致密低滲透氣藏氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)新方法

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第29卷第6期天然氣工業(yè)致密低滲透氣藏氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)新方法*楊小松嚴(yán)謹(jǐn)鄭榮臣穆林中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院楊小松等．致密低滲透氣藏氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)新方法．天然氣工業(yè)，2009，29(6)：77—79．摘要具有啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感特征的致密低滲透氣藏氣井產(chǎn)能的預(yù)測(cè)與生產(chǎn)壓差的確定，對(duì)氣井的生產(chǎn)能力評(píng)估、合理工作制度的制訂具有重要意義，目前還沒(méi)有能同時(shí)考慮啟動(dòng)壓力梯度、應(yīng)力敏感、非達(dá)西流動(dòng)的產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法。在建立同時(shí)考慮啟動(dòng)壓力梯度、應(yīng)力敏感、非達(dá)西流動(dòng)的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型基礎(chǔ)上，分析了具用這類特征的致

2、密低滲透氣藏中穩(wěn)態(tài)壓力分布、滲透率分布和氣井IPR曲線特征，計(jì)算了氣井合理生產(chǎn)壓差。研究結(jié)果表明：①要達(dá)到相同的產(chǎn)量，對(duì)存在啟動(dòng)壓力梯度、應(yīng)力敏感效應(yīng)的氣藏而言就需要具有更大的壓差來(lái)生產(chǎn)；②應(yīng)力敏感效應(yīng)越強(qiáng)，氣井生產(chǎn)壓差就應(yīng)越小。關(guān)鍵詞致密砂巖氣井生產(chǎn)能力啟動(dòng)壓力應(yīng)力教學(xué)模型DOI：10．3787／j．issn．1000．0976．2009．06．022O引言致密低滲透氣藏普遍具有低孔、低滲、束縛水飽和度高的特點(diǎn)，由于細(xì)小孔隙喉道處水化膜的封堵作用，氣體滲流往往具有啟動(dòng)壓力梯度特征，作用于氣體兩端的

3、壓力梯度要大于啟動(dòng)壓力梯度才能流動(dòng)[J3；同時(shí)許多致密低滲透氣藏具有“應(yīng)力敏感”特征c2]。致密低滲透儲(chǔ)層巖心氣體低速滲流實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1，在氣體流速和壓力平方梯度的關(guān)系圖上，線性段為達(dá)西滲流段，非線性段不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，和z軸的交點(diǎn)即為啟動(dòng)壓力梯度，儲(chǔ)層含水飽和度越高，啟動(dòng)壓力梯度作用才明顯。致密低滲透氣藏儲(chǔ)層滲透率隨有效應(yīng)力的變化如圖2?？梢钥闯鲈诮祪?nèi)壓過(guò)程中，滲透率隨有效應(yīng)力的增大而減小，在儲(chǔ)層壓圖1氣體流速和壓力平方梯度的關(guān)系圖力恢復(fù)的過(guò)程，由于儲(chǔ)層發(fā)生了部分塑性變形，滲透率并不能恢復(fù)到初值。對(duì)

4、于致密低滲透氣藏而言，應(yīng)同時(shí)考慮啟動(dòng)壓力梯度、應(yīng)力敏感、非達(dá)西流動(dòng)3種因素對(duì)氣井產(chǎn)能的影響，筆者為此建立了同時(shí)考慮這些因素的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能模型。圖2滲透率隨有效應(yīng)力的變化圖l數(shù)學(xué)模型1．1假設(shè)條件首先考慮氣體滲流為穩(wěn)態(tài)、單相等溫滲流；其次考慮啟動(dòng)壓力梯度、儲(chǔ)層變形和非達(dá)西流動(dòng)的影響。1．2數(shù)學(xué)模型氣井的產(chǎn)量為Q。，氣體的黏度為口，氣體的偏差系數(shù)為Z，啟動(dòng)壓力梯度為A，結(jié)合氣井的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能方程c引，同時(shí)考慮啟動(dòng)壓力梯度，有*本文為中國(guó)石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“大牛地氣田致密低滲透氣藏開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號(hào)：P040

5、87)的部分內(nèi)容。作者簡(jiǎn)介：楊小松，1976年生，工程師，博士；主要從事氣藏工程方面的研究工作，發(fā)表論文10余篇。地址：(100083)jt京市海淀區(qū)學(xué)院路31號(hào)。電話：13436368635。E-mail：yangxs@pepris．corn·77·萬(wàn)方數(shù)據(jù)天然氣工業(yè)2009年6月?tīng)t戶毒一墮≮產(chǎn)l唼+壟墼旦∑鼉吾巡(專一丟r／1+Acre—r，)^。、rw。(1)式中：戶。為恒壓邊界處的壓力，MPa；P，為井底流壓，MPa；以為氣體相對(duì)密度；T為儲(chǔ)層溫度，K；K。為原始應(yīng)力狀態(tài)下的滲透率，10～弘

6、m2；r。為井筒半徑，rrl；re為泄氣半徑，m。地層中某一地層半徑，處的壓力P的方程為：爐斛塑≮產(chǎn)ln乏+呈二里蘭曼二莖—!；；掣(；：——號(hào)j／1+A(，-一，．。)^。、，．wr(2)式中：盧為紊流系數(shù)，盧=7．644×1010／K“5。當(dāng)同時(shí)考慮儲(chǔ)層變形、啟動(dòng)壓力梯度和非達(dá)西流動(dòng)時(shí)，根據(jù)滲流力學(xué)中單相流體的平面徑向滲流理論，首先將儲(chǔ)層簡(jiǎn)化為由以井眼為中心的九個(gè)同心圓環(huán)組成。井壁處的半徑即井眼半徑為r。(，．，)，外半徑為厶+I(^)，中間依次為r2，r。，?，^，?，厶對(duì)應(yīng)點(diǎn)的壓力為P，(或

7、P。)，pz，Pa，?，戶i，?，P。，P。+。(或P。)，每個(gè)網(wǎng)格塊中心的滲透率分別為K-，K2，K。，?，Ki，．．．，K。一l，K。，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行推導(dǎo)。當(dāng)考慮第一個(gè)網(wǎng)格塊的滲流時(shí)，有薩艫羆酶t唔+坐等筍(寺一丟hcri：--rlhr／，K”2＼lr2?、(3)當(dāng)考慮第i個(gè)網(wǎng)格塊的滲流時(shí)，有幽叫=籌褊ln等+坐墮K筍h2(號(hào)一擊)州嘶1，?j＼r。r^l／?”??。(4)對(duì)于第i+1個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，將前i個(gè)方程疊加，可得到i+1個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的壓力計(jì)算式：幽咄+糕騫[掣]+坐型罌宴[(上一熹)俐1hr

8、iri+]+2臺(tái)L＼，J”～-】。A(r件l—r。)(5)將i=3，4，?，以分別代人式(5)中，可以得到n·7R·一2個(gè)類似的方程，并將這咒一2個(gè)方程和式(3)和式(4)一起疊加，便可以得到考慮儲(chǔ)層變形和啟動(dòng)壓力梯度、非達(dá)西流動(dòng)的氣井產(chǎn)能方程：詹p§』774?．6h臺(tái)[(In等)／Ki]+坐塑簿h騫[(丟一擊)俐]+2魯L＼rIr件l／”。．J‘A(，．。——r，)(6)通過(guò)巖心應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)巖石滲透率與有效應(yīng)力滿足指數(shù)關(guān)系，每一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)i的滲透率可表征為有效