非达西效应对低渗气藏气井产能影响研究

针对低渗气藏的渗流特征,以高速非达西渗流理论为依据,考虑应力敏感、启动压力梯度及滑脱效应等因素,推导出相应气井产能方程,以此为基础对低渗气藏气井的产能规律进行研究。研究结果表明:低渗气藏地层压力、渗透率分布曲线的形状均呈"漏斗"状;启动压力梯度和渗透率变形系数越大,地层压力下降越快,滑脱因子越大,地层压力升高越快;气藏渗透率主要受滑脱效应和应力敏感交互影响,滑脱效应使气井产能增大,且随着滑脱因子增大,气井产能不断增加,井底附近的压力敏感导致的"应力污染"现象最明显。     

低渗气藏压裂井动态产能预测模型研究

根据气井压后气体渗流规律的变化特征,基于稳定流理论,考虑地层条件下气体的PVT参数随压力的变化而变化,再结合气藏的物质平衡方程,推导、建立了考虑非线性渗流特征影响的低渗气藏无限导流垂直裂缝井产能动态预测模型,并分析了非线性渗流特征影响因素和生产因素对气井产量变化规律的影响。研究结果表明：启动压力梯度和渗透率变形系数越大,气井稳产年限下降幅度越大,开采年限越长,地层压力下降速度越慢,其中渗透率变形系数的影响更大;滑脱因子越大,气井稳产年限增加幅度越大,开采年限越短,地层压力下降速度越快;采气速度越大,气井稳产年限下降幅度越大,开采年限越短,地层压力下降速度越快;井底压力变化对气井产量影响较小。     

非线性渗流下低渗气藏压裂井产能评价

气体渗流受启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等多个因素影响,以前的研究没有综合考虑以上因素。针对低渗气藏渗流特征,根据气井压裂后气体渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,建立了综合考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等因素的低渗气藏有限导流垂直裂缝井产能预测模型,并利用该模型分析了启动压力梯度、滑脱效应、渗透率变形系数、地层污染等对低渗气藏压裂井产能的影响。研究表明:随着启动压力梯度和应力敏感的增大,气井产能呈近线性下降趋势,其中应力敏感的影响程度更大;随滑脱效应的增大,气井产能呈近线性上升趋势;在低渗气藏压裂参数设计中,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力更重要,一定裂缝长度下存在一个最佳的裂缝导流能力;污染带半径增大和污染带渗透率降低都可使气井产能下降,下降幅度随着污染带半径增大和污染带渗透率降低而增大。      

非线性流下低渗透气藏水平裂缝井产能研究

针对低渗气藏经压裂后形成水平裂缝,基于稳定流理论,利用等值渗流阻力法,推导建立了气井压裂后产生水平裂缝条件下,考虑非线性流影响下低渗气藏有限导流水平裂缝井产能预测模型。研究结果表明,启动 压力梯度和应力敏感使气井产能下降,且启动压力梯度和应力敏感系数越大,气井产能下降幅度越大,而滑脱效应使气井产能增大,且滑脱因子越大,气井产能增加幅度越大;在高流动压力阶段,启动压力梯度对气井产能影响显著;而在低流动压力阶段,应力敏感效应对气井产能影响更大。     

考虑渗透率应力敏感的气井无阻流量预测方法研究

随着气田开发的进行,地层压力逐步下降,与产能方程系数密切相关的多项参数如天然气偏差系数、粘度等都是变化的,气井开采过程中稳定产能方程随之改变,采用原始地层压力下的稳定产能方程来确定不同地层压力下的无阻流量是不正确的。同时,由于气体产出、低渗气藏孔隙压力降低、地应力增大、基岩和孔隙受到压缩,导致渗透率大幅降低和气藏产能降低。因此,为了更加合理的开采气藏,气井产能分析必须考虑地层应力对岩石渗透率的影响。为得到气井不同地层压力下的无阻流量,基于岩石渗透率随有效应力变化呈指数关系的普遍认识,在达西渗流理论的基础上,推导出了一个考虑渗透率应力敏感的地层压力与无阻流量的关系式。该公式考虑渗透率应力敏感伤害对气井无阻流量的影响,只需已知气井某地层压力时的产能试井无阻流量及各地层压力下对应的天然气粘度和偏差系数,便可以得到各地层压力对应的无阻流量。通过实例计算表明,该方法简便易行,结果可靠。     

