四川盆地东南部下志留统龙马溪组一段页岩微—纳米观地质特征

下志留统龙马溪组一段是四川盆地东南部页岩气勘探开发的目标层系之一,以往对其地质特征的研究多停留在单方面、定性层面。为此,在钻井岩心观察与描述的基础上,应用微—纳米分析技术和模拟技术,对该层系的微—纳米观地质特征进行了分析。结果显示:(1)页岩矿物组成横向发育稳定,但纵向变化明显,龙一1亚段以灰黑色富有机质硅质页岩为主,有机质含量高,石英含量高且主要为有机成因石英;(2)龙一2亚段以灰黑色—黑色含粉砂质页岩及粉砂质页岩为主,较之于龙一1亚段,其砂质含量明显增多,TOC和石英含量则相对较低;(3)龙一3亚段主要为黑灰色黏土质页岩,硅质矿物含量较低,有机质常富集在黏土矿物间呈断续顺层分布;(4)该区页岩主要发育有机质孔隙、黏土矿物孔隙、脆性矿物孔隙和裂缝(含页理缝)等4种储集空间类型,其中有机质孔隙十分发育,多数为纳米级,是页岩气赋存的主要储集空间;(5)龙一_1亚段属于IUPC分类方案中的中孔,孔隙度和渗透率均较高,连通性中—差,喉道直径变小,向上到龙一_2、龙一_3亚段则以IUPC分类方案的大孔为主,但孔隙度降低、连通性变差;(6)该区页岩孔缝细小,孔隙表面积大,对页岩气具有很强的吸附能力,吸附气量随压力增加而增加,页岩气在低速渗流时呈现滑脱效应,渗透率和孔隙压力越小,滑脱效应越明显。

低、特低渗透砂岩气藏单相气体渗流特征实验

由于低渗透、特低渗透砂岩气藏储层孔隙结构的特殊性,其单相气体的渗流特征与中高渗透储层相比存在很大的差别,有必要对其渗流特征进行研究。通过对数十块低渗透、特低渗透砂岩岩心不同驱替压力下单相气体渗流特征的实验研究,结果表明,一般情况下特低渗透砂岩储层(小于0.1×10-3μm2)的渗流特征符合克氏渗流曲线特征,但是在孔隙压力很低的情况下会表现出由于强滑脱效应而引起的非线性渗流特征;对于低渗透率储层(大于0.1×10-3μm2),气体的渗流特征在低驱替压力下符合克氏渗流曲线特征,但是在较高驱替压力下会表现出明显的高速非线性渗流特征。对于特低渗透砂岩储层而言,气体渗流一般不可能发生高速非线性流效应;而对于低渗透储层,就要考虑高速非线性效应对低渗透砂岩气藏气体渗流规律的影响。

非线性渗流复合气藏气井产能新方程分析

针对低渗透气藏的特征,推导建立了低渗透气藏气井产能预测模型,包括远井区考虑启动压力梯度和滑脱效应的气井产能方程,以及近井区考虑高速非达西效应的气井产能方程。研究结果表明:启动压力梯度和高速非达西效应使气井产能下降,启动压力梯度对气井产量的影响呈近似下降的趋势;增产措施和滑脱效应都使气井产能增加,滑脱效应对气井产量的影响呈近似上升的趋势,而增产措施中,某种意义上说明,相比增加缝宽,增加缝长更重要;在高流压阶段,启动压力梯度对气井产能的影响显著,而在低流压阶段,高速非达西效应和滑脱效应对气井产能的影响明显增强。

非达西效应对低渗气藏气井产能影响研究

针对低渗气藏的渗流特征,以高速非达西渗流理论为依据,考虑应力敏感、启动压力梯度及滑脱效应等因素,推导出相应气井产能方程,以此为基础对低渗气藏气井的产能规律进行研究。研究结果表明:低渗气藏地层压力、渗透率分布曲线的形状均呈"漏斗"状;启动压力梯度和渗透率变形系数越大,地层压力下降越快,滑脱因子越大,地层压力升高越快;气藏渗透率主要受滑脱效应和应力敏感交互影响,滑脱效应使气井产能增大,且随着滑脱因子增大,气井产能不断增加,井底附近的压力敏感导致的"应力污染"现象最明显。

低渗气藏特殊渗流机理及稳定产能预测方法

不同于常规气藏,低渗气藏由于其储层物性差、含水饱和度高的特点,其渗流机理更为复杂。以低渗储层为基础,对低渗气藏特殊渗流机理进行详细阐述;同时针对目前低渗气藏产能预测考虑因素不全、产能评价结果不够准确的问题,在拟启动压力梯度模型的基础上,依据稳态渗流条件下的气藏产能方程,综合考虑气体滑脱效应、低速非达西、高速非达西、压敏效应等多重非线性效应,结合渗流力学基本原理,推导了通用气体稳定产能预测方程,并进行参数敏感性分析。结果表明:低渗气藏的低速非达西效应、高速非达西效应、压敏效应都会使气藏产能变小;如果忽略其影响,将会造成对产能的乐观评价;其中启动压力梯度和压敏系数(尤其是异常高压储层)对气井产能影响显著,滑脱因子次之,高速非达西效应影响较小。通过实例验证了产能模型的正确性,可以用于指导现场实际开发。

