Three-Dimensional Modelling of a Multi-Layer Sandstone Reservoir： the Sebei Gas Field, China

Multi-layer sandstone reservoirs occur globally and are currently in international production. The 3D characteristics of these reservoirs are too complicated to be accurately delineated by general structural-facies-reservoir modelling. In view of the special geological features, such as the vertical architecture of sandstone and mudstone interbeds, the lateral stable sedimentation and the strong heterogeneity of reservoir poroperm and fluid distribution, we developed a new three-stage and six-phase procedure for 3D characterization of multi-layer sandstone reservoirs. The procedure comprises two-phase structural modelling, two-phase facies modelling and modelling of two types of reservoir properties. Using this procedure, we established models of the formation structure, sand body structure and microfacies, reservoir facies and properties including porosity, permeability and gas saturation and provided a 3D fine-scale, systematic characterization of the Sebei multi-layer sandstone gas field, China. This new procedure, validated by the Sebei gas field, can be applied to characterize similar multi-layer sandstone reservoirs.

柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层孔隙有效性评价

通过低场核磁共振实验分析了柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层在饱和水状态及渐变烘干温度状态下的T_(2)谱,明确了孔隙流体的核磁响应特征,以评价孔隙的有效性。研究结果表明:(1)核磁共振实验是以饱和水状态T_(2)谱为基础,采用正态分布函数拟合构建了离心束缚水T_(2)谱,确定了可动流体和毛管束缚流体T_(2)截止值,用于划分出流体类型并开展了孔隙有效性评价。(2)研究区岩样饱和水状态T_(2)谱谱峰呈左小右大的形态,右峰幅度值远大于左峰,占T_(2)谱幅度值90%以上;随着烘干温度的升高,T_(2)谱幅度减小且左移趋势明显;束缚水T_(2)谱形态近似于正态分布,起始位置与饱和水状态的T_(2)谱基本重合。(3)研究区可动流体T_(2)截止值T_(2C1)平均为3.3 ms,毛管束缚流体T_(2)截止值T_(2C2)平均为1.8 ms;孔隙流体包括可动水、毛管束缚水和黏土束缚水,黏土束缚水T_(2)小于T_(2C2),毛管束缚水T_(2)大于T_(2C2)且小于T_(2C1),可动流体T_(2)大于T_(2C1);毛管束缚水含量最高,黏土束缚水其次,两者占总孔隙流体的84.43%~95.06%,可动水含量低。(4)研究区储层有效孔隙占总孔隙的54.99%,主要为毛管束缚孔,黏土束缚孔为无效孔隙;黏土含量越高,有效孔隙度越小。

柴达木盆地涩北强水侵气藏稳产关键技术与开发对策

涩北气田是国内规模最大的疏松砂岩强水侵气藏,受构造平缓、储层疏松、气层层数多且薄、气水关系复杂等因素影响,开发过程中遭遇气藏水侵严重、砂蚀砂埋和储量动用不均衡等技术挑战。为了保障涩北气田天然气产量,提高天然气采收率并保持长期稳产,开展了地质、气藏、工程技术等多学科一体化攻关研究,系统总结了气田地质特征,梳理了“十二五”以来气田稳产的关键技术,剖析了目前持续稳产面临的挑战,并对今后稳产进行了展望。研究结果表明:①系统梳理、总结了涩北气田地质特征和开发过程中面临的挑战,包括构造、储层、水侵等特征,以及出砂、储量动用不均衡等问题,明确了制约气田稳产难题;②通过持续长期攻关,形成了具有疏松砂岩边水气藏开发特色的砂体动静态精细描述与储量挖潜技术、开发指标监测与动态调控优化技术、水侵与砂患综合防控治理和地面集输净化与数字化等技术;③涩北气田持续稳产难度前所未有,需要以往经验技术为支撑,更需持续深化气藏认识、创新技术工艺以及加强综合应对实施,预计2023—2025年产气量有望保持在850×10 m3/a之上的持续稳产。结论认为,涩北气田稳产关键技术有效保障了气田长期稳产,其经验对其他老气田开发稳产具有借鉴意义,有助于保障国家能源安全。

