【導讀】我國的各大油氣田和各含油氣盆地中都有廣泛分布。低滲透氣藏的儲集介質(zhì)類型大部。國內(nèi)多采用水力壓裂方式提高其采收率，但由于裂。藏的開發(fā)難度進一步加大。目前，此類氣藏的儲量動用程度低，開發(fā)效果不夠理想，壓力等滲流物理特性實驗測試研究。結(jié)果表明，在相同的驅(qū)替壓差下，滲透率大的巖。滲透率增大，其對滲透率的影響也是先大后逐漸變小的。析，從而為該類氣藏的物理模擬研究和應(yīng)用提出指導性意見。

　　

【正文】 產(chǎn)過程中，氣體滲流特征影響較多，再加上 人工裂縫的影響，滲流規(guī)律將更加復(fù)雜。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對低滲砂巖氣藏非壓裂氣井和壓裂氣井進行了滲流規(guī)律研究和產(chǎn)能評價分析。 考慮反滲吸水鎖的滲流物理模型 新場氣藏主要問題為地層水鎖造成很大的啟動壓力梯度，因此，忽略其它非達西滲流因素的影響，簡化工程計算，對新場氣田一些有水井進行了實例計算和分析。 啟動壓力梯度包括了常規(guī)啟動壓力梯度和反滲吸水鎖啟動壓力梯度兩部分。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。反滲吸水鎖啟動壓力梯 度是指：在氣井施工作業(yè)（例如酸化、壓裂等）過程中施工液體在外加壓力及毛細管壓力的作用下反向滲入地層近井地帶或壓裂裂縫面，以及氣井關(guān)井或生產(chǎn)過程中井筒積液在毛細管力作用下反向滲吸進入地層近井地帶后，氣井再開井生產(chǎn)所需要的最小壓差。 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，導致兩相流動阻力不同，故在驅(qū)替前緣會形成一個過渡帶。由于氣、水的密度和粘度均相差很大，故反滲吸水的推進應(yīng)是低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 23 非活塞式的。在進行考慮啟動壓力梯度的氣井產(chǎn)能公式推導之前先作如下假設(shè)：在氣井近井帶 wr ～ Lr 半徑內(nèi)形成了反滲吸水鎖堵塞，其啟動壓力梯度在整個半徑內(nèi)按線性分布，大小由最大反滲吸啟動壓力梯度 (max_ig?)逐漸過渡到常規(guī)啟動壓力梯度 ( ig? )。 假設(shè)在氣井近井帶 wr Lr 半徑內(nèi)形成了反滲吸水鎖堵塞，其啟動壓力梯度在整個半徑內(nèi)按線性分布，大小由最大反滲 吸啟動壓力梯度 maxig?? 逐漸過渡到常規(guī)啟動壓力梯度 sg? ，也即地層內(nèi)存在如圖 335 所示的啟動壓力梯度分布?？芍?wr ～ Lr 半徑內(nèi)? 的分布函數(shù)為： ? ?ig r A r B??? ?? （ ） 式中 ： maxig sgwLA rr???? ?? ? ； m a xm a x ig s gig wwLBrrr???? ?? ??? ?。 Lr ——反滲吸水鎖前沿半徑， m； sg? ——常規(guī)啟動壓力梯度， MPa/m； ig? ——氣相反水鎖啟動壓力梯度， MPa/m； max_ig?——最大反滲吸水鎖啟動壓力梯度， MPa/m； rLrwrsg?m a xig??? 圖 地層內(nèi)啟動 壓力梯度分布圖 將啟動壓力梯度 )(rig? 代入（ ）得： ? ? ? ? ? ?222 L w L w s g e LAp r r B r r r r??? ???? ? ? ? ? ? ????? （ ） 從而得到考慮反滲吸水鎖和常規(guī)啟動壓力梯度影響的氣井穩(wěn)定產(chǎn)能方程： 西南石油大學本科畢業(yè)論文 24 ? ?22 277 lnewaf ewp p p pkhQZT rr??? ? ???????? （ ） 根據(jù)新場須家河組測試資料和大澇壩氣藏 巖芯反滲吸水鎖啟動壓力測試結(jié)果， 采用考慮反滲吸水鎖影響的氣井產(chǎn)能方程， 得到反滲吸水鎖對產(chǎn)能的影響，見表 、圖 。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。 新 3井 2020年 5月 12日，因氣井積液導致積液侵入地層產(chǎn)生反滲析水鎖，導致產(chǎn)能減小，后通過關(guān)井處理才繼續(xù)生產(chǎn)，由此可見氣井反凝析水鎖侵入深度 。 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。特別對于氣水同產(chǎn)的氣井，用常規(guī)的氣藏產(chǎn)能評價方法進行評價的結(jié)果誤差較大。目前對于氣 水兩相滲流產(chǎn)能評價方法理論上還尚未完善。本文 從氣藏滲流公式出發(fā)，同時 考慮啟動壓力梯度、氣體滑脫效應(yīng)和紊流效應(yīng)三個方面對氣井產(chǎn)能的影響，從 理論上進行分析， 修正非壓裂氣井氣水滲流公式和產(chǎn)能方程。 氣水兩相滲流未壓裂氣井產(chǎn)能影響因素 低滲透氣藏氣水兩相滲流氣井的產(chǎn)能影響因素主要體現(xiàn)在三個方面： 1) 啟動壓力梯度 低滲含水氣藏在滲流過程中，氣體發(fā)生流動所需要一個最小壓差即為啟動壓差，當流動壓差低于這個壓力，低滲巖心含水后的滲流停止，即氣水兩相要保持連續(xù)流動也必須保證一個最低的壓差或壓力梯度，稱之為 “臨界壓力梯度 ”。 一般認為啟動壓力梯度一般是常啟動壓力梯度，或者近似認為是常量。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。