟研究

活跃水侵气藏均表现为裂缝水窜的特征.在这些气藏中水的活跃程度往往取决于裂缝的发育程度,特别是大裂缝的发育程度.本文研究了裂缝水窜气藏单井数值模拟技术问题.应用单井模拟技术,研究和分析了裂缝水窜气藏气井开采机理.模拟试验表明裂缝是底水活动的主要通道;裂缝-孔洞型底水活跃水侵气藏早期气水界面以下层段排水是提高气藏采收率的有效途径;对于水淹气井,排水采气是提高采收率的最佳途径.     

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以威远气田震旦系气藏为例，利用锥进模型对裂缝性底水气藏气井水侵动态进行了模拟研究；通过对基质渗透率、裂缝大小及分布、井底隔层、采气速度、气井打开程度和水体大小等多种参数进行敏感性分析，得到沿裂缝水窜是该类气藏的主要水侵特征；并根据气井不同水侵特征归纳出４种主要的水侵模式，即水锥型、纵窜型、横侵型和复合型；分析了各种水侵模式的动态特征和地质基础，为改善裂缝性底水气藏开发效果提供了理论依据；得出的结论与气藏实际符合，可作为有效治理底水气藏水患的理论依据。     

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碳酸盐岩气藏不仅容易产生裂缝，而且溶洞也发育得非常普遍。裂缝－溶洞型气藏的流体滤失与普通均质气藏的滤失存在明显的差异，均质气藏滤失主要由基质和流体性能参数确定，而缝洞型气藏滤失受裂缝和溶洞控制。现有的滤失计算模型是针对均质储层而建立的，不能用于缝洞型气藏压裂液的滤失计算。文章基于缝洞型储层的滤失特征，提出了由两类连通性差的孔隙介质和连通性好的裂缝介质组成的三重介质物理模型来描述缝洞型气藏压裂液滤失，建立了一套新的计算缝洞型气藏压裂液滤失的数学模型，给出了模型的解析解，并进行了示例计算。文章的建模思路与模型解法可推广应用于解决多重介质的滤失及渗流问题。     

缝洞型底水油藏油井底水突破时间预测方法——以塔河油田4区S48井为例

底水锥进是降低底水油藏单井产量和采收率的重要原因。塔河油田奥陶系发育缝洞型底水油藏,该类型油藏与孔隙型和裂缝性油气藏具有较大的差别,储层中孔、缝、洞共存,其中大型的古溶洞系统是其主要的储集空间。由于储层尺度在空间上变化较大,储集空间分布不连续,该类型底水油藏的底水锥进机理与常规底水油藏存在明显差异。考虑塔河油田储层缝洞分布不均、非均质性较强的特点,将该类型储层抽象成为渗透率变异的概念地质模型,定义渗透率变异系数和泄油半径比来表征储层缝洞的发育程度,在此基础上推导出缝洞型底水油藏油井底水突破时间的预测公式。以塔河油田4区S48井为例开展实例计算,对比预测效果并分析缝洞发育程度(渗透率变异系数和泄油半径比)、单井产量和射孔程度对该类型底水油藏油井底水突破时间的影响。     

三重介质压裂气藏椭圆流非稳态产能模型

天然气藏经水力压裂后产生藏改造体积(SRV),SRV内的气藏性质与原始储层存在很大的差异,水力压裂每一阶段的SRV可简化为水力裂缝附近的一个椭圆形区域。由于三重介质气藏为各向异性储层,与经典的径向流模型相比,椭圆流模型对于三重介质气藏的优化开发至关重要。通过建立一个新的压裂井复合椭圆流模型来分析考虑SRV的三重介质气藏产能变化,模型内外椭圆区均为三重介质,高流动能力的内区用来表征SRV,基质和裂缝间的窜流视为非稳态。使用Mathieu函数、拉普拉斯变换和Stehfest数值反演算法等求解数学模型,之后绘制无因次典型曲线,并对模型进行验证。典型曲线的特征显示模型存在13个流动阶段,将基质与裂缝间非稳态与拟稳态窜流进行比较,并分析了井筒半径、SRV半径、流度比和储容比等相关敏感参数对产能的影响。     

裂缝气藏水侵机理及对开发影响实验研究

针对裂缝—孔隙型气藏水侵规律及影响气藏采出程度机理的认识难题,采用物理模拟实验技术,开展了贯通水平裂缝条件下的水侵规律实验、储层基质渗吸水实验以及储层基质渗吸水后对储层供气机理的影响实验,明确了储层基质水侵与裂缝水侵的区别,认识了裂缝—孔隙型边底水气藏水侵规律及其对气藏产能以及采收率的影响机理,即裂缝水侵过程中边底水会沿裂缝快速突进、同时储层基质会渗吸水、基质渗吸水后减少气相渗流通道,从而增加储层基质气相渗流阻力,降低气藏稳产能力和最终采出程度,该项机理认识揭示了裂缝气藏水侵后导致气井产量、最终采出程度大幅度下降的主要原因。在上述机理认识基础上,进一步研究了贯通裂缝水侵前沿推进速度与储层物性、水体大小的关系,分类测试了不同渗透率储层基质渗吸水的能力,模拟评价了不同渗吸水方式和渗吸水量对气藏储层稳产能力和最终采出程度的影响,研究成果可以为我国塔里木盆地迪那气田、克深气田以及四川盆地磨溪龙王庙气藏科学开发提供技术支持。     