涩北气田疏松砂岩气藏储集层堵塞机理及解堵技术应用

涩北气田是柴达木盆地天然气开发的主要区域,具有多层、极易出砂、边水气藏等特点。随着气田的深入开发,因水锁伤害、黏土矿物水化膨胀运移、入井流体增多等因素导致储集层堵塞的气井不断出现,严重影响气井产能。结合涩北气田疏松砂岩气藏储集层泥质含量高的特点及出水加剧的现状,通过模拟实验,确定了储集层堵塞的主要影响因素为黏土矿物含量。以保护储集层为出发点,考虑针对性及经济性优选解堵液,形成了适用于涩北气田疏松砂岩气藏的化学解堵技术。现场应用表明,该解堵技术具有施工快、有效率高和有效期长的特点,解堵效果及应用前景较好。

柴达木盆地涩北气田疏松砂岩气藏水气体积比及水侵预警

柴达木盆地涩北气田属于弱边水驱动的背斜型浅层疏松砂岩气田,采用衰竭式开采。根据水气体积比,其气藏生产过程可分为4个阶段,即低含水稳产阶段、初期水侵阶段、边水突破阶段和强水侵阶段。依照水气体积比变化,可以准确监测水侵的发生,水侵突破阶段可以作为预判边水大规模水侵的时间窗口,以调整开采方案,延长稳产期;高含水的强水侵阶段,生产周期较长,是带水开采提高采收率的重要阶段。

基于InSAR的涩北天然气田地表形变监测与开采特征反演

利用多颗SAR卫星数据,使用时序InSAR技术恢复涩北气田自1996年正式开发以来的地表形变时间序列。结果表明,涩北1号气田地表1996~2003年保持稳定,2003~2005年出现明显隆升,2005~2018年快速沉降。此外,本研究基于均匀弹性半空间模型反演涩北1号气田在2015~2018年天然气开采与地表形变之间的关系。研究表明,随着天然气开采量的增加,涩北气田地表沉降量也随之增加,而开采深度则先增加后稳定,并于2017年后稳定在2 300 m。本研究还计算InSAR反演的地下天然气储层在标准状态下的体积,结果显示,InSAR反演结果与实际统计数据差异极小,表明InSAR监测和反演结果具有可靠性。本文结果可为涩北气田的安全生产以及周边基础设施的健康运行提供重要的地表形变数据。

涩北气田多层合采出水原因及识别

为了获得经济的产能,很多气井都采用多层合采的方式进行生产。但对于多层合采边水气藏,生产中地层出水会引起气井产量大幅度下降,从而降低气井的生产能力;而多个生产小层合采则加大了对出水层位判断的难度。为此,通过一系列的技术手段,从多角度、多资料综合判断出水层位和出水原因尤为重要。根据柴达木盆地涩北一号气田的出水特征,充分利用生产资料、测井资料、地质资料,采用动态和静态资料有机结合的方法,总结出涩北一号气田产出水的水型主要是凝析水、边水、层间水、层内水、工作液返排水;提出了通过产出水矿化度、生产曲线、测井资料、固井资料、产气剖面、工艺措施、井与边水距离、邻井出水情况等8个因素综合分析以确定出水原因和出水层位的新方法。实践表明,该方法能够有效地判断出水层位和出水原因,为制订下一步的防水、控水措施提供依据。

涩北气田多层气藏储量动用程度分析

柴达木盆地涩北气田合计含气小层介于54～90层,是典型的多层气藏,生产动态资料系统分析表明层间储量动用程度存在较大差异。采用实验模拟、气藏工程和数值模拟等多种方法研究了储层非均质性、层间储量分布、气井出水等对储量动用程度的影响。结果表明:层间的非均质性是影响多层气藏储量动用程度的主要因素,渗透率级差越大,低渗层储量动用程度越差。对于该类气藏,可以通过合理划分合采层系、优化射孔和优化配产等策略提高多层气藏储量的动用程度。

