致密砂岩气藏渗流机理及开发技术

致密砂岩气藏具有相对复杂的渗流规律,明确其储层条件下的渗流机理有利于制订合理、有效的开发方案。通过总结国内外相关的研究成果,并有针对性地进行了补充实验研究,取得了致密砂岩气藏渗流机理的一些新认识:1实际生产过程中,由于受到孔喉半径较小、废弃地层压力较高的限制,无需考虑其滑脱效应和高速非达西渗流对渗流特征及开发效果的影响;2其阈压梯度和应力敏感程度随着储层渗透率的降低而增大,随着储层含水饱和度的升高而增大;3压力梯度可以显著的影响气水两相的渗流能力,随着压力梯度的增大,气相相对渗透率逐渐降低,水相相对渗透率逐渐升高。基于渗流机理的认识和美国致密砂岩气藏的开发情况,总结了有效的开发技术对策:大型水力压裂技术、井网加密技术、小井眼钻井及欠平衡钻井技术、控压开采技术。     

致密砂岩气藏水锁伤害及对产能的影响

为了评价致密砂岩气藏水锁伤害对储层的影响程度,设计了适于测定致密砂岩水锁伤害的试验方法,开展了室内试验研究,并分析了水锁伤害对气藏产能的影响。研究表明:致密砂岩束缚水饱和度较高,平均为47.67%,水锁伤害率平均为76.49%,水锁伤害严重。渗透率越低的岩心,水锁伤害越严重。水锁伤害主要发生在含水上升的初期阶段,水锁伤害率随含水饱和度的增加而增加的幅度越来越小;水锁伤害对产能的影响较为显著。水锁发生后,气体产能下降幅度超过了60%;水锁伤害半径越大,对产能的影响也越大,影响程度达到17.78%。致密砂岩储层水锁伤害要以预防为主,因此,油气田现场要适时地采取措施防止水锁伤害的发生,并建立合理的气井生产制度。     

鄂尔多斯盆地致密砂岩气储层饱和度测井评价方法

 以鄂尔多斯盆地某区域石盒子组致密砂岩气储层为例,研究了其饱和度测井评价方法。宏观上基于岩屑石英砂岩及岩屑砂岩,微观上基于残余粒间孔及溶蚀-粒间孔,结合岩样薄片显微分析资料、岩电试验资料以及网络模型数值模拟结果,分析获得致密气储层的导电规律:地层因素F、孔隙度φ与电阻率指数I、含水饱和度S_w的关系由于岩性及孔隙类型的不同而存在差异,岩屑砂岩因其岩屑成分及孔隙类型的复杂性,增加了岩石的导电难度,在同等条件下,地层因素及电阻率指数均高于岩屑石英砂岩;电阻率指数与含水饱和度呈现指数关系,而非Archie模型的乘幂关系。在此基础上,分类型建立了可变胶结指数(m)的改进Archie模型,并应用于石盒子组致密气储层饱和度测井评价,结果显示饱和度计算值的绝对误差小于5%,验证了该测井评价方法的实用性。     

苏里格气田致密砂岩气水相渗曲线特征与分类

为解决苏里格气田致密砂岩气水相渗曲线指导气井产液调整的实际问题,对致密砂岩气水相渗曲线进行详尽分析,提出了符合气井分类的量化气水相渗曲线分类方案。苏里格地区盒8、山1段共83块岩样非稳态法气驱水相渗实验结果表明,致密砂岩气水相渗曲线具有束缚水饱和度S_(wi)、残余气饱和度S_(gr)和等渗点含水饱和度Sx较大,束缚水饱和度下气相相对渗透率K_(rg)(S_(wi))、残余气饱和度下水相相对渗透率K_(rw)(S_(gr))、等渗点相对渗透率K_(rx)(S_x)和气水两相共渗区面积S较小的特征,属于水相优势型相渗曲线。最终提出了以储层渗透率K、特征点参数K_(rg)(S_(wi))、K_(rw)(S_(gr))和K_(rx)(S_x)以及曲线特征为依据的气井量化分类方案,将致密砂岩气水相渗曲线分为Ⅰ—Ⅲ类,分类结果与气井类型一一对应,总体符合率达到89.7%。     

