煤层气井排采过程中渗透率动态变化研究进展

煤层气井排采过程中,渗透率的动态变化决定着煤层气的运移和产出,是控制煤层气井产能的核心因素。从排采过程中渗透率动态变化影响因素、渗透率动态变化规律等方面进行分析,总结了国内外关于渗透率动态变化的普遍认识和最新进展,并指出了研究过程中所存在的问题及今后的发展趋势。煤层气井排采过程中主要受到有效应力、煤基质收缩和克林肯伯格效应的影响,导致渗透率总体呈现"先降低、后升高"的不对称"U"型变化。结合研究过程中存在的侧重点单一、作用阶段忽视、变化模型偏理论化等问题,认为进一步结合实际排采数据,细化各影响因素的不同作用阶段,着重分析影响气、水产能的有效渗透率和相对渗透率变化规律,完善储层尺度上的动态渗流过程,为精细化定量排采控制提供可靠的理论支撑将是今后的研究重点。

页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

在页岩气藏的压裂开发中,支撑裂缝的渗透率是影响裂缝导流能力和压裂增产效果的重要因素。通过实验手段,研究了吸附气体的溶胀作用和支撑剂的嵌入作用对Greenriver页岩支撑裂缝渗透率的影响。采用Pulse test实验方法,测量并对比了非吸附气体和吸附气体的渗透率。以He为代表性的非吸附性气体,实验测得其在花岗岩和页岩中的渗透率曲线为线性,渗透率随着有效应力的减小而增加,且支撑剂的嵌入作用使页岩中的渗透率明显降低;以CO_2为代表性的吸附性气体,实验测得其在页岩中的渗透率曲线呈典型的"U"型,这是由于CO_2溶胀作用和有效应力共同作用的结果,从而说明在页岩支撑裂缝中,溶胀作用同样对渗透率有显著影响;与He在页岩中的渗透率相比,相同压力下的CO_2渗透率更低,且在Langmuir压力值附近达到最小值。

考虑渗透率变化的低渗透油藏非达西渗流模型

低渗透油藏流体的渗流为非达西渗流,常采用启动压力梯度来进行描述,但是实际渗流曲线却为非直线段.本文考虑了变化的渗透率和启动压力梯度,建立了低渗透油藏非达西渗流模型,保留二次项,并使用Newton-Raphson方法进行求解.计算结果表明:压力和压力导数曲线后半段出现上移,并且渗透率变化持续的时间越短,其所对应的启动压力梯度越大,则压力和压力导数曲线变化幅度越大;在圆形定压边界和封闭边界中,只有当外边界半径较大时,由渗透率变化引起的曲线上翘才更明显;相对于只考虑启动压力梯度的模型,本文模型曲线上翘幅度更小.

长期注水开发砂岩油田储层渗透率变化规律及微观机理

大庆喇萨杏油田为典型的陆相非均质砂岩油田,其储层非均质性强,由于不同渗透率储层孔喉结构特征、黏土矿物构成等存在差异,水驱前后表现出各不相同的变化特征,进入特高含水开发阶段后,"三大矛盾"更加凸显。综合利用扫描电镜、铸体薄片、核磁共振、检查井分析、驱油实验和生产动态等资料,系统研究了不同渗透率储层水驱前后渗透率的变化规律,量化了不同渗透率储层水驱前后渗透率变化幅度,从储层黏土矿物、粒度中值、孔隙分布和孔喉特征等方面分析了导致渗透率变化差异的机理,阐述了不同渗透率储层参数变化对注水开发的影响,从而对特高含水期不同类型储层控水挖潜有一定的指导作用。

考虑渗透率变化的煤层气储层数值模拟及参数敏感性研究

煤层气开采过程中储层渗透率的变化对产气量影响较大,通过引入S&D渗透率变化模型,建立了考虑渗透率变化的煤储层三维气水两相渗流数学模型,完成模型检验后应用所编制软件研究了煤储层参数、吸附参数及渗透率模型特征参数对开发效果的影响。结果表明,煤层气产量随着初始含气量、煤层有效厚度、裂缝渗透率和Langmuir压力的增大而增大,随储层原始压力、裂缝孔隙度和Langmuir体积的增大而减小,而解吸时间对产气量影响不大;裂缝渗透率随着杨氏模量和基质收缩/膨胀系数的增大而增大,随泊松比和裂缝压缩系数的增大而减小。引入S&D模型后计算的累积产气量要比常规模型低1.3%,因此不可忽视煤层气产出过程中渗透率的变化。

