【正文】 ........................................58 注入壓差對比 ................................................ 58 水鎖指數(shù)對比 ................................................ 58 滲透率恢復(fù)對比 .............................................. 59 第 5 章 水淹凝析氣井調(diào)剖堵水物理模擬研究 .................................. 60 實驗方案設(shè)計 ............................................................60 實驗?zāi)康? .................................................... 60 實驗內(nèi)容 .................................................... 60 長巖心的準(zhǔn)備和排序 .......................................... 60 實驗過 程 .................................................... 61 乳化油堵水 ...............................................................62 乳化油堵劑的制備 ............................................ 62 實驗結(jié)果及分析 .............................................. 63 堵水效果評價 ................................................ 67 高溫凍膠堵水 +解水鎖劑 ..................................................68 凝膠堵劑的制備 .............................................. 68 實驗結(jié)果及分析 .............................................. 68 堵水效果評價 ................................................ 74 兩組堵水實驗對比分析 ...................................................75 驅(qū)替壓差對比 ................................................ 75 滲透率對比 .................................................. 76 耐沖刷性能對比 .............................................. 76 第 6 章 提高低產(chǎn)凝析氣井產(chǎn)量的有效技術(shù)措施 ................................ 77 解除反滲吸水鎖技術(shù) .....................................................77 III 解除反凝析油污染技術(shù) ...................................................77 解除水淹傷害技術(shù) .......................................................79 第 7 章 結(jié)論與建議 ....................................................... 84 研究結(jié)論 .................................................................84 建議 .....................................................................85 致 謝 ................................................................... 86 參考文獻(xiàn) ................................................................. 87 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果 ..................................... 