低渗透气藏双重渗流耦合流动的产能方程

针对低渗透气藏的特征,基于稳定渗流理论,建立低渗透气藏气体在远井区渗流和近井区渗流的耦合流动的气井产能预测模型,包括远井区考虑启动压力梯度和滑脱效应的气井产能方程,以及近井区考虑高速非达西效应的气井产能方程.研究结果表明:启动压力梯度和高速非达西效应使气井产量下降,且随着启动压力梯度的增大,气井产量不断降低;增产措施和滑脱效应使气井产量增大,且随着滑脱因子的增大,气井产量不断增加;在高流压阶段,启动压力梯度对气井产量影响显著,而在低流压阶段,高速非达西效应和滑脱效应对气井产量影响逐渐增强,同时滑脱效应在开发后期有利于气井产量提高.

非线性流下低渗气藏酸压井产能方程

针对酸压过程中形成的蚓孔区对气井产能影响,根据酸压裂后气体渗流规律变化,建立考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感共同影响下低渗气藏有限导流垂直酸压裂缝井产能预测模型,进行酸压井产能的影响因素敏感性分析.结果表明:启动压力梯度和应力敏感使气井产能下降,启动压力梯度和应力敏感系数越大,气井产能下降幅度越大,滑脱效应使气井产能增大,滑脱因子越大,气井产能增加幅度越大;气井产能随裂缝半长的增加而增加,增加幅度随裂缝半长的增加而减小,且在一定裂缝长度下,裂缝导流能力存在一个最佳值,其随裂缝半长增加而增加;蚓孔区系统的蚓孔长度越长,气井产能下降幅度越大,而蚓孔区渗透率越大,气井产能下降幅度越小,渗透率达到一定值后,下降幅度可忽略.

一种新的低渗透气藏产能方程

综合分析滑脱效应、启动压力梯度效应和高速非达西效应,依据渗流力学原理建立稳定渗流条件下综合考虑三种效应影响的低渗透气藏产能方程。应用该方程对不同滑脱系数和不同启动压力梯度下的流入动态曲线进行比较。在相同井底流压下,随着滑脱效应影响因子的增大,气井产能逐渐增大;随着启动压力梯度的增大,气井产能逐渐减小。

煤层气在低渗透储层中传输非线性规律研究

考虑气体滑脱效应条件下,建立了煤层气在低渗透储层中渗流的数学模型,采用Laplace变换和留数计算方法进行解析求解,得出了气体非线性渗流的压力分布规律,并将其与达西渗流条件计算的结果进行对比分析,结果表明:滑脱效应对气体非线性渗流过程有较大影响,且随着抽气量的增大,其差别越明显。因此,在低渗透储层中进行煤层气资源化开发计算时,应充分考虑到气体滑脱效应对气体渗流的影响。这不仅对于可为煤层气资源开发潜力的评价和开发工程方案的优化提供科学决策依据,而且对于低渗透油气藏工程开发过程中水平试井数据的确定具有重要的参考价值。

考虑真实气体的低渗气藏动态预测模型

针对气藏的生产特征,基于稳定渗流理论,以气体高速非达西渗流为基础,考虑真实气体PVT参数动态变化,结合气藏物质平衡方程,推导建立同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感等因素共同影响的低渗气藏动态预测模型,分析各因素对气井产量变化的影响.结果表明:在考虑高速非达西流的基础上,考虑滑脱效应将导致渗流阻力降低而引起气井稳产年限增加和地层压力下降变快,考虑启动压力梯度和应力敏感效应时将导致渗流阻力增加而引起气井稳产年限降低和地层压力下降变慢;启动压力梯度和渗透率变形系数越大,气井稳产年限下降幅度越大,地层压力下降越慢,而滑脱因子越大,气井稳产年限增加幅度越大,地层压力下降越快.

页岩气低速渗流特征分析及影响因素研究

针对页岩气低速条件下渗流特征及基质页岩应力敏感性特征不明确的问题,通过自主开发的页岩气低速渗流装置进行实验,获得不同气体、不同孔隙压力条件下页岩气低速渗流规律及基质页岩应力敏感性特征。结果表明:基质页岩岩心吸附能力较强,由吸附作用造成的无回压条件下氦气的流动能力为甲烷的1.5~2.0倍;随着孔隙压力的升高,吸附气与自由气共同作用造成甲烷流动能力呈现先上升后下降的趋势;随着有效应力增加,基质页岩岩心渗透率呈指数式下降,且孔隙半径逐渐减小,气体滑脱效应增强,气体流动能力在总体稳定的基础上略有升高。研究成果对基质页岩中气体渗流规律的研究及页岩气藏的开发生产具有重要的指导意义。

