考虑渗吸效应的页岩油井体积压裂用液强度优化方法——以南襄盆地泌阳凹陷X-1井为例

以南襄盆地泌阳凹陷X-1井为例,将岩心实验测得的带压渗吸规律通过岩心尺度油藏模拟拟合得到表征渗吸过程的毛管压力特征曲线及相对渗透率特征曲线,将其代入宏观油藏模型中模拟压后焖井过程,建立体积压裂用液强度优化方法。研究表明:压裂液用液强度的优化必须考虑造缝要满足预测最终可采储量的需求、满足渗吸驱油的需求、满足补充地层能量的需求,同时将压裂液用液强度控制在临界渗吸强度附近,避免液量过少导致渗吸置换作用不充分,液量过大导致成本增加与潜在储层伤害。模拟发现,压裂液用液强度与单井预测最终可采储量正相关且存在最优值,大于最优值后,单井预测最终可采储量增加的幅度将越来越小,通过适当提高压裂液用液强度补充地层能量提高焖井压力,适当增加焖井时间,可有效增加压后产能。经过X-1井现场试验验证,该优化方法对油井生产效果改善显著,具有较好的实用性。

考虑渗吸效应的致密油藏体积改造可行性分析

为探究致密储集层在毛管力、重力作用下的渗吸机理,考虑致密储集层特征(相渗、毛管力等),推导出了一维两相逆向渗吸模型,利用Mattax和Kyte方法对时间无因次处理后,采用差分方法进行求解,给出了3种边界条件下方程的解,并对常规砂岩和致密岩心渗吸结果进行了对比。结果表明:(1)体积改造后形成复杂缝网,储集层渗吸作用可分为重力辅助渗吸、重力抑制渗吸和零重力渗吸;(2)尽管致密储集层孔喉半径小,毛管压力高,渗吸动力强,但由于其孔渗条件差,流体流动受限,综合来说其饱和度前缘慢于常规高渗储集层;(3)毛管力在常规砂岩和致密储集层的渗吸中均起主导作用,重力在高渗砂岩渗吸中表现明显,而在致密储集层渗吸中表现不明显;(4)对于致密储集层,通过水平井分段多簇、细分切割,甚至"体积改造"的压裂模式,增加润湿相与裂缝壁面的接触面积和接触体积,则可充分发挥渗吸作用,置换出更多的油气,提高原油产量。新疆油田玛18区块现场试验表明,致密储集层发挥渗吸作用可提高原油产量2~4t/d。

渗吸效应对页岩气赋存状态的影响规律

目前对于渗吸效应改变页岩气赋存状态的定量化认识尚未形成,对页岩储层中压裂液大量滞留所引起的气水动态置换规律也不明确。为此,开展了气水置换实验以模拟水力压裂后近井区域页岩含水状态的变化情况,借助于含氢流体低场核磁共振谱分析技术(1H-NMR)动态监测页岩储层中甲烷的赋存状态,并计算不同赋存状态下的甲烷气量,进而研究了渗吸效应对页岩气赋存状态的影响规律。研究结果表明:①页岩饱和甲烷的过程分为吸附主导阶段和孔隙填充阶段,吸附作用和压力梯度作用在页岩饱和甲烷的过程中同时发挥作用;②页岩饱和甲烷过程前期阶段优先饱和吸附气,游离态甲烷作为外部甲烷转换为吸附态甲烷的中间状态在页岩孔隙中赋存,吸附气达到饱和状态后,甲烷在压力梯度作用下填充页岩孔隙直至孔隙内外压力平衡;③渗吸效应使页岩发生气水置换作用,吸附态甲烷部分解吸为游离态甲烷,吸附气占比降低,渗吸时间达到80 h时吸附气占比由63.58%降低至45.87%,而游离气量增加使页岩孔隙压力升高,同时水分占据部分孔隙体积,压缩游离气赋存空间,部分游离气被排出页岩孔隙,储层含气性降低,页岩样品含气量由渗吸开始前的7.91 mL/g下降至7.34 mL/g;④水力压裂过程中,压裂液的大量滞留使页岩储层近井区域处于富含水状态,渗吸效应引发的气水置换作用和排替作用使得页岩孔隙及井筒等外部空间中甲烷游离气量升高,孔隙压力升高使得地层压力上升,在一定程度上有利于页岩气的开采。

含瓦斯煤渗吸效应试验研究

为改善低透气性煤层瓦斯抽采末期抽采效果不佳的现状,受油气藏开采领域有关渗吸效应研究的启发,利用自制装置试验研究不同水量自然侵入含瓦斯煤层后的渗吸效应发生过程。试验结果表明：水分自然侵入含瓦斯煤层后,煤样罐内瓦斯压力不断升高,说明水分依靠渗吸效应能够置换出处于吸附态的瓦斯,从而有效促进瓦斯解吸;随煤样含水率的增高,最大渗吸量和最大渗吸率也逐渐增高,但增幅逐渐减小,二者与含水率之间均符合Langmuir型函数关系;整个渗吸过程经历快速、持续、终止3个阶段,快速渗吸发生在水分侵入的前1 h,此阶段的渗吸量占渗吸总量的50.84%~85.49%,渗吸过程最长可持续22 h,渗吸率最高可达23.83%,工程应用中可利用渗吸效应缩短瓦斯抽采合理预抽期。

