考虑应力敏感低渗气藏产能实验研究及应用.pdf

第 卷第 期 年 月 西安文理学院学报(自然科学版)()文章编号:()考虑应力敏感低渗气藏产能实验研究及应用曾 波刘 婷李绍鹏刘 松(.贵州昌鼎盛页岩气开发有限公司贵州 遵义 .贵州天然气管网有限责任公司贵阳.贵州能源产业研究院有限公司贵阳)摘 要:为理清低渗气藏产能变化规律及应力敏感对其的具体影响研究自制低渗气藏气井应力敏感实验装置实验分析了不同净覆盖压力条件下岩芯渗透率应力敏感表现并以某低渗气藏气井产能测试数据为例建立了考虑应力敏感的测试气井典型二项式产能方程并以此分析了 井的流入动态情况与不考虑应力敏感的产能预测进行了对比.结果表明净上覆盖压力降低应力敏感影响呈指数增加.因此对于低渗气藏必须考虑应力敏感对气藏产能带来的影响.关键词:低渗气藏应力敏感产能方程实验中图分类号:文献标志码:(.):.收稿日期:基金项目:贵州省科技计划项目作者简介:曾 波()男贵州遵义人贵州昌鼎盛页岩气开发有限公司工程师主要从事油气地质勘探开发研究.通讯作者:刘 婷()女四川隆昌人贵州天然气管网有限责任公司助理工程师主要从事油气勘探开发与油气储运研究.:截止 年底我国已探明低渗气藏地质储量.而其年产气为.二者分别占全国天然气总储量的 和总产量的.可见低渗气藏极具开发潜力将是我国天然气开发的主要领域.特殊的成藏模式、储层特性及复杂的渗流机理使低渗气藏相比常规气藏而言开发难度大、技术要求高.低渗气藏低渗且含水气藏开发中后期产水量增加.常规气藏的单相渗流模型已不适合低渗气藏开发.生产时间短、产量递减快、递减特征不清楚给低渗气藏产能建设带来风险产能接替带来难度.因此开展低渗气藏产能模型研究对科学合理开发低渗气藏具有重要意义.目前部分技术专家科研院所对低渗气藏开展相关技术研究但针对低渗气藏压裂气井的产能研究仍处于起步阶段其中:谭先红等首先采用高速非达西渗流判定准则和产能方程系数 理论计算然后回归得到修正的产能方程其计算的无阻流量与修正产能方程计算的基本一致.薛军等推导和建立了低渗气藏产能方程研究了滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感和水锁损害对气井产能的影响.曹朋亮等提出气藏水平井有效快速产能评价一点法将二项式产能方程可简化为层流方程.王羲等考虑气水两相渗流特征、气体滑脱效应、启动压力等非达西流动特征得到低渗气藏在气水两相渗流条件下多分支气井产能方程并求解.孟琦等利用新的拟压力建立了考虑启动压力、滑脱效应和应力敏感性的三项式产能方程并用实例证明新的三项式产能方程的准确性和确定三项式系数方法的有效性.王宇航等建立了气藏在考虑应力敏感性时的二项式产能方程对比分析了常压渗透率与覆压渗透率下的单井产能.姜瑞忠等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.何军等建立了新的低渗气藏气井产能预测模型推导了考虑启动压力梯度、应力敏感及滑脱效应的气井产能方程.王永胜等建立了产能方程的细化计算方式对低渗气藏气井产能规律进行了研究.孟令强通过生产数据建立多目标优化函数并通过生产历史拟合确定出低渗气井的产能方程、单井控制储量和净上覆盖压力.杨程博推导了含启动压力梯度和应力敏感的低渗气藏水平井产能修正方程.唐林等推导出了修正的低渗气藏水平井产能方程表明在低渗气藏开发中应采用基于岩石本体有效应力理论的关系式.李祖友等发现考虑应力敏感和不考虑应力敏感计算所得的净上覆盖压力、无阻流量很相近误差在 以内.梁斌等建立了考虑启动压力梯度的三项式非达西渗流方程.该方法可用于分析存在启动压力梯度的低渗气井产能由此确定单井合理产量.晏宁平考虑启动压力梯度、动边界特性、压裂裂缝的影响建立了外边界为无限大、圆形封闭、圆形定压情形下的水平井非稳态产量递减分析模型表明气层厚度、水平井段长度、裂缝半长、裂缝条数和裂缝导流能力是影响压裂水平井产能的主要因素.