多孔介质各向异性动态渗透率模型

基于迂曲毛细管网络模型,推导建立了各向异性渗透率与岩石正应变间的关系式,即各向异性动态渗透率模型(ADPM),采用孔隙尺度流动模拟对模型进行了验证,并对单轴应变过程进行了计算,分析了变形过程中影响不同方向渗透率变化的主要因素。研究表明:层状油气藏开采的单轴应变过程中,有效面孔率对各方向的渗透率影响规律一致,随着有效面孔率的减小,渗透率对应变的敏感程度增大;垂直于压缩方向的渗透率对应变的敏感程度随迂曲度的增加而减小,沿压缩方向的渗透率对应变的敏感程度随迂曲度的增加而增大。初始各方向迂曲度相同的层状油气藏,在压力下降的过程中,迂曲度对各方向渗透率变化幅度的相对关系起决定性作用,迂曲度小于1.6时,岩石水平方向渗透率的降幅要高于垂向渗透率,迂曲度大于1.6时则相反,传统动态渗透率模型无法表征这一现象。经孔隙尺度模拟实验数据的验证,新模型拟合精度高,可以有效表征不同方向变形对各方向渗透率的影响。

碳酸盐岩含水层注CO_2渗透率变化的研究

注CO_2过程中,CO_2-盐水-岩石之间的相互化学作用会造成储层损害。在EOR过程中,这些相互作用会影响其注入能力,同时也影响存储容量和密封完整性,这也是CO_2封存过程中的主要问题。该相互作用和其影响程度取决于以下几个参数:压力、温度、盐水盐度、CO_2注入速度及岩石特性。CO_2在地层盐水中溶解形成碳酸,从而溶解碳酸盐岩地层。与此同时,盐水中钙离子浓度增加可能导致碳酸钙沉淀。本文讨论了地层温度、CO_2注入速度对沉淀的影响,以及溶解和沉淀对油井性能的影响。结果表明,在高温和高注入速度条件下注CO_2能够增加岩心渗透率。岩心入口处渗透率增加,而岩心其它部分渗透率通常降低。

被保护煤层变形特性和渗透率变化规律研究

为了研究被保护煤层变形特性和渗透率变化规律,理论分析了煤体渗透率和损伤变形关系、加载过程中煤体的渗透率变化,采用FLAC^3D数值软件,模拟分析了1201工作面开采时和1202工作面开采时,13号煤层的垂直应力分布特征以及1202工作面开采后13号煤层渗透率分布。研究为后期巷道支护和瓦斯抽放设计提供理论支持。

疫情下,全球电商渗透率变化有多大?

新冠肺炎疫情肆虐的烈度完全超出人们想象,全球经济也受到重挫。然而在流通领域,毋庸置疑的却是疫情加速了电商行业的发展。在这样的背景下,去年全球电商发展情况如何?渗透率发生了什么样的变化?其一,全球电商销售额增至26.7万亿美元,占零售总额19%。联合国贸易和发展会议(UNCTAD)分析发现,2020年全球电商销售额增长到26.7万亿美元,在全球零售行业占19%份额。2019年占比还只有16%,看起来只增长了3%,但其实是巨大的增长,这主要是因为疫情使大量消费者从实体店购物转向线上购物。

速度异常测井:用声波-中子测井法或声波-密度测井法预测碳酸盐岩地层中孔隙类型和渗透率变化的工具

声波测井结合中子测井或密度测井计算而得出的速度异常测井,是获悉井下碳酸盐岩地层中主要孔隙类型信息的一种工具,该测井所得信息可用来追踪(预测)井下成岩作用的分布情况及估计渗透率的变化趋势。对300个独立的碳酸盐岩样品进行实验分析发现,声波速度不仅和总孔隙度呈函数关系,而且可以反映主要的孔隙类型。一般孔隙度和速度呈负相关,但是对某种孔隙类型来讲,会出现比较大的偏差。在总孔隙相同的条件下,格架孔隙(如铸模孔、粒内孔)中,要比非刚性岩石格架中的孔隙(如粒间孔、微孔隙)中的声波速度大。实验室分析结果可用来精细解释标准电缆测井曲线,如本文中通过对大巴哈马滩上第三系碳酸盐岩地层两口井的研究。速度异常测井,是用时间平均方程把孔隙度测井数据转换成合成速度测井而求得。可用速度异常测井表示真实声波测井和合成声波测井之间的差异,因为异常是由于声波在孔隙度中传播速度发生变化引起,所以速度异常测井信息就能反映不同孔隙类型特征的不同岩石物理特征。正速度异常代表地层中速度高于从孔隙度值预测的值,如刚性格架孔隙占主导的地层;零异常代表地层缺乏刚性格架的地层,比如含大量粒间孔、微孔隙的碳酸盐岩地层;负异常则代表由孔洞型裸眼井壁、裂缝或自由气体含量高造成的声波测井速度很低的地层。通过连续追踪井下速度异常,可以识别出具不同孔隙类型特点的成岩相带。这种方法还可以用来观察渗透率变化规律,因为孔隙类型影响着岩石渗透率。