渗吸效应对裂缝性低渗砾岩油藏开发的影响——以玛湖乌尔禾组储层为例

玛湖砾岩低渗储层的开发依赖裂缝,裂缝-基质间的渗吸效应对开发效果具有重要影响,但目前相关研究还极其薄弱。借助核磁共振技术研究了玛湖乌尔禾组砾岩的渗吸效应孔隙动用特征,并对其裂缝-基质间渗吸规律进行了量化表征,进一步将表征方程考虑到双孔、双渗模型中,在油藏尺度对比了渗吸效应对玛湖低渗砾岩油藏水平井开发的影响。研究发现,玛湖乌尔禾组砾岩岩心主要为中小孔隙(T2<100 ms),渗吸效应平均采收率可达32.43%,其中小孔隙(T2<10 ms)平均采收率为31.27%,中孔隙(10<T2<100 ms)平均采收率为37.11%,渗吸规律较好,符合改进后的MA指数模型。依据实验结果改进双孔、双渗模型后,模拟水平井开发5 a后发现,玛湖低渗砾岩油藏考虑渗吸效应时裂缝采收率下降了24.3%,基质采收率提高了4.6%,平均采收率提高了2.0%。该研究对后期制定合理的提采措施具有指导意义。

水-热耦合作用下含瓦斯柱状原煤渗吸效应的实验研究

为了考察水-热耦合作用下水分沿煤体原始裂隙、孔隙渗吸置换吸附瓦斯的特性,开展了50 mm×100 mm柱状原煤以0.5、1.0、2.0、3.0 MPa瓦斯初始平衡压力,在20、40、60、80℃下的240 h渗吸实验。实验表明:高温可显著提高水分渗吸置换甲烷效率,0.5 MPa初始低压下,80℃较20℃的渗吸置换率(240 h)可提高1.6倍,增大至57.21%;同压下置换率(240 h)及渗吸常数均随着实验温度的升高而增大,同温下置换率(240 h)及渗吸常数则随着初始压力的增大而减小,同温下低压渗吸置换效率高于高压,高压会抑制渗吸置换效应;低压-高温环境下水分渗吸置换效率更高,不宜直接在高压储层中进行注热(水),应在抽采至出现低压瓦斯驱动力不足时,再注热(水)可进一步提高瓦斯采出率。

外加水分对煤中瓦斯渗吸效应影响的实验研究

针对目前实验室研究含瓦斯煤渗吸效应的缺陷,搭建等压实验平台,在实验系统压力恒定条件下,对不同水分自然流入含瓦斯煤后的渗吸效应进行测试,并与非恒压条件下含瓦斯煤渗吸效应进行对比。结果表明:随着含水率的增加,渗吸量逐渐增大到稳定的数值,但渗吸量的增加幅度逐渐变小;渗吸速度包括快速增加、缓慢持久、衰减至0 3个阶段;等压条件下比非等压条件下的渗吸量和渗吸率高。

含瓦斯煤等压渗吸实验研究及工程应用

针对低渗煤层增透措施后仍存在采掘紧张的情况,启发于油气藏开采领域渗吸驱油机理,通过搭建实验平台,在实验系统压力恒定条件下研究了外加水分对煤中瓦斯的渗吸效应。实验结果表明:水分进入煤体后,能够置换出煤中吸附瓦斯,促进吸附瓦斯解吸;最大渗吸量和渗吸率与含水率正相关,但相邻点的差值随着含水率的增加逐渐减少;渗吸初始阶段,渗吸速度增长快。为改善上述情况,结合实验研究,提出1种在瓦斯抽采后期利用渗吸作用作为补充措施的促抽方式。

页岩油藏开发合理焖井时间数值模拟

为解决页岩油藏焖井开发过程中,合理焖井周期难以确定等问题,建立了包含油水渗吸置换的数学模型,基于全隐式方法构建了油水两相渗流、渗吸数值模拟模型。通过与实际井的生产数据进行对比验证模型的准确性。针对Y区块压裂水平井Y-1,分别计算了焖井0~160 d的累产油量。研究认为:随着焖井时间的增长,累产曲线的曲率变化逐渐平缓,压裂施工1000 d后对比得出最优焖井时间在40~80 d;焖井投资回报效果与生产时间呈正相关关系;针对合理焖井时间与影响因素众多的问题,计算了5口不同区块生产水平井的合理焖井时间,发现合理焖井时间与原油黏度呈现正相关关系,基质渗透率呈现负相关关系,与毛管力呈强正相关关系,为现场实际开发确定合理焖井时间提供一定指导意义。