李庆远推导用拟压力形式表示不考虑天然裂缝和考虑天然裂缝影响通过对比不同产能模型的产气量证明方程的适用性.曾海琳考虑应力敏感、滑脱效应对水平井产能的影响建立致密砂岩产水气藏压裂水平井产能模型结合实际数据进行压裂水平井的参数优化及开发对策制定.张译丹基于 气藏地质特征从实验与理论两方面开展了水锁研究在此基础上形成了一套动态识别水锁的理论.综合上述文献分析可以发现目前影响低渗气藏产能方程的影响因素主要集中在启动压力梯度、应力敏感、滑脱效应等对气井产能的影响其中启动压力梯度和滑脱效应的影响研究较多.本文应用自制低渗气藏气井应力敏感实验装置开展了考虑应力敏感低渗气藏产能实验研究结合理论分析建立了考虑应力敏感的低渗气藏产能方程并在西北某低渗气藏开展了实际应用.低渗气藏实验研究低渗、特低渗气藏中的裂缝、微裂缝是决定气井产能的关键因素在净覆盖压力过大或净上覆盖压力递减的情况下可能导致气藏内的裂缝、微裂缝闭合降低有效渗透率产生应力伤害.因此必须在产能分析中考虑地层应力对低渗气藏产能的影响.低渗气藏气井应力敏感实验研究对于应力敏感的影响一般要求进行室内试验研究研究自制实验装置如图 所示.用到的实验装第 期曾波等.考虑应力敏感低渗气藏产能实验研究及应用图 自制低渗气藏气井应力敏感实验装置置包括:意大利 高压柱塞泵、岩芯夹持器、高压氮气瓶多个压力计、气相流量计压.岩芯置于如图所示高压容器内岩芯上部、下部分别通过如图所示支撑装置固定在高压容器内该支撑装置不仅起到支撑岩芯作用而且能够将岩芯所在高压容器分割成三个不同的压力空间.实验研究目的是得到岩芯围压与岩芯内部孔隙不同压差条件下岩芯渗透率的变化进而为完善低渗气藏气井考虑应力敏感产能方程提供实验支撑.实验流程如下:()高压柱塞泵提供岩芯在地层中承受的的压力即围压高压氮气瓶提供岩芯内部孔隙压力即内压岩芯底端所在高压容器与流量计、气囊连接压力为大气压.()实验中保持岩芯内部压力不变通过改变高压柱塞泵压力用于模拟气藏开采过程中净有效覆盖压力的变化实验分别模拟 、六组净有效覆盖压力条件下岩芯渗透率的变化.()实验过程中采用在线多流量计记录气体流量并依据达西渗流公式计算岩芯渗透率.表 不同净覆盖压力条件下岩芯渗透率应力敏感表净上覆盖压力/渗透率/井岩芯井岩芯井岩芯井岩芯井岩芯井岩芯.图 不同净覆盖压力条件下岩芯渗透率变化曲线西安文理学院学报(自然科学版)第 卷表 表示不同净覆盖压力条件下岩芯渗透率应力敏感表图 表示不同净覆盖压力条件下岩芯渗透率变化曲线是表 的图例形式.从图 可以看出随着图 实验装置净上覆盖压力的增加井井岩芯的渗透率逐渐下降且下降趋势均呈幂指数形式随着净覆盖压力的不断增加渗透率的净变化量收窄.如图 所示岩芯渗透率与净上覆盖压力的关系均符合指数关系且指数系数变化不大.实例计算分析.实际气井测试数据表 某低渗气藏气井产能测试数据统计井号层位单层储层厚度/累计储层厚度/渗透率/绝对无阻流量/(/)本溪/.本溪.本溪.本溪.本溪.本溪/.本溪/.本溪.本溪.本溪.图 测试气井无阻流量与 关系曲线.建立产能方程将某低渗气藏产能测试井的测井 值及与之对应的无阻流量(表)置于直角坐标上(见图)可以得到下列关系:.().()式中:无阻流量/地层系数测井解释值如果已知某井层的测井解释 值即可以按照方程(式)求的该井层的无阻流量同理也可求得气藏平均单井无阻流量.气井的二项式产能方程可表示为:()当井底压力为 个大气压时由式()可得:.()考虑 远大于.因此 .整理式()、()可得:()整理后得:第 期曾波等.考虑应力敏感低渗气藏产能实验研究及应用 ()()令:()则 ()因此式()可简写为:()()式中:单位换算系数而 与 值有关因此、值与 有关根据式()和式()可得:()()()其中 为修正等时试井结果确定的经验参数.