90 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 研究背景及目的意義 西北油田分公司 81口 凝析氣井 目前 平均產(chǎn)氣量大于 1010 4m3/d的氣井共有 12口，占 %，平均產(chǎn)氣量在 2～ 1010 4m3/d 的氣井共有 46口，占 %，平均產(chǎn)氣量小于 210 4m3/d 的氣井共有 23口，占 %， 凝析氣井開發(fā)效益低。 此前， Halliburton 能源公司和 Trican 油井服務(wù)公司以 CO2為溶劑，通過實施此項工藝獲得了較大的成功 [5]。薩梅多夫、 T 美國 和 等人 [16]研究了凝析氣井在壓裂后的產(chǎn)能，認(rèn)為在生產(chǎn)過程中發(fā)生的反凝析現(xiàn)象不會嚴(yán)重影響壓裂凝析氣井的產(chǎn)能，生產(chǎn)壓差越大，氣井產(chǎn)能越高；特別的對于無限導(dǎo)流能力的壓裂氣井，實際生產(chǎn)壓差的提高能夠大幅度的提高凝析油氣的產(chǎn)量。 （ 2） 改進(jìn)的聚合物交聯(lián)技術(shù) 通過大量的實際應(yīng)用表明 常規(guī)聚合物交聯(lián)技術(shù) 對于油井堵水效果很好，而當(dāng)運(yùn)用于氣井時，困難重重。具體分析水鎖、反凝析以及產(chǎn)水對氣井產(chǎn)能的影響，即產(chǎn)能前后變化程度，從而清楚認(rèn)識三種傷害因素對凝析氣井的危害，對 西北油田分公司 凝析氣井進(jìn)行分類治理起著至關(guān)重要的作用 ； 4） 使用加拿大 Hycal公司所產(chǎn)長巖心驅(qū)替裝置 ， 模擬地層溫度壓力條件下，對 AT114長巖心開展低滲層解除反凝析及水鎖研究，高滲透層開展堵水研究。 圖 21 孔隙結(jié)構(gòu)微觀水鎖示意 1） 從宏觀微觀上分析傷害機(jī)理 從宏觀上來分析“水鎖傷害”，對于低滲凝析氣藏，在水平方向和垂直方向上都存在著很強(qiáng)的非均質(zhì)性，即氣藏的滲流能力在空間上是不均勻的 ， 因此，當(dāng)?shù)貙铀秩雰雍螅紫葧樦邼B透通道流入氣井井底，高滲區(qū)域的滲流通道被液體占據(jù)后使得氣相滲流阻力增大，氣相滲透率嚴(yán)重降低，同時低滲透區(qū)域的氣體無法匯流致高滲透通道，致使低滲區(qū)域中的氣體無法開采出來。 iai SKA P T ??? (22) 影響水鎖傷害的影響因素 水鎖傷害是導(dǎo)致低滲凝析氣井產(chǎn)能降低的其中一個主要因素，目前業(yè)界內(nèi)普遍認(rèn)為水鎖傷害的主要影響因素為：儲層滲透率、原始含水飽和度、界面張力大小、水鎖傷害深度、水鎖流體粘度、驅(qū)動壓力、孔喉結(jié)構(gòu)、巖石的礦物類型及含量 [28]。特別是外來流體與儲層接觸后，很容易發(fā)生嚴(yán)重的侵入，引起水鎖傷害。如果生產(chǎn)壓降較大情況下，毛細(xì)管的末端效應(yīng)是會減小到 最低。 凝析氣井低產(chǎn)因素分析及增產(chǎn)對策研究 14 兩相區(qū)I 區(qū)：可動氣和可動油II 區(qū)：可動氣和不可動油III 區(qū)：可動氣凝析氣井凝析油凝析氣臨界凝析油飽和度兩相區(qū)區(qū)：可動氣和可動油區(qū)：可動氣和不可動油區(qū)：可動氣凝析氣井凝析油凝析氣兩相區(qū)區(qū)：可動氣和可動油區(qū)：可動氣和不可動油區(qū)：可動氣凝析氣井凝析油凝析氣臨界凝析油飽和度 圖 24凝析氣藏反凝析液分布圖 凝析氣一旦出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象后，凝析油就會占據(jù)儲層孔隙空間中的滲流通道，加大滲流阻力，大幅度降低儲層的滲流能力，即減小了儲層的滲透率，特別是在兩相流動下，減小了氣相的相對滲透率，對氣體的流動產(chǎn)生一個附加的阻力，即凝析表皮系數(shù)，長時間的影響氣井產(chǎn)能。 ρ g，ρ og，ρ o， — 氣、油中溶解氣、油在常溫常壓下的密度 。 其中， Yc、 Xc和 Xcmax的關(guān)系如下 : cccc x xxy ? ?? 1max (215) 首先求得式中的各基礎(chǔ)參數(shù) (krg、 kro、μ g、μ o、 Bg、 Bo、ρ g、ρ og、ρ o、 Rs、 Zg、Psc、 Tsc)，再利用 RungeKutta 數(shù)值積分方法對上式 進(jìn)行積分，則可以得到凝析氣井近井地帶儲層 反 凝析油飽和度和地層壓力之間的關(guān)系。 儲層巖石表面對油氣吸附作用強(qiáng)度 主要取決于油氣水的組成和組分、狀態(tài)以及儲層孔隙結(jié)構(gòu)性質(zhì)。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 17 7） 地層混合物中的重?zé)N含量 凝析氣組分中重?zé)N含量越大，其反凝析過程中析出的凝析油就越是偏于重質(zhì)組分，對儲層的傷害就越嚴(yán)重。 