考虑渗透率应力敏感的低渗气藏产能预测公式

通过大量文献调研指出,由于气体产出、低渗气藏孔隙压力降低、地应力增大、基岩和孔隙受到压缩,导致渗透率大幅降低和气藏产能降低。基于岩石渗透率随有效应力变化呈指数关系的普遍认识,在达西渗流理论的基础上,推导出了一个考虑渗透率应力敏感的气井稳态产能公式,并对其进行了实例计算分析,认为低渗气藏在产能预测时有必要考虑渗透率应力敏感伤害,特别是针对那些应力敏感伤害严重的低渗气藏;所推导的公式可为确定合理的生产压差和开采速度提供必要的理论基础。     

低渗透气藏水平井产能动态预测模型研究

气藏生产过程一般分为两个阶段：定产降压和定压降产,且真实气体的ＰＶＴ参数随压力变化。针对气藏的生产特征,基于稳定渗流理论,以气体高速非达西渗流为基础,考虑真实气体的ＰＶＴ随压力的变化,结合气 藏物质平衡方程,推导建立同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感等因素共同影响的低渗气藏水平井产能动态预测模型,并通过实例分析了各因素对气井产能变化规律的影响。结果表明,启动压力梯度和渗透率变形系数越大,气井稳产期减小幅度越大,而滑脱因子越大,气井稳产期增加幅度越大,同时考虑高度非达西效应时,气井稳产期减小;气藏非均质性越强,气井稳产期减小幅度越大,而水平井长度越大,气井稳产期增加幅度越大;采气速度和 井底压力越大,气井稳产期减小幅度越大,前者产量递减速度越快。     

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。     

致密砂岩气藏拟稳态流动阶段气井产能分析

为研究致密砂岩气藏应力敏感对拟稳态流动阶段气井产量及无阻流量的影响,基于气体非达西渗流特性,考虑渗透率幂函数式应力敏感,推导了致密砂岩气藏在拟稳态流动阶段的气井产能方程,并得到了气井无阻流量计算公式。实例计算结果表明:渗透率幂函数式应力敏感使拟稳态流动阶段气井产量及无阻流量减少;受到渗透率幂函数式应力敏感影响,生产井产能曲线向压力轴弯曲,在相同的生产压差下,气井产量比不考虑渗透率幂函数式应力敏感的产量低;渗透率幂函数式应力敏感系数越大,产能方程曲线弯曲越早、弯曲度越大,气井产量越低,产量下降率越大;地层压力下降后,生产井受渗透率幂函数式应力敏感影响减弱,在平均地层压力较低时,可适当放大生产压差进行生产。     

气藏产能应力敏感性研究

基于定渗透率模式的常规气藏测试数据分析方法,不能准确描述应力敏感地层的产能变化特征,定义了考虑应力敏感的拟压力。应用新的产能方程评价气藏产能的应力敏感性,给出地层压力下降后产能的计算方法。结合应力敏感气井的实际产能测试数据,进行了评价及结果分析。研究表明,产能分析结果与地层应力敏感性大小紧密相关。当应力敏感系数提高0．01时,无阻流量降低约12％,产能方程系数由当前地层压力决定,产能方程高估了地层压力下降后的实际产能。该研究对应力敏感气藏的测试资料解释有一定的指导意义。     

海上异常高压气藏应力敏感特征及产能方程——以莺歌海盆地为例

目前国内外推导的异常高压气藏考虑应力敏感效应的产能方程中混淆了有效应力与生产压差的概念。为此,在前人研究的基础上,通过对实验和产能测试资料的分析,探讨了应力敏感对储层物性和气井产量的影响问题,并基于修正的应力敏感方程,结合气藏渗流特征,重新建立了符合油气藏地质特征的新的二项式气井产能方程,从理论上阐述了莺歌海盆地异常高压气藏产能特征,并用实际测试资料检验了该方程的实效性。结果表明,莺歌海盆地异常高压气藏开发中不应忽视应力敏感效应,在同一储层特征条件下,应力敏感效应特征越显著,开发过程中表现出的应力敏感效应越严重,气井产能损失就越大。因此,在异常高压气藏生产管理中,应采取合理的开发技术手段和工作制度,防止井筒附近地层压力迅速下降导致储层渗透能力及气井产能的下降。所取得的成果、认识可推广应用于其他类似探区。     