致密砂岩储层岩电参数实验研究

 目前致密砂岩油气藏的储层评价与试油气效果不好,测井解释符合率低,根本原因是没有准确求取储层的含油气饱和度。目前对致密砂岩进行储层饱和度求取,基本沿用以前评价常规砂岩储层的方法,这些方法的关键都在于高质量岩电参数的获取。由于致密砂岩孔隙度较小、孔隙结构复杂,该类储层的岩电参数获取比较困难,一般都借用同区域渗透率、孔隙度较高储层。本文根据致密砂岩的特点,选用气驱实验研究其岩电参数的变化规律。研究发现,在本文研究的致密砂岩岩心中,岩性系数b、饱和度指数n与中高孔渗储层差别较大。在孔隙度为5％—10％的致密砂岩岩心中,不同含水饱和度范围内其b、n不同,在高含水段,b基本在1左右,n在1.3—14.1之间;在低含水段,b在1.4—2.9之间,n在0.5—1.7之间。由于高含水段的含水饱和度均大于90％,因此解释时应重点关注低含水饱和度的b、n选取。利用实验结果对该岩心所在气田的4口井进行解释,证实本次实验结果更符合测试结果。     

应力敏感对致密砂岩气藏气水两相渗流特征影响研究

随致密气藏开发进行,地层压力降低产生应力敏感从而影响气水两相渗流。通过非稳态气驱水实验模拟致密气藏地层条件下气水两相渗流过程,研究了苏里格气田某区块盒8致密储层应力敏感对气水两相渗流的影响。结果表明:围压增大,气水渗流能力降低、共渗区减小、束缚水饱和度增大但总出水量变化不大,由于气相和液相应力敏感存在差异,气相相对渗透率增大、水相相对渗透率减小。     

致密砂岩储层微观孔喉结构及其对渗流特征的影响——以鄂尔多斯盆地周长地区长8储层为例

通过铸体薄片、高压压汞、恒速压汞、X衍射、核磁共振及渗流实验等多种实验手段,分析研究了周长地区长8致密砂岩储层孔喉结构特征及其对渗流特征的影响。结果表明,研究区储层主要发育粒间孔和长石溶孔,孔隙面孔率低;喉道类型以片状-弯曲片状和缩颈式喉道为主;岩石排驱压力低,进汞饱和度高,但退汞效率低,一方面是由于孔喉连通性差,另一方面储层中的黏土矿物也对退汞效率产生了影响。孔喉结构是影响致密砂岩储层渗流特征的主要因素,其中,喉道半径、孔喉比及连通性等决定储层渗流能力的关键。大喉道主要提供储层的渗流能力,而中-小孔喉则对储集能力的贡献更大。     

西湖凹陷某构造花港组致密砂岩储层的渗流特征

研究西湖凹陷某构造渐新统花港组致密砂岩储层的渗流特征,旨在为该气藏的高效开发提供指导性意见。利用铸体薄片、扫描电镜资料,综合分析物性测试、压汞、核磁共振、水驱气等实验数据,研究西湖凹陷某构造花港组致密砂岩储层的孔隙结构、气水渗流特征及其影响因素。该区致密砂岩储层孔隙类型以粒间溶孔为主,孔喉半径细小,且孔喉分选性差,排驱压力高;致密砂岩储层束缚水饱和度高,两相渗流区窄,气相相对渗透率较低,且见水后急剧下降,残余气饱和度较高,最终采收率低,且无水期采收率占最终采收率的比例很大,应充分重视储层见水前的天然气开采。储层渗流特征受物性、孔隙结构、原始含水饱和度以及润湿性等多种因素的影响,其中孔隙结构影响最大。     

致密砂岩油藏增产过程中储层伤害机理

以鄂尔多斯盆地泾河油田致密砂岩油藏为研究对象,在常规分析方法基础上,分别对基质和裂缝性岩心进行了储层伤害实验,同时结合同位扫描电镜方法从微观角度对增产过程中的伤害机理进行了分析,找出了入井液侵入储层引起储层伤害的主要、次要原因,为该区块后续配方体系的改善提供了基础。研究结果表明,入井液侵入储层,黏土膨胀和水锁伤害是引起储层伤害的主要原因,结垢是次要原因;酸化过程中,酸液与酸敏性矿物反应产生二次沉淀及酸化后释放地层微粒是该储层酸敏性伤害的主要原因;压裂过程中,压裂液伤害的主要原因在于水锁伤害,而破胶不彻底产生的残渣伤害也是造成压裂液伤害的另一原因。     

广安气田上三叠统须家河组致密砂岩储层气水分布特征

应用高分辨率阵列感应测井资料对四川盆地广安地区上三叠统须家河组气水层进行定性识别并通过改进阿尔奇公式计算致密地层的总含水饱和度,再利用核磁共振测试资料求取束缚水饱和度,二者之差为可动水饱和度,可用其对研究区致密砂岩中的气水层进行定量识别.在此基础上,对广安地区上三叠统须家河组致密砂岩储层气水分布特征进行探讨.结果表明:广安地区上三叠统须家河组为典型的岩性气藏,纵向存在多个气水系统,气水系统内部为上气下水的分布状态;宏观上气层大多分布于构造高部位,气水层、水层分布于缓坡部位;须六段纵向气水分布相对复杂,须四段纵向上水层多集中于下部;宏观上气水分布受沉积微相的控制和构造起伏的影响,储层非均质性决定其微观分布状态,断层、裂缝、异常压力对气水分布起到调整作用.     