氣井一旦見水，儲層中氣相相對滲透率減小，氣井產(chǎn)能降低，另外氣井井筒內(nèi)流體密度變大，回壓增大，儲層的實際生產(chǎn)壓差減小，隨著井筒積液的逐漸增加，當(dāng)氣井回壓與地層壓力相等的時候，生產(chǎn)壓差為 0，氣井水淹停產(chǎn) ， 在該情況下，氣井的控制儲量被氣井周圍的“水墻”封隔，即“水淹”，會嚴(yán)重影響氣井乃至氣藏的廢棄壓力和最終采收率。對一些活躍的邊底水氣藏，通過選取一個適當(dāng)?shù)牟蓺馑俣瓤山档退謴?qiáng)度，使地層水緩慢而均勻地推進(jìn)，從而可提高氣藏的采出程度，因此為避免過早水竄或水錐，單井應(yīng)控制產(chǎn)量生產(chǎn)，氣藏采氣速度一般以 2%左右為宜。 西南石油大學(xué)李閩教授 [42]研究最小攜液產(chǎn)氣量得出：很多氣井在實際生產(chǎn)過程中的產(chǎn)氣量在低于 Turner 模型最小攜液產(chǎn)量時，井筒中并不存在積 液現(xiàn)象 ； 大量的研究發(fā)現(xiàn)：由于液滴前后存在著壓差，因此液滴在氣流中運(yùn)動時會呈現(xiàn)出橢球形態(tài)，則根據(jù)液滴的橢球形這一特征，在推倒后，得出以下的計算最小攜液產(chǎn)氣量公式： 圖 32 液滴模型圖 ? ? 412???????? ?? ?ggltV ? ??? (31) TZAVPq ttc ?? (32) 式中： Vt臨界流速 (攜液所需最小流速 )， m/s； qc臨界氣產(chǎn)量（攜液所需最小產(chǎn)氣量） ， 104m3/d； A 油 管截面積 ， m2； Pt油壓 ， MPa； T井口溫度 ， K； Z Pt、 T 條件下的氣體偏差系數(shù)； ?界面張力， mN/m；（采用相關(guān)式計算） ?l液體 Pt、 T 條件下 (油或水 )密度 ， kg/m3； ?g氣體 Pt、 T 條件下密度 ， kg/m3； ZTPgg ?? 310484 ?? g? 天然氣相對密度。 圖 31 井底積液過程 凝析氣井低產(chǎn)因素分析及增產(chǎn)對策研究 20 液滴模型法診斷 井筒中最小攜液流速指的是井筒中任意一點氣體可以攜帶液體的最小流速，如果井筒中氣體流速小于最小攜液流速，那么井筒中的液體不能有效攜帶至地面 。 5） 生產(chǎn)壓差 在氣井實際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)壓差的大小決定著水體的推進(jìn)速度，如果氣井生產(chǎn)壓差較大，那么氣水界面將會出現(xiàn)不規(guī)則性的推進(jìn)，很容易出現(xiàn)“ 水竄”或者 “水錐”現(xiàn)象，最終導(dǎo)致氣井過早水淹停產(chǎn)。 通常氣井見水關(guān)井后，由于“續(xù)流”作用的存在，地層水會沿著滲流通道繼續(xù)侵入氣井。因此，凝析油飽和度決定著反凝析污染程度。 3） 多孔介質(zhì)吸附作用 儲層巖石顆粒表面對油氣會產(chǎn)生吸附作用，使得孔隙介質(zhì)對凝析氣的相 態(tài)和凝析油飽和度的變化都存在顯著的影響。 Xc— 析出凝析油的摩爾含量 。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 15 μ g，μ o— 氣、油粘度 。并且隨著氣井的壓降漏斗從近井地帶向遠(yuǎn)處延伸，從凝析氣井井底從地層遠(yuǎn)處會出現(xiàn)三個流動區(qū)域，見圖 24： 1 區(qū)：井底附近 — 凝析油、氣兩相流動區(qū) 2 區(qū)：中間部分 — 凝析油不流動，凝析氣流動區(qū) 3 區(qū)：遠(yuǎn)離近井帶 — 單相凝析氣 流動區(qū) 正常情況下，最先凝析氣是以單相在地層中流動的，一旦氣井井底壓力下降至露點壓力之下，凝析油便會在近井地帶析出，并形成一定的反凝析油飽和度 ； 在反凝析油飽和度達(dá)到凝析油臨界流動飽和度之前，近井地帶儲層中仍然為凝析氣單相流動狀態(tài)。 從上式可以看出，反滲吸侵入深度和滲透率及接觸時間成正比，也就是說對于低滲西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 13 透率儲層，接觸時間越長，反滲吸水鎖傷害就越是嚴(yán)重。 5） 毛細(xì)管自吸 低滲透儲層中，儲層的原始含水飽和度 Swi 小于儲層束縛水飽和度的現(xiàn)象是非常常見的。 Bennion 提出的評價水鎖傷害程度的公式如式 (2)，從式中可知儲層滲透率和儲層原始含水飽和度為水鎖效應(yīng)大小的主要因素。因此，深刻研究水鎖傷害機(jī)理及其解除方法，對于低孔低滲凝析氣井的開發(fā)具有很重要的意義。對于出水氣井，各個儲層巖石潤濕性一般都相同，并且 不存在很親和凝膠的巖石表面 ， 英國 BP 公司進(jìn)行了長時間的研究得出 [23]：聚合物在儲層中成膠后，在水層中形成非破碎層，氣層中形成破碎層 ， 因此，凝膠在地層中成膠以后，氣體可以在通道中滲流，而液體不能，特別的對于含水率達(dá)到 100%的氣井也可以利用該方法使得產(chǎn)氣量復(fù)活。 （ 1