确定凝析气井合理产能的新方法

在凝析气藏开发过程中，随着地层压力下降，反凝析油会在井底周围聚集，形成反凝析油污染，伤害地层渗透率。凝析气井合理产能是保障高效开发凝析气藏的重要参数。基于凝析油气体系在恒温条件下的反凝析渗流理论，考虑“地层——井筒——井口——地面定点”连续流动，研究了凝析气井在不同配产条件、不同生产时间下凝析油饱和度分布特征和多项渗流特征的计算分析方法。在综合分析凝析气井各种约束条件的基础上，建立了考虑凝析油污染条件下凝析气井动态优化配产理论与方法。大港油田某凝析气藏实例计算表明，采用考虑凝析油污染条件下凝析气井动态优化配产理论与方法确定出的凝析气井合理产量与实际气井产能基本一致，说明该方法具有可靠性和实用性。图3参7     

水侵对低渗水驱气藏水平井产量的影响

在低渗水驱气藏开发过程中,即使水平井井底未见水,但水体局部推进仍是影响水平井产量的重要因素。 基于 Joshi 方法,将水平井三维渗流场简化为远井地带与近井地带 2 个二维渗流场,考虑远井地带局部水体推进以及低渗储层渗流特征,利用保角变换方法建立了求解低渗水驱气藏局部水侵时水平井产量变化规律的新模型。 敏感性分析表明,随着水侵体积比、水体推进距离以及应力敏感指数的逐渐增大,水平井产量逐渐减小,而随着储层原始渗透率以及滑脱因子的逐渐增大,水平井产量逐渐增大,但对于高压气藏、产水气藏以及生产压差较小的气井,滑脱效应以及应力敏感对产量的影响可以忽略不计。此项研究可为低渗水驱气藏水侵过程中水平井产量变化规律研究提供新的思路。     

河坝飞仙关气藏储层应力敏感性及其对产能的影响

河坝飞仙关气藏是一个裂缝孔隙型异常高压气藏,地层压力系数高达2.3。试采过程中,气井产能下降明显,表现出一定的应力敏感。通过对河坝飞仙关气藏储层岩石渗透率应力敏感、压差对渗透率应力敏感影响、渗透率可恢复性等室内岩心试验研究,结果表明:河坝飞仙关气藏储层渗透率敏感性强,渗透率损害率高达60%;渗透率永久性变形率较大,可恢复程度低;压差对渗透率敏感影响大,压差越大,渗透率敏感性越强,永久变形率越大。结合现场生产分析表明:应力敏感对河坝飞仙关气藏开发的影响大,气井产能下降快,地层压力降到20MPa时,产能下降了66%;对于河坝异常高压气藏开发,确立合理生产压差,减缓应力敏感对储层渗透率及气藏产能的损害,确保气藏在合理生产压差及合理产量下生产十分必要。     

异常高压产水气井三项式方程推导及应用

异常高压气藏常具有压力高、产量大的特点,对其进行产能评价具有重要意义。 一些气井在生产过 程中由于工作制度不合理导致出水,使得气井的产量大幅度降低,因此准确预测异常高压产水气井产能, 确定合理的工作制度显得尤为重要。 在综合考虑了应力敏感、非达西流动、脉动效应及气井产水等因素 的基础上,推导出异常高压产水气井的三项式产能方程;采用多元线性回归和交会法求解气井的无阻流 量,并通过实例验证了其计算结果的可靠性;定量分析了渗透率敏感系数与水气质量比对气井产能的影 响。 计算结果表明：渗透率敏感系数对气井产能的影响要大于产水对气井产能的影响;在气藏产气量较 大的情况下,脉动流对气井无阻流量的影响不可忽略。 这些结论均对异常高压气藏的开采具有一定的借 鉴作用。     

