【正文】 ............................................................... 9 實驗測試方法和步驟 .......................................................................................... 10 測試結(jié)果分析 ....................................................................................................... 10 驅(qū)替壓差對可動水飽和度的影響 ............................................................ 10 不同束縛水飽和度下滲透率隨壓力平方梯度變化規(guī)律 ........................ 12 4 反滲吸水鎖效應(yīng)及解除水鎖啟動壓差實驗測試 .......................................................... 13 實驗設(shè)備及流程 .................................................................................................. 13 長巖心的排列方式 .............................................................................................. 15 實驗結(jié)果 .............................................................................................................. 15 基質(zhì)長巖心水鎖啟動壓差實驗測試 ....................................................... 15 壓裂長巖心水鎖啟動壓 差實驗測試 ....................................................... 17 反滲吸水侵入深度預(yù)測 ........................................................................... 19 5 低滲透氣藏特殊滲流機理及產(chǎn)能計算 ......................................................................... 22 考慮反滲吸水鎖的滲流物理模型 ....................................................................... 22 低滲氣藏未壓裂井產(chǎn)能方程建立及實例計算 .................................................. 24 氣水兩相滲流未壓裂氣井產(chǎn)能影響因素 ............................................... 24 II 未壓裂含水氣井穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能方程 ............................................................... 32 未壓裂井產(chǎn)能實例計算 ........................................................................... 34 一點法 ............................................................................................ 34 產(chǎn)能公式計算法 ............................................................................ 34 小結(jié) ...................................................................................................................... 36 6 結(jié)論 ................................................................................................................................. 38 致謝 ..................................................................................................................................... 39 參考文獻 ............................................................................................................................. 40 低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 1 1 引言 選題的目的和意義 論文選題的目的 如今隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，油氣田開發(fā)技術(shù)愈趨成熟，石油地質(zhì)的勘探程度與深度得到極大的提高，發(fā)現(xiàn)的油氣田埋深逐漸加大，油氣藏的滲透率和孔隙度也越來越低。低滲透氣藏的儲集介質(zhì)類型大部分都是低滲透砂巖，這種巖類成巖作用十分強烈，結(jié)構(gòu)緊密，其基質(zhì)滲透率極低，因此，低滲透氣藏的開發(fā)難度較大。隨著壓力平方梯度的變大，滲透率逐漸增大，這是和含水飽和度相關(guān)的 ,并且滲透率隨壓力平方梯度增大而增加的這個過程，均經(jīng)歷了急劇增大隨后增長放緩，持續(xù)增加的階段 ，這說明含水飽和度減小使?jié)B透率增大，其對滲透率的影響也是先大后逐漸變小的。由于這類氣藏的儲層具有非均質(zhì)性強 ,孔喉半徑小，含水 飽和度高等地質(zhì)特征，所以在開發(fā)方面它們與常規(guī)氣藏之間有相當(dāng)大的差異。世界經(jīng)濟飛速發(fā)展對天然氣的需要量急速上升，供需矛盾日趨突出，刺激著人們大力開發(fā)低滲透致密氣藏，并圍繞提高產(chǎn)量作出了一系列行之有效的增產(chǎn)措施 。