疏松砂岩气藏开发管理的关键技术

疏松砂岩气藏属于全球范围内比较典型的一类难开采资源,具有岩性疏松、易出砂、易出水、产量递减快、储量动用程度不均衡等开发技术难题,可供借鉴的开发经验少。针对青海涩北气田的开发难点,在解析气田疏松砂岩气藏储层特殊渗流规律的基础上,通过对其开发现状、开发规律以及开发过程中遇到的各类问题的深入分析,探讨了开发管理疏松砂岩气藏的若干配套关键技术,包括生产动态实时分析技术、动态储量计算技术、疏松砂岩出水的水源分析技术、合理配产模式以及几种针对疏松砂岩气藏出水、出砂的提高单井产量的工艺技术,并运用气藏数值模拟来评价气藏开发过程中的不确定性因素及开发技术政策的合理性,从技术管理的层面上为提高疏松砂岩气藏的开发效益提供了理论依据和思路。

水源识别技术在涩北气田气井出水中的应用

出水是导致涩北气田气井产量不稳定、产量递减和天然气可采储量降低的主要因素,同时也加剧了气井的出砂。在进行水源定性分析的基础上,通过一系列的技术手段,将多种水源分析方法相结合,综合判断出水层位和出水原因。为此,建立了多因素水源识别技术模式,并运用理论模型定量计算出凝析水、层内可动水的产出特征,实现了量化界定,提高了涩北气田气井出水水源识别的准确程度,对制订涩北气田防水治水措施起到了积极作用。

高压充填防砂工艺在涩北气田的应用

青海柴达木盆地涩北气田属第四系地层,气层埋藏浅,胶结疏松,成岩性差,在开采过程中地层易出砂,涩北气田先后进行了4口井的机械防砂、8口井的化学防砂都没有成功,通过3口井的压裂充填防砂后,产气量明显提高,且没有出砂,说明压裂充填防砂在涩北气田有一定的适应性,为今后涩北气田防砂指明了方向。

涩北气田砾石充填防砂技术参数的求取

通过室内大型模拟试验研究,利用全尺寸井眼出砂模拟试验装置,开展了涩北气田疏松砂岩气藏进行不同防砂方式及不同防砂管参数下的防砂模拟试验,评价了不同防砂方式的优缺点及对该气田的适用性,并对砾石尺寸和充填厚度等参数对防砂效果的影响进行了模拟试验,为优选适合该气田的防砂方式以及优化设计高压充填参数提供了依据。

柴达木盆地涩北多层气藏合采物理模拟

为了研究气田存在的多层合采问题,更有效地分析各气层的产能特征和动态储量,通过将多个不同物性的岩心组"并联"组合,形成了多层合采模型,模拟分析了多层气藏合采时储层物性差异、压力差异、气井配产等现象对合采的影响,为研究多层合采的生产机理和动态提供了技术手段。实验研究表明层间物性差异越大,各小层在不同时期的产气贡献差异越大,并且这种差异随气井的配产增加而增大,其中相对高渗层早期产气贡献大,相对低渗层产气逐渐上升,其产气贡献主要体现在晚期;不同压力气层进行合采容易产生"高压层向低压层倒灌",对于因储层物性差异在生产中形成了层间压力差的多层合采气井,应避免关井而产生层间压力波动,从而造成储层破坏。

涩北气田气水分布及气水运动规律分析

气井出水是长期以来困扰涩北气田提高开发效果的主要问题之一。首先从宏观气水分布及气水运动规律的角度出发,分析了边水、层内水、层间水的形成机理和气井见水的3种基本模式;然后从微观角度,对疏松砂岩气藏的储层孔隙结构及岩石润湿性进行了研究,分析其对气藏原始气水分布的控制作用。结果表明,涩北气田储层纵向上砂、泥岩间互分布,对于孔隙结构较差、以细小孔隙为主、孔隙与喉道半径较小且分选性较差的储层,将导致气水分异作用减弱,从而形成较长的气水过渡带。对于涩北气田,构造位置是控制原始气水分布的决定性因素,毛细管压力是造成气水界面分布特征的关键因素,储层岩石的混合润湿性也是影响因素之一。

