储层含水条件下致密砂岩/页岩无机质纳米孔隙气相渗透率模型

页岩及致密砂岩储层富含纳米级孔隙,且储层条件下页岩孔隙(尤其无机质孔隙)及致密砂岩孔隙普遍含水,因此含水条件下纳米孔隙气体的流动能力的评价对这两类气藏的产能分析及生产预测具有重要意义.本文首先基于纳米孔隙内液态水及汽态水热力学平衡理论,量化了储层孔隙含水饱和度分布特征;进一步在纳米孔隙单相气体传质理论的基础上,考虑了孔隙含水饱和度对气体流动的影响;最终建立了含水饱和度与气相渗透率的关系曲线.基于本文岩心孔隙分布特征,计算结果表明:储层含水饱和度对气体流动能力的影响不容忽视,在储层含水饱和度20%的情况下,气相流动能力与干燥情况相比将降低约10%;在含水饱和度40%的情况下,气相流动能力将降低约20%.

页岩储层束缚水影响下的气相渗透率模型

在纳米孔隙单相气体传质理论的基础上,考虑实际样品孔隙-裂缝形貌特征,利用权重系数叠加滑脱流及分子自由流,建立了圆管孔与狭缝孔内的气体传输模型(无机质孔隙-裂缝多表现为狭缝形;有机质孔隙多表现为圆形)。进一步考虑含水饱和度在无机质与有机质孔隙的分布差异性,结合实际样品的孔隙分布特征,量化研究了含水饱和度对气体流动的影响。结果表明:束缚水对纳米尺度孔缝内气体流动能力的影响主要受控于流动条件,即气体努森数Kn。随Kn增大,微尺度效应(滑脱及扩散)影响开始显著,束缚水对气体流动能力的影响逐渐减弱。以狭缝孔(无机质孔隙)为例,在束缚水饱和度30%条件下,当Kn<0.001时(微尺度效应不明显),气相渗流能力降低约51%;而当Kn>1.0时(微尺度效应显著),气相渗流能力降低33%。因此,伴随页岩气藏开发,储层压力降低,气体努森数Kn增大,束缚水对气体流动的影响在一定程度上将被减弱,但该影响仍然不容忽视。本研究为合理评价及预测储层含水条件下页岩气井产能奠定了理论基础。

低渗凝析气藏地层平均气相渗透率的研究及应用——考虑应力敏感及凝析油污染影响

对凝析油饱和度在近井地带的分布进行数值模拟研究,同应力敏感对渗透率伤害理论相结合,利用渗流力学相关原理推导出了低渗透凝析气藏地层平均渗透率的表达式,进一步得出了低渗透凝析气藏的产量公式。并通过实例验证了该公式的准确性。

利用MDT压降流度求取低渗气藏气相渗透率的方法

受海上低渗气藏DST测试费用高、难度大的限制,用MDT压降流度评价低渗气藏产能成为海上气田主要手段之一,但MDT测取的通常是钻井液滤液流度,进行产能评估时不准确。在分析低渗气藏钻井液滤液侵入机理的基础上,提出了利用MDT压降流度计算气相渗透率的方法,推导了两者的理论关系式,并以东海低渗气田稳态法实验数据为基础建立了地区经验关系式。通过与东海低渗气藏DST测试结果及岩心分析结果的对比,验证了本文方法的正确性,从而为海上气田探井随钻过程中气藏产能评估提供了一种新的途径和方法。

煤岩气相渗透率变化类型及判别模式

煤岩气相渗透率变化类型具有多样性。针对我国32个煤矿的不同变质程度煤岩样品(制备54个岩心柱),开展气相(CO2)渗透率动态变化规律研究,基于气体反弹压力和渗透率伤害率2项指标,划分了煤岩气相渗透率变化类型;结合煤岩煤质数据,建立了渗透率变化类型判别模式。我国煤岩气相(CO2)渗透率变化主要表现为下降型、反弹型和上升型3大类,包括8个小类;通过最大镜质组反射率—初始渗透率、惰镜比(惰质组含量与镜质组含量之比)—初始渗透率、固灰比(固定碳含量与灰分产率之比)—初始渗透率和惰镜比—固灰比交会图法,可有效识别煤岩气相渗透率变化类型,为优选有利的煤层气开发储层提供依据。

有效应力和气体滑脱对煤渗透率影响研究

针对煤层气相渗透率对煤层气开采的重要作用,对3块煤样品进行气相渗透率变化实验,分析有效应力和气体滑脱效应对渗透率变化的控制作用。实验结果表明,随有效应力的不断增加,气相渗透率不断下降;当有效应力增大到10 MPa时,会产生气体滑脱现象,导致气相渗透率升高。