因此，本文在分析和推導啟動壓力梯度對滲流及產(chǎn)能的影響時，考慮了啟低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 25 動壓力梯度為常數(shù)和啟動壓力梯度為變量的兩種情況。 (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的基本原理，推導啟動壓力梯度的表達式。 首先由氣體狀態(tài)方程 nZRTPV? 得到： scscgs cscg ZTpTZpMR ?? ?? （ 51） 則氣體在氣藏中流動的質(zhì)量通量為： drdpkR T ZpMrhvAqF ggggscgs c ???? 2??? （ 52） 令 dpZpp Pp?? o 2)( ??，將該式兩邊同時對 r 微分得： drdpZpdrd ?? 2? （ 53） 其中 op 為任一參考壓力。再將式（ 51）、（ 53）代入式（ 52）得到： ?? hdkrdrT Tqp gsc scsc ? （ 54） 將式（ 54）積分整理得： ? ? ? ?????????????????????wgwfgscscwwfgscscscrrpphkZTpTrrhkTpTqlnln22????? （ 55） 已知考慮啟動壓 力梯度的 運動方程為 ?????? ?? gggg drdpk ???。設(shè)函數(shù)rpp g???? ，將該式兩邊微分得 drpddrdp g ???? （僅當 drpd? 0 時成立），則原非達西方 程 變 為 擬 達 西 流 動 方 程drpdkv ggg ???， 標 準 狀 態(tài) 取 為 KTsc 293? ，M P ap sc ? ，同時 采用目前氣田上實際使用的單位，考慮壓裂井表皮效應(yīng)的影響，由前面推導可得到含常啟動壓力梯度的產(chǎn)能方程為： srrrprpZThkqwwgwfgggsc?????????????ln])()[( 22 ??? （ 56） 式中： g? — 氣體粘度， ； 西南石油大學本科畢業(yè)論文 26 T— 溫度， K； p — 壓力， MPa； gk — 氣相滲透率， 2310 m?? ； h— 厚度， m； wrr, — 波及半徑，井筒半徑， m； gq — 氣體流量， dm /10 34 ； g? — 氣體啟動壓力梯度， MPa/m； Z— 偏差系數(shù)，無因次。 真實常啟動壓力 梯度 g? 可以采用巖心實驗方法和穩(wěn)定試井方法求出。由于研究區(qū)沒有進行穩(wěn)定試井測試，故本文采用巖心實驗方法求取常啟動壓力梯度。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。 由圖可知在 wr Lr 半徑內(nèi) ? 的分布函數(shù)為： ??? BrArig ??)( （ 58） 式中：Lwsgig rrA ??? ? ??? m ax wLwsgigig rrrB ? ??? ?? ???? m a xm a x rLrwrsg?m a xig??? 圖 地層內(nèi)啟動壓力梯度分布 低滲透氣藏氣水兩相滲流物理特征及應(yīng)用研究 27 首先令擬壓力函數(shù)為： dpZp?? ?? 2 （ 59） 在氣體單相平面徑向穩(wěn)定滲流時產(chǎn)量方程drdpKAq ??中，考慮啟動壓力梯度的影響則變?yōu)椋? ?????? ?? ??? drdpkrhq2 （ 510） 將式（ 53）代入式（ 510）并移項整理得： drdpkZkrhq ???? 22 ?? （ 511） 對于穩(wěn)定滲流，（ 511）式中壓力 p 取為平均地層壓力即 pp? ，偏差因子 Z 取為平均地層壓力下偏差因子值即 ZZ? ，則將（ 511）式 積分可得： ?? ????????? ? ewew dpZkdrkrhqrr ?? ???? 22 （ 512） 將上述積分式進行展開，這里需要注意一點：由于啟動壓力梯度是分段函數(shù)，故對上式左端項中包含啟動壓力梯度項應(yīng)進行分段積分處理，可得： ??? ??????????? eweLLw dpZkdrkdrkrrhq sgrrigrrwe ?? ?????? 2ln2 （ 513） 將式（ 510）代入式（ 513）并積分得： )(2)()()(2ln2 22 wfeLesgwLwLwe pZkrrkrrBrrAkrrhq ?????? ?? ?????????? ???????????? （ 514） 根據(jù)擬壓力函數(shù)的定義式（ ）可得： 2e 120 epp pZdpZpe ??? ?? ? （ 515a） 2w 120 wfpp pZdpZpw ??? ?? ? （ 515b） 將式 (515)代入式 (514)得： )(2)()()(2ln2 2222 wfeLesgwLwLwe pppkrrkrrBrrAkrrhq ?????????? ???????????? ????? ??（ 516） 上式中令 西南石油大學本科畢業(yè)論文 28 )()()(2 22 LesgwLwL rrrrBrrAp ??????? ???? （ 517） 則式（ 516）變?yōu)椋? ])(21[ln2 22 ??? ppppkrrhq wfewe ???????????? （ 518） 再根據(jù)狀態(tài)方程式比例scscscsc TZppZTqq ? ，將 q 的表達式代入式（ 518），整理可得考慮啟動壓力影響的低滲氣井產(chǎn)能方程為： ????????????wewfescscscgscrrppppTpZTZhkqln222 ??? （ 519） 式（ 519）中，標準狀態(tài)取為 KTsc 293? ， M P ap sc ? ，同時采用目前氣田上實際使用的單位，考慮壓裂井的表皮系數(shù)，式（ 5