将 与 的关系代入式()、()得到二项式方程系数、与地层系数的关系建立气藏的典型二项式产能方程预测未产能测试气井的产能.根据这种方法将式()代入式()、()、()并结合图 所示 井岩芯渗透率与净上覆盖压力的关系得到考虑应力敏感性的测试气井的典型二项式产能方程:.().().()图 表示考虑应力敏感的 井流入动态预测图 表示不考虑应力敏感和考虑应力敏感 井产能预测对比.可以明显看出应力敏感对低渗气藏产能方程存在较大影响且随着净上覆盖压力的降低影响逐渐增加因此对于低渗气藏 必须考虑应力敏感对气藏产能带来的影响.图 考虑应力敏感的 井流入动态预测图 不考虑应力敏感和考虑应力敏感 井产能预测对比 结论()自制低渗气藏气井应力敏感实验装置实验分析了净上覆盖压力与岩芯的渗透率呈幂指数形式变化且指数系数变化不大.()理论分析推导了低渗气藏气井基础产能方程该方程简洁可塑性较强方便后续添加启动压力梯度、应力敏感、滑脱效应及水锁效应等的影响在此基础上建立了考虑应力敏感的产能方程.()以西北某井低渗气藏产能测试数据为例应用本文的理论推导建立了考虑应力敏感性的典型二项式产能方程并用该方程重点分析了 井的流入动态预测分析情况并与不考虑应力敏感的产能预测进行了对比表明对于低渗气藏必须考虑应力敏感对气藏产能带来的影响.西安文理学院学报(自然科学版)第 卷参 考 文 献 谭先红梁斌王帅等.一种低渗储层凝析气藏气井产能评价方法研究.油气藏评价与开发():.薛军张茂林宋惠馨等.考虑多因素的低渗气藏产能计算方程.科学技术与工程():.曹朋亮杨小松张一果等.致密低渗气藏水平井新的产能评价“一点法”.油气井测试():.王羲.低渗气藏分支水平井气水两相产能影响因素分析.钻采工艺():.孟琦刘红兵万鹤等.低渗透气藏气井产能预测新方法.非常规油气():.孟琦黄炳光王怒涛等.低渗气藏三项式产能方程求解新方法.大庆石油地质与开发():.王宇航程时清符浩等.考虑应力敏感性的低渗透气藏气井产能分析.油气井测试():.姜瑞忠韩光伟汪洋等.低渗气藏特殊渗流机理及稳定产能预测方法.石油钻采工艺():.何军范子菲胡永乐等.考虑多因素影响的低渗气藏气井产能预测新方法.地质科技情报():.何军胡永乐何东博等.低渗致密气藏产能预测方法.断块油气田():.何军贾爱林胡永乐等.考虑启动压力梯度的新的低渗气藏指数式产能方程.石油天然气学报():.王永胜陈杜娟肖青波等.改进的考虑复合影响低渗气藏气井产能方程.天然气勘探与开发():.孟令强黄炳光孟琦等.利用生产数据确定低渗气藏单井合理产量.断块油气田():.孟令强黄炳光孟琦等.考虑变启动压降的低渗气藏压裂井产能分析.天然气勘探与开发():.杨程博郭建春杨建等.低渗气藏水平井二项式产能方程修正.西南石油大学学报(自然科学版)():.唐林郭肖苗彦平等.非达西渗流效应对低渗气藏水平井产能的影响.断块油气田():.李祖友杨筱璧.应力敏感对川西气田低渗气藏渗流的影响研究.中外能源():.梁斌张烈辉张金庆等.一个新的考虑启动压力梯度的三项式产能方程.油气井测试():.晏宁平.气藏压裂水平井渗流规律及应用研究.成都:西南石油大学.李庆远.考虑天然裂缝影响的火山岩气藏压裂水平井产能研究.大庆:东北石油大学.曾海琳.致密砂岩产水气藏压裂水平井产能评价.北京:中国石油大学.张译丹.水锁伤害对 低孔低渗气藏产能影响研究.成都:西南石油大学.李元生李相方藤赛男等.低渗气藏产水气井一点法产能试井研究.科学技术与工程():.熊健于路均郭平.非线性渗流低渗气藏压裂井的产能方程.天然气与石油():.朱泽正.致密砂岩气藏层内可动水对气井产能的影响.成都:西南石油大学.冯诚沉.低渗气藏气井产能及稳产能力研究.成都:西南石油大学.责任编辑 仲 圆第 期曾波等.考虑应力敏感低渗气藏产能实验研究及应用