研究結(jié)果表明：在驅(qū)替壓差不大的情況下，無論是孔隙還是喉道，氣水分布及流動方式主要為水包氣，水沿管壁流動，氣體在孔道中央流動 。算例表明，含水飽和度是影響氣井產(chǎn)能的主控因素，當(dāng)含水飽和 度達到 40%時，氣井無阻流量的損失幅度約為 70%。 （ 3） 建立考慮不同飽和度下啟動壓力梯度和反滲吸水鎖效應(yīng)影響的低滲透氣藏氣水兩相滲流綜合物理模型，并對其進行數(shù)值分析求解 。研究氣井井底積液現(xiàn)象引起的反滲吸水鎖效應(yīng)并做出物理模型，推導(dǎo)出考慮反滲吸水鎖效應(yīng)的氣井產(chǎn)能方程。 本章以孔隙度、滲透率等基礎(chǔ)儲滲透特性實驗測試研究為主，以便于選取有代表性的巖心樣品進一步展開可動水飽和度以及反滲吸水鎖啟動壓力等滲流物理特性實驗測試研究。s，水樣為新場須四地層水，粘度為 低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 9 3 非線性滲流特征實驗研究 在一定的條件下，氣體通過低滲巖心滲流時，由于氣體分子的滑流和擴散效應(yīng)，產(chǎn)生一個附加動力，即滑脫效應(yīng)，在一定程度上表現(xiàn)出非達西滲流特征；而當(dāng)?shù)蜐B氣層含束縛水時，氣藏中氣體的滲流特征與油藏的滲流特征一樣存在 “啟動壓差 ”和 “臨界壓力梯度 ”，巖樣滲流偏離達西定律。氮氣瓶作為實驗用氣源，手動壓力泵用于提供圍壓。對新場 21 井，在壓差 4MPa 的情況下，由于巖心 100%的飽和水，其剩余含水飽和度隨壓差增大其下降幅度逐漸增大，對應(yīng)的，累計可動水飽和度隨驅(qū)動壓差增大而明顯增大，說明在驅(qū)替壓差作用下，此時可以很容易的將水驅(qū)出。 00 2 4 6 8 10壓力平方梯度，MPa2/cm滲透率，103μm238/1303398/1301 圖 新場 21井巖樣滲透率 壓力平方梯度關(guān)系圖 00 2 4 6 8 10 12壓力平方梯度，MPa2/cm滲透率，103μm2101/521109/523 圖 新場 11 井 1號巖樣滲透率 壓力平方梯度關(guān)系圖 從圖 、 可以直觀的看到，隨著壓力平方梯度的變大，滲透率逐漸增大，這是和含水飽和度相關(guān)的。三軸長巖心夾持器主要由長巖心外筒 、膠皮套和軸向連接器組成。經(jīng)加拿大 Hycal 公司的 Tomas等人論證，通過在每塊小巖心之間加濾紙可將末端效應(yīng)降低到一定程度。 選取了孔隙度、滲透相對較大的巖心進行基質(zhì)長巖心水鎖啟動壓差測試，按巖心排序方法進行排序后的結(jié)果如表 42 所示。 將排好序的巖心裝入長巖心夾持器后進行清洗、吹干和抽真空，然后飽和地層水，發(fā)現(xiàn)隨著圍壓的增加，注入地層水的壓差越來越大，最后無法驅(qū)動，實驗再次被迫停止。 由上式，依據(jù)上述長巖心反滲吸水鎖實驗數(shù)據(jù)，就可利用上式模擬近井地層反滲吸水侵入深度。 考慮常規(guī)啟動壓力梯度影響的氣井穩(wěn)定產(chǎn)能方程： ? ?? ????????? ?????SrrZTrrPPPkhQweLesgwfealn 22?? （ ） 其中： eP 、 wfP 、 P ——儲層壓力、井底壓力及平均地層壓力， MPa； er 、 wr ——供給半徑和井半徑， m； k ——儲層滲透率， 2μm ； h ——產(chǎn)層厚度， m； S ——表皮系數(shù)； ? ——天然氣的粘度， ； T ——儲層溫度， K； Z ——天然氣的偏差因子； aQ ——天然氣產(chǎn)量 m3/d； 由兩相滲流理論可知：當(dāng)兩相流體以不同的飽和度同時充滿多孔介質(zhì)并在其中流動時，由于兩相流體密度、粘度等參數(shù)的差別，導(dǎo)致兩相流動阻力不同，故在驅(qū)替前緣會形成一個過渡帶。 表 反滲吸水鎖對氣井產(chǎn)能影響 侵入深度m maxwS? *wS maxig?? A? B? 無阻流量 (104m3/d) 新 3 新 851 新853 0 0 0 0 0 0 低滲氣藏未壓裂井產(chǎn)能方程建立及實例計算 在低滲含水氣藏中，啟動壓力梯度、應(yīng)力敏感、氣體滑脫效應(yīng)和紊流等特殊滲流機理對氣井產(chǎn)能具有較大的影響。 (1) 常啟動壓力梯度 利用氣體狀態(tài)方程、動量方程及滲流力學(xué)的基本原理，推導(dǎo)啟動壓力梯度的表達式。根據(jù)吳凡通過實驗數(shù)據(jù)擬合的規(guī)律，常啟動壓力梯度可以用經(jīng)驗公式表述： 21g / CkC g ??? （ 57） (2) 變啟動壓力梯度 在進行公式推導(dǎo)之前需要先作一假設(shè)，假設(shè)在氣井近井帶 Lw rr? 半徑內(nèi)形成了水鎖堵 塞，其啟動壓力梯度在整個半徑內(nèi)按線性分布，大小由最大啟動壓力梯度 max?ig?逐漸過渡到常規(guī)啟動壓力梯度 sg? ，即地層內(nèi)存在如圖 所示的啟動壓力梯度分布。而實際的地層滲流在含水飽和度、滲透率及其他儲層滲流參數(shù)不同 的地方啟動壓力梯度是不完全相同的。由圖中可以看出：反滲吸水鎖對氣井的產(chǎn)能影響很大，且在形成了反滲吸水鎖后氣井開井不再是一有壓差就有產(chǎn)量，而是表現(xiàn)為具有一定的啟動壓力現(xiàn)象。其中常規(guī)啟動壓力梯度是指：在水驅(qū)氣過程或氣體單相滲流過程由于分子剪切應(yīng)力作用的影響，氣體流動所需的最小壓差。 假設(shè)我們所進行的巖心 水驅(qū)氣過程符合毛管束多孔介質(zhì)模型，由滲流理論，按照Poiseuille公式，在驅(qū)動壓差 ()wf g c cp p p p p? ? ? ? ?作用下，半徑為 r 的毛管中反向滲吸液體的流量 q 為： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 4 ()8 cr p pq l? ???? （ 4－ 2） 式中 ,? 為液體的粘度， mPaS? ； l 為毛管的長度， cm ； cp 為毛管壓力， MPa 。 表 新場氣田低滲巖心基礎(chǔ)長巖心排列順序表 序號 井 號 巖心編號 層位 巖心長度 cm 巖心直徑 cm 孔隙體積 cm3 孔隙度 % 滲透率 103μm2 排序 1 新 21井 3109/1301 須四 出口 入口 2 3109/1302 須四 3 3109/1303 須四 4 365/1304 須四 5 310/1303 須四 ∑ 壓裂長巖心水鎖啟動壓差實驗測試 先選取了須四層位的巖心進行淺度壓裂（未加支撐顆粒，模擬裂縫前沿），壓 裂巖心基礎(chǔ)物性及長巖芯組合排序見表 。按表中的巖心順序?qū)⒏鲙r心裝入長巖心夾持器中待用。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 回壓閥 進口 環(huán)壓表 出口