启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

应力敏感影响下低渗透气藏水平井产能分析

低渗透气藏不但存在启动压力梯度,而且还存在应力敏感。通过大量调研发现,在对低渗透气藏水平井产能研究中,更多的是考虑启动压力梯度的影响,而没有考虑应力敏感。为此,在前人研究的基础上,根据低渗透气藏水平井渗流特征,将其分为远井区和近井区,按照稳定渗流理论,推导出了同时考虑启动压力梯度和应力敏感影响的低渗透气藏水平井稳定渗流产能公式。在此基础上,进一步讨论了启动压力梯度和应力敏感对低渗透气藏水平井产能的影响。研究结果表明：启动压力梯度、应力敏感对低渗透气藏水平井产能的影响不可忽略;随着启动压力梯度和应力敏感系数的增大,低渗透气藏水平井产能降低,无阻流量减小。     

低渗透气藏水平井产能分析

近年来随着低渗透油气田的开发,有关启动压力梯度渗流问题逐渐得到广泛的关注。水平井作为提高油气井产能的一项开发技术,以其在技术和经济效益方面具有常规直井无法比拟的优越性已成为高效开发油气的重要技术支撑。通过大量调研发现,低渗透气藏中水平井的产能预测均没有考虑启动压力梯度的影响,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。为此,通过对低渗透气藏气体渗流速度运动方程的变形,得到气体渗流产生的压降等于达西流动产生的压降、考虑启动压力梯度影响产生的压降及高速非达西效应影响产生的压降三项之和的结论。鉴于此,基于椭圆柱模型提出了描述含启动压力梯度及高速非达西效应的产能公式,并分析了启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。研究表明:启动压力梯度影响水平气井的整个渗流过程,且它对气井产量的影响较大;随着启动压力梯度增加,导致地层中的压力损失增大,同时水平气井产量也呈直线下降。     

一个新的低渗透气藏气井产能预测公式

低渗透气藏普遍具有低孔、低渗、高含水饱和度的特点，因而往往具有较高的启动压力梯度。目前，在进行低渗透气井产能预测时，多采用常规气藏的产能预测公式，启动压力梯度被忽略，导致预测结果与生产实际存在较大误差。通过大量文献的调研，确认低渗透气藏中启动压力梯度确实存在，并且已逐渐成为产能预测中一个不容忽视的重要影响因素。为此，文章基于对低渗透气藏渗流机理的分析和研究，利用Forchheimer由实验提出的描述气体渗流的压降二次方程，同时考虑启动压力梯度的影响，推导出了适合低渗透气藏的气井产能预测公式，并对其进行了实例计算分析，认为低渗透气藏产能预测中必须考虑启动压力梯度的影响，得到了进行产能预测时一些必要参数的获取方法。     

低速非达西渗流条件下水平气井产能预测公式

目前,多采用常规的产能公式对低渗气井进行产能预测,对于水平井一般忽略启动压力梯度,导致了预测结果与生产实际存在较大的误差。通过对低渗气藏渗流机理分析研究,在直井考虑启动压力梯度产能公式基础上,利用保角变换关系,推导出适合于低渗气藏水平井产能预测公式。通过实例计算进行分析认为,低渗气藏水平井产能预测中必须考虑启动压力梯度的影响。     

启动压力梯度影响下低渗透气藏水平井产能模型的建立

将气藏中的流动区域分为达西流动区域和非达西流动区域2部分,气藏水平井湍流只发生在水平井附近短半轴小于10个井半径的旋转椭球体内,而达西流动存在于此椭球体外。借助前期水平井研究成果,考虑启动压力梯度对低渗透气藏中气井产能的影响,推导出低渗透气藏水平井新型产能模型。新模型考虑了启动压力梯度对水平井产能的影响,对水平井产能预测研究有重要意义。     

考虑启动压力梯度和高速非达西效应的低渗透气藏水平井产能

低渗透气藏存在启动压力梯度,对气藏产能存在很大影响。以具有顶、底不渗透边界的低渗透气藏为例,引入儒柯夫斯基变换,推导了考虑启动压力梯度及高速非达西效应的低渗透气藏水平气井产能计算公式,研究了高速非达西效应、启动压力梯度、水平段长度、渗透率各向异性比及偏心距等因素对气井产能的影响。结果表明,启动压力梯度和高速非达西效应的存在都使产能降低;在一定长度范围内,水平段长度越长,产能越大;渗透率各向异性的存在使产能降低;并做出了相应的流入动态关系曲线,为低渗透气藏中水平井合理配产提供了理论参考。     