鄂尔多斯盆地东部上古生界致密砂岩超低含水饱和度气藏形成机理

鄂尔多斯盆地东部上古生界石盒子组8段、太原组致密砂岩气藏存在超低含水饱和度现象,研究该现象的形成机理,对制定合理的储层保护和压裂改造的技术措施、提高气藏单井产量等均具有重要的意义。为此,采用密闭取心岩样,借助气水相渗、核磁共振、流体包裹体测温等技术手段,分析了致密砂岩气藏的含水饱和度特征和天然气成藏特征。结果表明:①应用气水相渗、核磁共振2种实验技术方法所测定的束缚水饱和度均高于密闭取心测定的原始含水饱和度值,说明该区盒8段、太原组致密砂岩气藏普遍存在超低含水和度现象;②气藏形成过程中由于温度、压力增大,随着烃源岩在过成熟演化阶段干气的注入,天然气的携水能力不断增强,束缚水不断蒸发气化,并随着天然气的大规模运移及气藏后期的泄漏散失而带出储层,从而形成超低含水饱和度气藏。因此,针对超低含水饱和度储层吸水易形成永久性水锁的问题,制订了合理的水锁伤害预防与补救措施,以期有效提高储层气相渗透率和单井产量。

表面活性剂对煤层储气层损害作用研究

考察了6种不同类型的表面活性剂对两个矿区17个煤样渗透率的损害。煤岩心流动实验程序如下:注5 g/L盐水测水相渗透率Kw,反向通氮气0.5~2.0 h测气相渗透率Kg随时间变化,正向注2 g/L的表面活性剂盐水溶液并测K′w,反向注氮气测K′g随时间变化,由Kw和K′w计算水相损害率αw,由Kg和K′g(t)计算气相渗透率αg(t),其稳定值αg∞被称为热力学水锁损害率。给出了17个煤样/表面活性剂组合的实测数据和典型的Kg、K′g^t和αg^t曲线。阴离子(SDS,AOT)阳离子(CTAC,DMAO),非离子(OP10,Span80)表面活性剂造成的煤样αw平均值分别为882%,64.8%,64.6%,造成的煤样αg∞平均值分别为97.2%,77.9%,62.6%。与砂岩岩心相比,表面活性剂对煤岩岩心的损害要严重得多。认为表面活性剂对煤岩渗透率的损害机理,可能是表面活性剂吸附引起煤岩中微粒分散、运移。不同表面活性剂造成的损害差异尚不能完满解释。图3表1参7。

双子表面活性剂解除地层液相伤害可行性研究

反凝析液、地层水以及外来工作液的侵入往往会引起凝析气藏气相渗透率的降低。解除这些液相伤害的方法很多,如压裂、注气等,但这些方法现场操作成本太高,而采用化学方法可以大大降低生产成本。为了考察新型双子表面活性剂解除地层液相伤害的可行性,通过测定油水界面张力,确定了解堵体系配方由质量分数为0.2%的TS-1双子表面活性剂和0.5%的NC助剂组成,并利用高压岩心驱替实验探讨了TS-1双子表面活性剂体系解除凝析气藏凝析油堵塞以及油水液相复合堵塞的效果。结果表明,TS-1双子表面活性剂体系具有极低的油水界面张力(0.22mN/m),且能有效解除岩心凝析油和地层水复合堵塞,注入0.7倍孔隙体积时解堵率达60%以上,表现出广阔的应用前景。

丘东气田反凝析污染评价及解除方法研究

凝析气藏开发过程中,地层压力降低到露点压力以后,不可避免发生反凝析现象。凝析液在井筒附近产生附加表皮系数,增加地层中液相的饱和度,降低气相渗透率,造成反凝析污染,从而使气井产能下降,影响凝析油、天然气的采收率。定量评价近井地带反凝析污染对气井产能的影响,对消除近井地带反凝析污染的方法进行了探讨。针对吐哈低渗凝析气藏开发特点,现阶段采用水力压裂可以有效解除丘东气田反凝析伤害。