机械振动作用下含瓦斯煤岩渗透率演化规律研究

为研究机械振动对含瓦斯煤岩渗透率演化规律的影响,从应力平衡角度出发,考虑煤岩体受机械振动应力衰减的特殊性,建立振动作用下含瓦斯煤岩渗透率变化方程,求出不同振动时间、孔隙压力和振动频率下含瓦斯煤岩的渗透率。试验发现:机械振动产生的应力波能够加快煤岩体内部裂隙的发育;煤岩渗透率随孔隙压力的变化规律符合Klinkenberg效应。应用渗透率变化方程计算得出的理论值能够较好地反映试验所获得的渗透率演化规律。

鄂尔多斯盆地东缘煤岩渗透率的应力和温度敏感特征

了解煤岩渗透率在空间中的分布及其随生产的动态变化有助于准确预测煤层气产量,并及时调整开发策略。基于自主研制的煤岩渗透率检测装置,开展了鄂尔多斯盆地东缘典型煤样的渗透率测试,在实验测量结果的基础上,结合量纲分析方法,建立了鄂尔多斯盆地东缘主力产气煤层的原始渗透率表达式。研究结果表明煤岩的裂隙变形和渗透率变化是由储层压实、基质收缩和热膨胀三种效应共同造成的,本质上取决于煤岩所受应力和温度载荷变化。煤岩渗透率随水平有效应力的降低近似呈指数增长。煤岩渗透率随温度的变化还取决于其所受应力载荷,当水平有效应力大于临界水平有效应力,渗透率随温度的升高而降低,当水平有效应力小于临界水平有效应力,渗透率随温度的升高而增大。对于所研究的两个煤样,4#煤层煤样在1.2~1.9 MPa水平有效应力范围内发生反转,8#煤层煤样在1.8~2.5 MPa水平有效应力范围内发生反转。建立的原始渗透率表达式有效表征了不同埋深、不同生产阶段的煤层渗透率变化,预测结果与试井结果吻合良好,平均相对误差为28.53%。

温度冲击对含水煤体渗透率的影响作用

为了研究温度冲击作用对含水煤体渗透率的影响,通过温度冲击含水煤体增透试验和煤体渗透率测试试验,分析了温度冲击作用下不同含水饱和度煤体的渗透率变化规律。研究结果表明,温度冲击作用下含水煤体的渗透率增幅可达252.7%~863.9%,显著高于相应单一条件作用下温度冲击或含水煤体冷冲击的增透效应;在同一预设煤体初始温度条件下,随着含水饱和度的增高,煤体渗透率增幅呈指数型式快速增长;而在同一煤体含水饱和度条件下,煤体渗透率增幅随煤体预设初始温度的增加呈线性变化,且煤体含水饱和度的值较高时,煤体渗透率增幅随煤体预设初始温度增加而增高的趋势显著降低。

压敏储层渗透率分布规律研究

通过定义压敏油藏的无量纲变异系数,得到油藏渗透率变化的控制方程。在采用零维近似解的基础上,结合Laplace变换和Stehfest数值反演求解了无限大边界、定压边界和封闭边界3种外边界油藏单井生产的渗透率变化模型,并预测了这3种模型的渗透率变化趋势。结果表明,在油藏压力下降的同时渗透率会明显下降;随着压力不断减小,压力下降对渗透率变化的影响也逐渐减弱。而不同的油藏外边界会使渗透率呈现出不同的变化规律。