非达西渗流效应对低渗透气藏水平井产能的影响

水平井作为提高低渗透气藏单井产能的重要手段在实际生产中得到广泛运用。文献调研表明,低渗透气藏受其储层物性的影响,普遍存在复杂的非线性渗流效应,如滑脱效应、启动压力梯度及应力敏感效应;目前已有的低渗透气藏水平井产能预测模型中均没有考虑气体滑脱效应的影响,究竟这些效应是如何影响低渗透气藏水平井产能的还缺乏相应的评价手段。为此,针对低渗透气藏的渗流特征,引入新的拟压力函数,建立综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应共同影响下的水平气井产能模型,并以某低渗透气藏为例,分析了这些效应分别对水平气井产能的影响程度。结果表明：应力敏感对水平气井产量影响较大,但是气体滑脱效应与启动压力梯度对水平气井产能的影响也不能忽略;应力敏感会使水平气井产量大幅下降,最大可下降12%;气体滑脱效应会使水平气井产量上升,增加幅度在1.96%左右;启动压力梯度会使水平气井产量下降,下降幅度约1.43%。所建立的水平井产能评价方法为深入认识低渗透气藏水平井产能变化特征提供了重要的评价手段。     

低渗透气藏水平井产能计算新公式

低渗透气藏由于储层的特殊性,常出现应力敏感、启动压力梯度、高速非达西效应等现象。因此,在低渗透气藏水平井产能分析时,应该考虑这些因素的影响。通过保角变换方法,推导得到同时考虑高速非达西效应、应力敏感和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能新公式。研究结果表明:高速非达西效应、应力敏感、启动压力梯度将使低渗透气藏水平井产量减小;在同一井底压力下,随着应力敏感系数、启动压力梯度的增加,水平井产量降低。该公式对应力敏感性较强的低渗透气藏的开发具有重要的指导意义。     

致密低渗透气藏压裂水平井产能计算与分析

为准确预测致密低渗透气藏压裂水平井产能,利用保角变换对渗流场变换,建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程,积分得到压力函数降,并利用叠加原理建立压裂水平井产能模型。结果表明：产能模型与试采产能的误差为8.26%,产能模型准确可靠;压敏效应对产能的影响大于启动压力梯度对产能的影响;裂缝多于3条时,产能增加幅度变缓;增加裂缝长度和中间裂缝间距有利于提高产能。该模型为致密低渗透气藏压裂水平井产能预测和压裂参数优化提供了借鉴。     

考虑启动压力梯度的低渗透气藏压裂井产能分析

低渗透气藏中的多数井自然产能都很低,需要进行压裂改造后才具有生产能力。同时,气体在该类气藏中的渗流一般为存在启动压力梯度影响的非达西渗流。为此,根据保角变换原理,将带垂直裂缝的气井渗流问题,转化为易于求解的单向渗流问题;然后基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑低渗透气藏中启动压力梯度存在的影响,推导得到了低渗透气藏中垂直裂缝井的产能计算公式;在此基础上,绘制分析了理论产能曲线,并用现场实例进行了验证。结果表明:启动压力梯度会影响低渗透气藏压裂井产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度的增加而降低。该方法简单实用,便于现场应用。     

水平井开发低渗透油田的渗流特征研究

方法对比分析了低渗透油藏中水平井和垂直井布井系统的压力梯度分布,并利用启动压力梯度理论建立低渗透油藏中水平井和垂直井产量公式。目的为低渗透油藏的水平井开发提供理论依据。结果水平井布井系统可提高低渗透油田的开发水平。结论对于低渗透油藏来说,利用水平井布井系统可使渗流过程尽快地进入拟线性状态,提高驱油效率;在低渗透油田中,计算水平井和垂直井的产量时,应考虑启动压力梯度;通过改善低渗透油藏的储油物性、加大生产压差以及选择合理的井距来提高低渗透油田的单井产量     

低渗透油藏油气两相下水平井产能预测及影响因素分析——以渤海油田A油藏为例

水平井开发已广泛应用在低渗透油藏中,若井底流压小于饱和压力时,预测水平井产能应考虑油气两相渗流的影响。基于考虑启动压力梯度和应力敏感的运动方程,运用保角变换和等值渗流阻力原理,建立了低渗透油藏油气两相下水平井产能预测新公式,并开展了影响水平井产能敏感性因素分析。研究表明,启动压力梯度对水平井产能影响呈线性关系,在相同水平段下,启动压力梯度增大,水平井产量减少,在不同水平段下,水平段长度越小,启动压力梯度对产能影响越大;应力敏感系数增大,水平井产量下降,当应力敏感系数小于0.06 MPa–1时,应力敏感对水平井产能的影响较小。     

低渗透气藏气井产能试井资料分析方法研究

低渗透气藏渗流机理不同于常规气藏，尤其是束缚水饱和度（S_wr＞30%）较高的低渗透气藏存在启动压力梯度，从而使测得的气井修正等时试井资料二项式产能分析曲线斜率为负值，无法分析应用。为此，文章基于低渗透气藏非达西低速不稳定渗流微分方程，推导出具有启动压力梯度的低渗透气藏气井稳定产能方程和不稳定产能方程，并提出低渗透气藏等时试井资料优化分析新方法，应用该方法不仅可以快速确定气井产能方程,评价气井产能，同时还能求出气藏的启动压力梯度、渗透率、表皮系数等物性参数。实例应用表明，所提出的产能试井分析新方法具有实用价值。     