BK气藏反凝析污染评价及解除方法实验

凝析气藏反凝析污染严重影响气井产能,正确评价反凝析污染程度,寻找合适的解除反凝析污染方法,对提高凝析气藏采收率具有重要意义。根据石油天然气行业标准SY/T 5542—2009油气藏流体物性分析方法,以及BK气藏现场PVT资料,采用地面分离器气和分离器油配制了两种不同凝析油含量的凝析气样品,并在PVT仪中进行高压物性分析实验。分别将配置的两种不同凝析油含量的凝析气样进行气源与岩心联合衰竭模拟近井区凝析油污染,岩心单独衰竭模拟远井区凝析油污染,共进行了4组长岩心实验,通过测定气测渗透率定量比较了两种不同凝析气的反凝析污染程度,同时还开展了5组解除反凝析污染实验:注入0.1烃类孔隙体积(HCPV)干气、注0.05 HCPV甲醇+0.05 HCPV干气、注0.1HCPV氮气、提高温度15℃、提高温度30℃。实验结果显示:上述5种方案均在一定程度上缓解了反凝析污染,而对于BK凝析气藏而言,则推荐采用注干气和甲醇+注干气这两种方案来解除反凝析污染。

凝析气藏反凝析污染研究

凝析气藏反凝析污染严重影响气井产能。因此,正确评价反凝析污染程度,寻找合适的解除反凝析污染方法,对提高凝析气藏采收率具有重要意义。在研究大量国内外文献的基础上,分析了凝析气井近井反凝析污染机理及其对产能的影响;总结了各种评价反凝析污染程度的方法,主要有气藏工程计算法、室内长岩心衰竭实验法、试井解释法和数值模拟评价法;详细阐述了各种解除反凝析污染、提高气井产能的方法,推荐采用循环注气和单井注气吞吐来解除反凝析污染。

苏里格气田水淹井井口降压循环气举工艺实践

气井生产中晚期积液、水淹井,不仅井筒积液影响排产气量恢复,很多井由于长期井筒积液,引起近井地层反渗吸污染,含水饱和度升高,近井地层形成富水区,使气相渗透率大幅度下降.如果不降低近井地层含水饱和度,恢复气相渗透率,紧靠排采措施排出井筒积液,排采措施的增产效果非常有限.苏里格气田属于三低气田,很多井生产初期产气量就低于最小临界携液流量,虽然没有边底水,但凝析水不能及时有效排出,井筒长期积液,同样也会引起反渗吸效应.本文介绍了井口降压连续循环气举工艺用于降低近井地层含水饱和度,恢复气相渗透率,提高产气量工艺技术,并通过现场试验,取得较好增产效果.

不同凝析气井米无阻流量预测方法

凝析气藏开发过程中,气井的绝对无阻流量会随着地层压力的降低而降低。当地层压力降至露点压力以下时,凝析气体的组成将会发生变化,不仅导致凝析气的黏度、密度和偏差系数发生变化,同时凝析油的析出也会降低储层的气相渗透率。考虑凝析气藏的相态变化对凝析气高压物性、气相相对渗透率的影响,以及不同气井间产气厚度、井点渗透率、泄气半径等参数的差异性,基于二项式气井产能方程的系数变化,建立了不同凝析气井在不同地层压力下的米无阻流量预测方法。应用实例表明,与不考虑相态变化影响的预测方法对比,该方法得到的米无阻流量更接近实际产能试井结果;而且考虑相态变化影响时得到的不同地层压力下的气井米无阻流量偏低。同时绘制出了不同渗透率条件下气井米无阻流量与地层压力的关系图版。

大北-克深区块致密砂岩气藏水锁伤害防治

针对大北-克深区块致密砂岩储层易发生水锁伤害从而降低气井产能,研究目标区块水锁伤害机理及相应防治措施.基于气相相对渗透率建立水锁指数(water block index,WBI),分析水锁伤害程度及其影响因素,优选耐高温表面活性剂体系防治水锁伤害.结果表明,目标区块岩心水锁伤害程度属强水锁型(平均WBI为69.8%),基质渗透率、驱替压力均与WBI呈负相关,含水饱和度、黏土矿物含量、流体黏度和表面张力均与WBI呈正相关,优选出耐温复配表面活性剂体系JY-2(由质量分数为0.05%的FC-25和质量分数为15%的甲醇组成)和JY-3(由质量分数为0.5%的HSC-25和质量分数为15%的甲醇组成),JY-3效果更好,可将目标区块岩心水锁指数WBI从66.2%降至28.4%,达到解除水锁伤害目的.