轴压和渗透压对破碎岩石渗透率影响的试验研究

在5种轴压和8种渗透压条件下,利用破碎岩石变形-渗流试验系统进行了破碎岩石渗流试验,以探讨轴压和渗透压对破碎岩石渗透率的影响。研究结果表明:随着轴压和渗透压增高,破碎岩石渗透率均减小,渗透压对渗透率的影响大于轴压对渗透率的影响;相同渗透压条件下,随着轴压增高,破碎岩石渗透率表现为增大、减小、增大;相同轴压条件下,随着渗透压增高,破碎岩石渗透率表现为单调递减;推导出破碎岩石渗透率与轴压、渗透压的函数关系式,以便更加准确地预测渗透率的数值。

渗透率应力敏感影响下气井产能试井拟合图版的建立与应用

总结前人对变形介质的研究成果,认为变形介质中的渗流存在渗透率应力敏感性特征。针对变形介质中地层渗透率变化的初始阶段可以近似认为是线性变化的特点,从其渗流的连续性方程、运动方程和渗透率应力敏感状态方程出发,推导了渗透率线性变化条件下产能方程,进一步得到了气井无因次产能公式。在此基础上绘制了气井无因次产能试井图版,进一步分析了渗透率应力敏感性气井产能的影响。研究表明:渗透率应力敏感性对气井产能的影响不可忽略;图版的使用具有准确、方便、快捷的特点;渗透率应力敏感影响下气井无阻流量要远大于未考虑渗透率应力敏感影响下的无阻流量。

井间示踪剂试验及渗透率非均质性

示踪剂试验在石油工业中已被广泛地应用于测定油藏的定性信息,本文用数值技术模拟五点井网法模型产生不同的示踪剂产出曲线和 Arizono 薄层砂岩的切片模型试验进行了对比,论述了从井间示踪剂试验可以获得非均质油藏的定量信息。不但证实了数值模拟技术的正确性,而且也有力的表明在油田和含水层中示踪剂试验能够用于确定渗透率的分布。

基于物质守恒原理的油藏渗透率时变计算方法

油藏渗透率变化主要研究方法包括密闭取心方法和测井解释分析法等,这些方法只能代表油藏局部渗透率变化情况,无法给出代表整个油藏的渗透率变化情况。提出了一种基于物质守恒原理计算油藏渗透率及其变化率的方法:首先依据渗透率变化与喉道半径关系式,建立油藏开发任意时间渗透率与原始渗透率和喉道半径关系的时变数学模型;其次根据油藏采出水总悬浮物的体积基本上与喉道体积增加值相等的原则,建立油藏在任意时间喉道半径与原始喉道半径的关系;最后根据时变模型计算油藏渗透率及变化率。利用这种方法,统计了大庆X区块1998~2015年的年产水量和水中悬浮物质量浓度,计算了不同时间的喉道半径比,计算结果与实验室恒速压汞方法获得的结果高度相符。该方法解决了油藏渗透率测量周期长、监测局限性、费用高的难题,能够高效、快捷地为油田开发提供决策参数和指导。

利用数字岩心方法评价稠油开采方式对渗透率的影响研究

参照目标储层岩石物性参数分布范围,采集了相对低、中、高渗的典型岩样,分别模拟地层温度和热采高温环境下的防砂及排砂流动过程,并对实验岩样进行CT扫描及图像后处理三维重构,建立数字岩心,利用孔道网络流动模拟技术,研究热采防砂、排砂开发方式对储层岩石孔道微观结构和地层渗透率的影响规律。结果表明:在地层温度条件下,防砂导致孔隙度下降8.2%,渗透率下降60.4%,排砂则导致孔隙度增加7.4%,渗透率增加32.2%;在热采高温环境下,防砂导致孔隙度下降16.1%,渗透率下降79.8%,排砂只能增加0.8%的孔隙度,渗透率仍然降低18%。热采高温产生的新生矿物将充填孔道,其缩径降渗效果将削弱高温降粘及排砂带来的增产效果,因此需要在热采方案制定或实施前,对目的层热采增产的可行性条件和增产幅度进行综合评价。

煤与页岩渗透性对比实验研究

利用常规三轴渗流模拟实验装置,对煤和页岩的渗流规律进行了研究。实验表明:页岩样的渗透率要比煤样低3个数量级上,为了将两者进行对比,引入渗透率变化比I,这样就可以在同一幅图中显示两者的差异。研究进一步指出:煤、页岩的渗透率变化规律具有相同趋势;两者的渗透率变化与岩石的变形特性匹配,在弹性阶段和塑性扩展阶段之间存在渗透率极小值点;两者的渗透率随围压的增加呈负指数关系递减,煤的衰减幅度和衰减速率均大于页岩;随孔隙压力的增加呈指数形式增大,但页岩对气体压力更敏感。