滴西18火山岩气藏产水特征研究

克拉美丽气田滴西18火山岩气藏储层非均质性强、气水关系复杂、气井产水量大,严重影响气藏的开发效果。气藏产水特征研究是气藏治水、排水采气提高采收率的基础。通过对气井产出水水性分析、地层水产出规律、水侵类型及水侵特征规律的综合研究表明:滴西18火山岩气藏部分气井Cl-浓度及矿化度已大幅超出该气藏地层水均值;产出地层水的DX1804、DX1805、DXHW181、DXHW182井为底水侵入。侵入模式:DX1804和DX1805井为纵窜横侵型;DXHW181和DXHW182井为水锥型;水侵特征,DX1804井生产水气比上升型态属裂缝水侵型;DX1805、DXHW181和DXHW182井生产水气比上升型态属舌进弱水侵。     

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏剩余油分布特征

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏储集体主要由大型溶洞、裂缝及溶孔组成,其中大型溶洞是主要的储油与产油空间.大型溶洞内流体流动为自由流,与砂岩孔隙中的流体流动具有较大的差别.溶洞内油水两相流时不存在固体介质对流体流动阻力,油水间的重力作用表现突出,油水间重力分异迅速,油水界面清晰.溶洞之间由裂缝相连通,耦合后流动更加复杂,裂缝内流体流动表现为高速达西流动,底水沿裂缝水窜速度快.结合生产动态与数值模拟研究,揭示了5种缝洞型油藏复杂介质剩余油分布类型,即井旁溶洞剩余油、溶洞顶部剩余油、缝洞剩余油、下层溶洞剩余油和裂缝上部剩余油等,为塔河油田开发调整及提高采收率提供了地质基础.     

三重压敏介质油藏不稳态产能变化特征研究

建立由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成，并考虑溶洞渗透率随压降的增加呈指数减小的压敏三重介质油藏不稳态产能模型，采用隐式差分格式对考虑井筒储存和污染效应的情况进行了求解，讨论了无因次渗透率模数、介质间窜流、弹性储容比、外边界条件以及表皮系数对不稳态产能的影响。结果表明：表皮系数对不稳态产能早期的影响较为显著，而无因次渗透率模数可导致不稳态产能明显下降，但其影响不如表皮系数；窜流系数决定着窜流出现的时机；裂缝弹性储容比影响着油藏早期不稳态产能的大小和窜流阶段出现的时机；封闭边界情况下产能急剧下降，定压边界情况产能最终会达到一个稳定的状态。     

塔里木盆地库车坳陷深层大气田气水分布与开发对策

库车坳陷深层碎屑岩气田是近年来塔里木盆地天然气勘探开发的热点,该类气田具有储量规模大、埋藏深、高温高压、区块间裂缝发育差异大、边底水普遍存在等特点。气藏非均匀水侵导致气井产能快速下降,严重制约气田开发效果,是目前气田高效开发面临的普遍难题。从静态气水分布、微观水侵机理和动态水侵评价入手,系统建立了气水分布描述、水侵规律和控水开发技术对策为一体的静动态评价技术。研究认为,库车坳陷深层大气田气水分布受基质物性和缝网发育共同控制,气水分布模式可划分为两类:薄气水过渡带型(含基质物性好型和裂缝特别发育型两个亚类)和厚气水过渡带型。气水分布和裂缝发育的差异性,直接导致了气田水侵部位与水侵动态特征的不同,表现为3种水侵类型:边底水整体抬升侵入型、边底水沿微细裂缝带锥进型和边底水沿大裂缝纵窜型。基于不同气水分布模式及水侵动态,提出了构造高部位布井避水、降速控压控水和边部水淹井强排等开发技术对策,为塔里木盆地库车深层大气田的高效开发和调整提供技术支撑,并为国内同类气田的开发提供借鉴。     

碳酸盐岩裂缝型储集层全直径岩心水侵规律实验

阿姆河右岸海相碳酸盐岩气藏断层及裂缝发育，局部水体能量活跃，开发效果受水侵影响显著。通过高温高压复杂缝洞储集层全直径岩心驱替实验，分析裂缝渗透率、裂缝贯穿程度和水体倍数对气藏水侵的影响，结合水气比动态变化特征，研究不同裂缝岩心的水侵规律。结果表明，裂缝贯穿程度越高，裂缝渗透率越大，水体倍数越高，则对应水侵模式中水气比曲线的斜率越大，说明水侵、水窜越严重，而裂缝未贯穿区域对暴性水淹能起到较好的抑制作用。在上述认识基础上，通过水侵模式分析诊断曲线，进一步分析了不同水侵模式的特征，优化了研究区气藏水侵诊断的指数图版。