压力变化对裂缝性致密砂岩储层气体渗透率的影响

裂缝性致密砂岩气的渗透率随环境压力的改变而发生动态变化,直接影响气藏的开采。为研究裂缝性致密砂岩储层气体渗透率的变化机理,选取了塔里木盆地库车坳陷典型裂缝性致密砂岩样品,在固定围压、内压、有效应力三种条件下,运用非稳态法进行测量氦气渗透率的实验,并基于滑脱效应和有效应力的分析,探讨了二者对裂缝性致密砂岩气渗透率变化的耦合控制作用。结果表明,在裂缝性致密砂岩储层中:(1)固定围压时,在内压增加的过程中,有效应力与滑脱效应互相竞争,开始阶段滑脱效应占主导,达到气体渗透率低值点后,有效应力占主导;(2)固定内压时,有效应力对渗透率的影响占优势;(3)固定有效应力时,渗透率只受滑脱效应的影响;(4)内压与绝对渗透率损失系数、有效应力与滑脱因子都呈现正相关关系;(5)有效应力由大到小变化,对孔隙结构的破坏不可逆,渗透率损失大。该项研究对进一步认识裂缝性致密砂岩储层气体渗透率变化机理具有理论参考意义。     

消除滑脱效应的致密砂岩储层应力敏感评价

室内评价储层岩石应力敏感程度多采用气体渗透率作为评价参数,而致密砂岩储层岩性致密,孔喉细小,受气体滑脱效应的影响,所测气体渗透率偏高,导致致密砂岩储层应力敏感程度被低估。针对常规方法导致致密砂岩储层应力敏感程度被低估的问题,以鄂尔多斯盆地镇泾油田长8致密砂岩储层为例,采用等价液测渗透率作为评价储层应力敏感的参数,消除了气体滑脱效应对实验结果的影响;并结合平面径向流理论,分析了应力敏感对产能的影响。结果显示,采用气测渗透率低估了致密砂岩储层岩石应力敏感的程度;并且岩心渗透率越低、有效应力越大、低估程度越严重;随有效应力的增加,致密砂岩岩心的气测渗透率、等价液测渗透率均呈先快速降低后缓慢降低的趋势,渗透率变化率与有效应力之间呈幂函数关系;应力敏感现象导致生产井井底附近存在"渗透率漏斗";并且储层渗透率越低、生产井井底压力越低,"渗透率漏斗"越深,延伸的范围越广,应力敏感对产能的影响越大。     

致密砂岩气藏不同自吸压差下水锁损害

普遍认为致密砂岩气藏在负压差自吸时不存在水锁损害。为此,依据现场资料设计无压差、正压差、负压差自吸条件下水锁损害实验,通过测试束缚水饱和度及当前含水饱和度,判断研究区域是否发生水锁损害。以返排后渗透率与初始渗透率比值来评价水锁损害程度,比值越大水锁损害程度越小。实验结果表明:研究区域当前含水饱和度明显高于束缚水饱和度,存在水锁损害。虽然负压差条件下水锁损害程度最小,但是水锁损害依然严重。可见,当致密砂岩气藏以负压差生产时,水锁损害同样不容忽视。     

异常高压致密气藏两相渗流数值模拟技术

异常高压致密气藏压力系数高、孔隙结构及渗流机理复杂,相渗曲线随压力发生改变,导致利用常规相渗曲线的测试结果已不能正确反映地层条件下的气水渗流规律,预测的开发指标好于实际生产的结果。因此,需要研究地层条件下的相渗曲线,探讨异常高压致密气藏两相渗流规律。结合气藏高温、高压的特性,研制了异常高压致密气藏岩心驱替装置(120 MPa、150℃),回归了36块岩心归一化的岩心相渗端点与压力的关系,建立了异常高压致密气藏两相渗流数学模型及数值模型。研究结果表明,在异常高压条件下,束缚水饱和度降低,流动阻力增大,采收率降低,开发效果变差。     