非达西渗流效应对低渗透气藏直井产能的影响

由于低渗透气藏普遍具有低孔、低渗、高含水特征,导致其气体渗流表现出明显的非达西渗流效应,如应力敏感效应、启动压力梯度及滑脱效应。鉴于此,基于Forchheimer二项式渗流方程,引入新的拟压力函数,推导出综合考虑应力敏感效应、启动压力梯度及气体滑脱效应共同影响下的气藏直井产能模型。并以某低渗透气藏为例,研究这些效应对其产能的影响程度。结果表明:应力敏感效应比启动压力梯度、滑脱效应对直井产能的影响强烈得多;应力敏感使气井产量最大可下降49.46%;启动压力梯度使气井产量平均可下降3.09%;气体滑脱效应使气井产量平均可增加2.58%。

致密岩石介质中气体滑脱效应的研究进展

致密岩石介质中的气体渗流有别于液体渗流,其中滑脱效应是影响致密岩石介质中气体渗流规律的一个重要因素。通过分析国内外学者在气体滑脱效应方面的研究进展,总结了滑脱效应的产生机理和产生条件,认为气体分子在孔壁附近的运动状态是产生滑脱效应的根本原因。同时围绕孔隙气体压力、围压、含水饱和度、气体性质等因素对气体滑脱效应的影响及实质进行综合分析。分析结果对研究低渗透多孔介质中气体渗流规律和测定低渗气田开发中气体渗透率参数等方面具有较大的参考意义。

考虑滑脱效应的低渗气藏不稳定渗流特征

低渗低压气藏渗流过程中存在气体滑脱效应,作为气藏开发过程中的有利因素其影响不能忽略。在考虑气体滑脱效应的基础上,建立了低渗透气藏不稳定渗流模型,通过模型求解和Stehfest数值反演方法获得了模型的实空间解,在此基础上,实例分析了滑脱效应对低渗透气藏不稳定渗流压力动态特征的影响。研究结果表明气井定产量生产时,滑脱效应越强,地层压力降低越小,压降漏斗越平缓,地层能量衰竭越缓慢,在近井地带及低压区影响尤为显著。

低渗透气藏压裂井产能方程建立及应用

为了更加准确地评价压裂井产能水平,综合考虑滑脱效应、启动压力梯度和高速非达西效应等因素的影响,应用保角变换原理,建立新的低渗透气藏压裂井产能计算方程。将方程应用于流入动态对比实例分析,结果显示:滑脱效应影响因子越大,产能越高;启动压力梯度越大,产能越低。

煤中吸附气体的渗流规律研究

随孔隙压力的增大,煤的渗透率呈"V"字形变化,渗透率最小值对应的孔隙压力为临界孔隙压力。研究表明:临界孔隙压力两侧是2种物理机制不同的渗流过程,当孔隙压力小于临界孔隙压力时,渗流以滑脱效应为主,滑脱系数与围压之间的关系呈"V"字形变化;当孔隙压力大于临界孔隙压力时,气体流动以线性渗流为主,渗透率的倒数与孔隙压力的平方呈线性关系。研究对于从机制上正确认识低渗透煤储层的渗流过程具有重要意义。

滑脱效应和基质变形对低渗透煤体渗流特性影响的试验研究

为了探讨滑脱效应和基质变形对低渗透煤体渗流特性的影响,以渝阳煤矿8#煤层原煤试件为研究对象,进行4种气体在不同压力条件下的渗流平行试验。试验结果表明:当轴压、围压和气体压力恒定时,滑脱效应渗透率表现为,△K_(He,b)>△K_(CH_4,b)>△K_(N_2,b)>△K_(CO_2,b);基质变形渗透率表现为煤体对气体的吸附性越强,产生的基质变形渗透率越大,试验结果为△K_(He,s)<△K_(N_2,s)<△K_(CH_4,s)<△K_(CO_2,s);在轴压和围压一定条件下,滑脱效应渗透率、基质变形渗透率和有效渗透率均随气体压力的增大呈非线性变化。滑脱效应渗透率与气体压力关系式可表示为△Ki,b=ap^b;基质变形渗透率随气体压力的增加呈二次函数关系增大,即△K_(i,s)=ap^2+bp+c;有效渗透率随着气体压力的增加呈现出先减小后增大现象,具有明显的滑脱效应,且二者之间变化关系符合二次函数关系,即△K_(i,g)=ap^b+bp+c。

考虑滑脱效应的非稳态气体渗透性实验研究

气体在低渗透多孔介质中渗流时滑脱效应的影响不可忽略,采用稳态法测定低渗透岩心气体渗透率时需在不同压力下多次测量,经线性拟合才可得到岩心的克氏渗透率和滑脱因子。建立了一种新的方法,在已知克氏渗透率与滑脱因子关系式的基础上,通过推导、求解考虑滑脱效应的非稳态气体渗流方程,得到具有一定渗透性的岩心入口端压力衰减曲线,由最小二乘法原理与该衰减曲线拟合,即可得到岩心的克氏渗透率和滑脱因子。实践表明,该方法得到的克氏渗透率、滑脱因子与稳态法实验结果具有较好的一致性,并且具有流程简单、周期短、效率高等优点。