致密气藏压裂水平井产能计算方法

致密气藏开发普遍采用多段压裂水平井的开发模式。为了准确评价致密气藏压裂水平井产能并确定气井的合理配产,实现气井高效开发,基于保角变换理论和气水两相渗流理论,同时将基质有效渗透率作为变量来考虑压裂施工和气井产水对储层有效渗透率的影响,建立了压裂水平井气液两相产能方程。通过实际生产数据验证,结果表明：无因次泄气边界大于0.55时,气井生产压差随配产增加呈下凹型快速增长;相同气井产能条件下,水气比越大气井所需生产压差越大;水平段方向与K_y方向平行时,渗透率各向异性程度K_y/K_x越大,相同产气量时的生产压差越小;水平段与渗透率主值方向的夹角θ < 30°时,相同产气量条件下的气井生产压差几乎不变。因此,从降低压裂水平井储层压力损失的角度来考虑,布井时必须充分考虑渗透率各向异性程度和水平井水平段方向的影响,同时注意控制气井配产和采取必要的控水排水措施,以便达到更好的开发效果。     

红河油田37井区IPR曲线研究及合理生产参数确定

低渗透油藏压裂水平井开发的显著特点是存在启动压力梯度、应力敏感以及裂缝参数影响等现象,这种特有的现象使该类油藏与常规油藏的生产特征存在较大差异,且目前无针对低渗油藏压裂水平井生产参数的优化设计模型,使得合理生产参数确定困难。本文将IPR曲线理论应用于水平井开采的动态分析中,通过实际生产数据进行分析得到的结果可靠,说明应用IPR曲线理论能有效评价预测油井产能和确定油井允许的最小流压界限及合理生产制度,为充分发挥油井生产能力、合理高效开发红河油田低渗透油藏提供了理论依据。     

水平井分段压裂技术及在长北气田的适用性研究

水平井目前已成为提高油气田勘探开发综合效益的重要途径,但是有时低压低渗透油气藏水平井的单井产量也达不到经济开发的要求,这就必然面临着储层改造的问题。水平井分段压裂技术扭转了低渗透油气田多井低产的开发方式,实现了少井高产。长北项目至2011年11月共完钻29口双分支水平井,一期和二期开发的水平井产量高,可以满足经济开发的要求,三期开发的水平井砂岩钻遇难度大、投资比较高、单井产量较低;为此有必要探索改进开发方案,加强对水平井进行分段压裂的研究。为此总结了水平井分段压裂的发展概况、水平井分段压裂常用方法,结合长庆油田苏里格气田近年来水平井分段压裂的经验,分析认为水力喷砂射孔压裂方法和裸眼封隔器加投球滑套压裂方法比较适合长北气田。     

长庆气区低渗透气藏开发技术新进展及攻关方向

鄂尔多斯盆地发育上、下古生界两套含气层系,天然气资源量丰富,但储层非均质性强,开发难度大。近10年来,中国石油长庆油田公司相继实现了低渗透碳酸盐岩气藏（靖边气田）、低渗透砂岩气藏（榆林气田）和致密砂岩气藏（苏里格气田）的经济有效开发。近期该公司以建设“西部大庆”为目标,低渗透气藏开发水平显著提高,又取得了一系列的新进展：①水平井已经成为低渗透致密气藏开发的主体技术,其单井产气量超过直井的3倍,产能建设比例保持在50%以上;②丛式井钻完井技术、工厂化作业模式等提高了单井产量,降低了开发成本;③井、集气站、处理厂数字化建设提升了气田的生产管理水平。截至2012年底,长庆气区建成了年产300×10⁸ m³以上的天然气生产能力,当年产气量达到290×10⁸ m³,长庆气区已经成为我国重要的天然气生产基地。下一步该公司将按照“攀峰工程”发展规划,以提高单井产量、提高采收率、降低开发成本为目标,加强4个方面的技术攻关：水平井加体积压裂技术系列、储气库建设技术系列、多层系气藏立体开发技术系列和低产低效井综合治理技术系列。     

特低渗透油藏压裂水平井产能影响因素分析

低渗透、特低渗透油藏具有启动压力梯度,且非均质性较为严重,裂缝参数对产能的影响与常规油藏显著不同。利用油藏数值模拟方法,分别研究了不同渗透率非均质性和不同启动压力梯度条件下,裂缝参数对压裂水平井产能的影响。结果表明,在低渗透、特低渗透油藏中,非均质性较弱的情况下,压裂水平井生产状况与均质油藏类似,在非均质性较强的情况下,应选择比均质油藏更多的裂缝条数和更大的裂缝半长进行生产;在启动压力梯度较大的情况下,应选择较多裂缝条数进行生产。