川西致密砂岩气藏井筒积液储层损害机理研究

川西致密砂岩气藏储量丰富,但存在井筒积液现象,储层损害严重,从而影响开发效率。深入认识井筒积液储层损害机理是从根本上解决积液储层伤害的前提和基础。针对气井井筒积液储层损害问题,开展井筒积液储层损害定量化评价实验,分析其损伤机理。结果表明,储层含水敏性矿物,易与液体产生反应;且中小孔隙多,造成毛管压力高,导致井筒积液损害严重。井筒压力每增加1 MPa,储层损害程度增加约6%;泡排剂对储层的损害程度随浓度的增加而增大,泡排剂与凝析油作用后对地层造成的损害更大,泡排剂浓度大于0.5%时,对储层的损害程度可达90%以上。研究结果为揭示川西致密砂岩气藏井筒积液储层损害机理提供了科学依据。     

致密砂岩储层可动流体赋存特征及影响因素

应用核磁共振、恒速压汞、铸体薄片等实验手段,分析辽河西部凹陷南段沙三段致密砂岩储层可动流体赋存特征及影响因素。结果表明:可动流体T2谱截止值低,孔隙内可动流体饱和度与可动流体孔隙度低且数值波动大;T2谱形态主要呈单峰型、左峰高右峰低型和左峰低右峰高型;T2弛豫时间受孔喉结构控制,喉道特征决定流体的可动程度,孔喉半径比、分选系数和微观均质系数反映孔隙结构非均质程度与流体参数线性相关性较强,T2谱分布特征与孔隙组合类型和孔喉结构特征有关;胶结物类型、产状与含量对可动流体影响较大。微观孔隙结构特征是可动流体赋存特征的主要影响因素,胶结物次之,物性对可动流体的影响是两者的综合反映。     

低渗透砂岩气藏渗流特征及渗透率下限研究

针对川中须家河组低渗气藏含水饱和度高、气井单井产能低、稳产困难的现状,急需优化调整生产方案提高产能。为此,通过计算机断层扫描(computed tomography, CT)技术分析了不同类型储层的孔隙结构特征及其影响;其次,在地层条件下进行实验研究了不同类型岩心的气-水两相、气相单相的渗流特征,并确定了气藏开发的渗透率下限。研究表明,与孔隙度、孔喉半径相比,孔隙类型对渗透率的影响程度更高;随着含水饱和度的提高,气相流动能力大幅降低;束缚水条件下,孔隙型岩心内的气相流动存在启动压力梯度;当生产压差为16 MPa和20 MPa时,对应的渗透率下限分别为0.34、0.27 mD。实际生产过程中,可以通过控制含水饱和度、提高储层渗透率或生产压差的方式提高气井产能。该研究对掌握低渗气藏的气相流动特征、优化调整生产方案具有借鉴意义。     

苏里格气田致密气层测井精细建模方法

鄂尔多斯盆地苏里格气田是低渗透致密砂岩气藏的典型代表,根据毛细管压力曲线形态,基于自组织神经网络技术,建立了孔隙结构测井自动判别和分类渗透率计算模型,有效提高渗透率计算精度;在储层导电机理研究基础上,建立了基于粘土束缚水、微孔隙水和自由水“三水”并联导电的含水饱和度计算模型,显著提高了储层含气性评价精度。实际测井资料处理解释结果与岩芯分析资料对比,验证了方法的可行性和准确性。     

川西致密砂岩气藏“暗点”型河道砂岩识别方法

川西拗陷东部斜坡带沙溪庙组气藏为致密河道砂岩气藏,大多数河道在地震剖面上表现为强波谷振幅、低阻抗的“亮点”反射特征。随着该气藏评价、开发的深入,一些井在非目的层钻遇的河道砂体也有较好的油气显示。但这些河道的在叠后地震资料上具有“中弱波谷振幅”特征,导致地震振幅平面属性上河道外形不清、连续性差、难以识别,称之为“暗点”型河道砂体。首先,通过从“暗点”型河道砂岩地震响应形成机理研究出发,开展正演模型分析,确定了物性差是“暗点”河道形成的关键因素;然后,利用叠前AVO响应特征分析,明确了“暗点”型河道在叠前道集上具有Ⅰ类或Ⅱ_a类AVO特征;最后,利用优势入射角部分叠加技术解决了“暗点”型河道砂体识别问题。实钻证实了该方法的可行性和有效性,有力地推动了该气藏的高效评价建产。