致密砂岩气藏渗流特征及转化临界条件研究

我国大多数致密砂岩气藏具有高含水饱和度特点,导致其渗流机理与常规气藏比较表现出不同的非线性渗流特征。掌握低渗致密高含水砂岩气藏渗流特征及定量确定不同非线性渗流特征相互转化临界条件对于指导该类气藏开发具有重要意义。以四川盆地须家河组某低渗致密砂岩气藏为研究目标,通过建立定量化渗流机理实验测试技术及渗流机理诊断分析技术,采用实际储层岩样开展79样次渗流机理实验测试及分析,通过对实验测试结果分析建立不同渗流特征相互转化临界条件。研究表明,不同的岩样条件下,气体渗流表现出不同的渗流特征;低渗高含水砂岩气藏普遍存在四种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流及高速非达西渗流特征;当气相有效渗透率小于0.02 m D、有效气相孔隙度小于6.5%储层,存在明显阈压效应;不同渗流效应相互转化临界条件不仅与储层物性有关,更重要的是受储层含水饱和度的影响。

酸性压裂液防治低渗煤层水锁损害实验研究

压裂液易渗吸进入煤基质,大幅增加水力裂缝-煤基质界面水饱和度,严重降低甲烷气体产出速率,为此防治水锁损害是提升煤层压裂改造效果的重要手段。以阜新盆地刘家区低煤阶煤层气富集区为研究背景,选用阜新组富含方解石(体积占比约4.5%)低渗煤样与质量分数6%乙酸溶液,测试了水相返排过程原煤样与酸化煤样气相渗透率变化规律,并结合扫描电镜、核磁共振岩心分析及CT成像,分析了方解石溶蚀对煤样渗流通道与毛管力影响。结果表明:(1)原煤样孔缝壁面倾向于强亲水,水相易渗吸侵入,加之煤基质储集空间以直径<100 nm的微、小孔隙为主,导致煤基质存在高毛管阻力,不利于渗吸水相返排,测试表明0.1,0.5 MPa气体驱替压差下仅少量水被返排出,滞留水饱和度大于90%,造成气相渗透率降低90%以上,当驱替压差增加至2.0 MPa(接近阜新组煤层最大返排压力梯度),部分煤样水锁损害率仍大于60%;(2)质量分数6%乙酸渗吸流动过程能够有效解除方解石对天然裂缝的充填堵塞,使煤岩心内部形成低毛管力、高渗透率的裂缝性酸溶蚀通道,为此0.1,0.5 MPa气体驱替压差即可有效返排主要渗流通道中的渗吸水相,返排过程气体渗透率达(6.9~82.3)×10^(-15)m^(2),较酸化前增加10~79倍,有效实现了防水锁与增渗目的;(3)借助酸溶蚀孔缝扩展延伸数值模拟、岩心柱尺度渗流实验等评估结果,优化压裂液中乙酸浓度、酸化溶蚀时间,适量解除方解石对煤层裂缝的充填堵塞,在煤层水锁损害带形成数量合理的低毛管力、高渗透率的裂缝性渗流通道,可最大程度防治水力裂缝-基质界面水锁损害,并降低酸溶蚀对煤体强度及煤粉运移影响。对于富含方解石的低渗煤层,采用乙酸改性的活性水压裂液,既可防治压裂液渗吸诱发的水锁损害,又不污染、破坏煤质,有利于煤层气抽采后煤炭绿色开采。

表面活性剂对煤层损害的实验研究

针对煤层气独特的开采方式,研究了表面活性剂与煤岩的相互作用关系,分析了表面活性剂对煤层排水降压和甲烷渗流过程的影响,采用煤体吸湿实验和气相渗透率综合评价表面活性剂对煤层的潜在损害。实验结果表明,阳离子型、两性型、氟碳型表面活性剂会严重阻碍煤层排水降压过程的进行,影响甲烷解吸,降低煤层气井产量;非离子表面活性剂处理后的煤样会产生很多次生微裂缝,导致煤样气相渗透率有显著提升;阴离子表面活性剂的非极性基团碳链越长,越容易在煤基质表面形成大量吸附,导致煤粉微粒大量脱落,堵塞孔喉,降低煤样气相渗透率。研究成果为煤层气井开发过程中表面活性剂的选择和应用提供了理论依据。

苏里格层内凝析油饱和度对流体流动特征影响实验研究

苏里格气田为/特低凝析油含量的凝析气田,凝析液量低,其反凝析现象在以前的研究中没有引起重视,但有研究表明即使很贫的凝析气藏,反凝析液聚积也可能严重降低气井产能,因此有必要对其进行层内凝析实验研究。采用天然气驱替凝析油的方法确定苏里格低渗气田三块岩心临界流动饱和度在20.8-22.6%之间,束缚水饱和度是其主要的影响因素。层内凝析伤害实验表明,凝析油含量增大,其对储层气相渗透率伤害程度增大且凝析现象发生初期伤害更大;在相同凝析油含油饱和度下,渗透率越低岩心的伤害率越大。