页岩气藏应力敏感效应实验研究

页岩气藏降压开采过程中,地层压力和井底压力的变化导致气藏产生应力敏感效应,使气藏流体的流动动态和气藏产能受到影响。为了明确开采压力的下降对气藏渗透率变化的影响,实验通过改变内压与围压这2种方式,对页岩气藏的应力敏感效应进行了研究。研究结果表明:页岩的渗透率随着内压的降低而下降,随着上覆岩层压力的增加而下降;页岩渗透率与内压的变化存在明显的指数关系;页岩对外压的敏感效应远远大于对内压的敏感效应。该研究对确定页岩气藏产能及制订气井合理生产制度具有一定意义。     

考虑应力敏感与非达西效应的页岩气产能模型

页岩气在储层中存在解吸、扩散和渗流相互作用,同时由于其特殊的孔渗特征,裂缝闭合引起的应力敏感效应和近筒地带的高速非达西效应对页岩气产能影响不能忽略。为此,基于块状模型,综合考虑页岩气解吸、扩散,渗流,应力敏感效应以及非达西渗流,建立了页岩气藏压裂水平井产能模型,应用全隐式有限差分法和牛顿—拉普森迭代法,进行数值离散,获得产量数值解,并绘制了页岩气无因次产量和无因次产量导数曲线。分析结果表明:1页岩气流动过程分为线性流阶段、双线性流阶段、窜流阶段和边界控制流阶段;2应力敏感主要发生在双线性流和边界控制流阶段,随着应力敏感系数的增大,产能降低;3考虑非达西效应影响,页岩气产能降低,并且产能越大,非达西效应影响越显著;4兰格缪尔体积越大,兰格缪尔压力越小,无因次产量递减积分导数曲线出现下凹时间越晚。上述成果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、评价预测产能及优化压裂参数具有一定的借鉴意义。     

致密低渗透气藏气井产能预测新方法

具有启动压力梯度和应力敏感特征的致密低渗透气藏气井产能的预测与生产压差的确定,对气井的生产能力评估、合理工作制度的制订具有重要意义,目前还没有能同时考虑启动压力梯度、应力敏感、非达西流动的产能预测方法。在建立同时考虑启动压力梯度、应力敏感、非达西流动的稳态产能预测模型基础上,分析了具用这类特征的致密低渗透气藏中稳态压力分布、渗透率分布和气井IPR曲线特征,计算了气井合理生产压差。研究结果表明：①要达到相同的产量,对存在启动压力梯度、应力敏感效应的气藏而言就需要具有更大的压差来生产;②应力敏感效应越强,气井生产压差就应越小。     

考虑变渗透率模量的异常高压气藏产能计算新方法

在异常高压气藏开发过程中,储层岩石常常表现出应力敏感特征。由于压敏储层在有效应力变化范围较大时,渗透率模量将随着有效应力的变化而变化,这样基于常渗透率模量的产能方程很难准确评价异常高压气藏的产能特征。为此,针对异常高压气藏的渗流规律,建立了考虑变渗透率模量和高速非达西效应的产能计算模型,并用Newton Raphson方法对模型进行求解。研究及实例分析结果表明：应力敏感作用会使异常高压气藏气井的产量降低,尤其是在井底流压较低时,其产量降低得更为严重;在井底流压较小时,用传统的常渗透率模量计算的产量可能会错误评价应力敏感作用对气井产量的影响;而高速非达西效应将会使异常高压气藏气井的产量降低,随着井底流压的减小,高速非达西效应使气井产量降低的程度更为严重。结论认为：在开发异常高压气藏的过程中应考虑变渗透率模量和高速非达西效应对气井产能的影响。     

致密低渗气藏储层应力敏感性及其对单井产能的影响

采用变出口端回压应力敏感实验方法,具体实测了大牛地致密低渗气藏储集层岩样不同驱替压差下的渗透率,根据实测的结果回归出大牛地致密低渗气藏储集层应力敏感性的幂函数关系式,总结了储层渗透率随气藏压力的变化规律。在考虑储集层应力敏感影响的情况下,推导出新的产能方程,计算了渗透率变化对单井产能的影响。研究表明：大牛地致密低渗气藏储集层应力敏感性在30％-70％之间,在考虑储集层应力敏感性的条件下,气藏单井产能降低,平均绝对无阻流量是渗透率为常数时的76．49％。