青海涩北气田出砂规律实验研究

涩北气田储层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩,埋深浅,成岩性差,胶结疏松,气藏开采时气井出砂严重,所出砂为细粉砂(粒径0.04～0.07mm),防砂难度较大。开展气井出砂规律和机理研究是形成涩北气田有效防砂技术、提高单井产能的主要基础工作,为此,设计了一套实验装置,模拟气层在开采过程中出砂量的变化以及影响出砂量的主要因素。通过实验研究,发现出砂量和储层渗透率、采气压差、气体流速以及出水量有明显指数正相关性,并利用数理统计方法建立了出砂量和上述4个参数之间的综合数学方程,利用该数学方程计算的出砂量与实验结果相比,较为一致,表明该数学模型具有相当高的精度,能指导气井开采中出砂量的计算以及为防砂技术措施的设计提供了基础数据。

疏松砂岩出砂机理与出砂临界压差计算方法

涩北气田由于成岩程度差、岩性疏松,在气田开采过程中极易出砂,并且伴随着地层出水导致出砂将逐渐加剧。合理的防砂策略是控制生产压差,实施主动防砂。从疏松砂岩储层岩石成分、出砂的力学与化学机理等角度出发,结合对岩石内聚力强度影响因素的实验数据分析,建立了新的气井出砂临界生产压差计算方法。新模型以常规理论解析模型为基础,根据实验数据的回归,引入随含水饱和度而变化的岩石强度计算模型。对比现场出砂压差实测数据,新方法的计算结果更为合理。

疏松砂岩气藏出砂机理研究

柴达木盆地东部的涩北气田为第四系浅层生物气田,其储层岩石成岩性差,疏松易散,开采时易出砂,影响生产。通过系列室内岩心实验,分析了涩北气田储层岩石的颗粒和孔隙结构特征、岩石力学性质,采用物理模拟方法研究了涩北气田的出砂机理及其影响因素,结果表明,岩石强度是决定储层是否出砂的决定性因素,岩石破坏时将大量出砂,而气田在控制压差生产条件下岩石未产生破坏时的出砂形式主要为微粒运移,孔隙越大,越容易产生微粒运移出砂。

气井凝胶堵水剂配方优化及性能评价

为改善涩北气田主力层系由于开发时间长而形成的高渗层出水低渗层产气的状况,利用正交静态试验,通过调整淀粉接枝体系的主剂和添加剂加量,对不同配方的成胶时间、成胶强度等性能进行了比较,优选出了适合涩北气田气井堵水用的淀粉接枝弱凝胶堵水剂。通过物理模拟试验对堵水剂在涩北气田储层条件下的注入特性和封堵效果进行了评价,结果表明,优选出的堵水剂配方成胶时间为8.2 h,成胶后静态屈服强度达到3.8kPa,另外该配方堵水剂对出水层具有选择性,具有高于20 MPa/m的封堵强度,并且不会封堵气层,表明该堵水剂对涩北气田具有良好的堵水增产效果。

涩北气田连续油管冲砂作业分析

涩北气田生产过程中极易出砂,要恢复气井正常生产,就要将砂冲出来,解放产层。由于地层压力低,常规冲砂方法容易使地层压漏,返排困难,对气层造成严重的污染,达不到提高产量的目的。在使用连续油管进行了10口井冲砂作业的基础上,通过对典型井的分析,认为冲砂作业成功的关键是合理控制冲砂排量、井口油压(回压)、泵液时间、泵液量、冲砂速度等,使井口油压、液柱压力、砂柱压力、气柱压力、油管与连续油管环空间的循环阻力之和小于井底地层压力,让产层中的天然气不断地流入井筒,达到减少地层污染的目的。实验结果对今后涩北气田进行大规模的连续油管冲砂作业具有指导作用。

涩北气田出砂影响因素的灰色关联分析

针对青海涩北气田的油藏特点和出砂现状,选择涩北岩心进行出砂实验,考察采气速度、渗透率、含水饱和度等出砂影响因素。利用灰色关联分析方法对涩北气田的出砂影响因素进行分析,得出各种影响因素与出砂的关联度。分析发现,含水上升与采气速度对涩北气田的出砂影响较大,应做好控水工作,并严格控制采气速度。通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系,可以有目的地创造良好的生产条件或采取措施(纤维复合防砂技术)来避免或减缓出砂,并对类似涩北气田气藏的合理开发提供指导与借鉴。