低滲砂巖氣藏氣井儲(chǔ)藏特征評(píng)價(jià)

王舒

研究的目標(biāo)和技術(shù)路線

研究的目標(biāo)。針對(duì)目前對(duì)特低滲氣藏滲流的研究中表現(xiàn)出來的一些問題，以氣井為研究對(duì)象，從特低滲氣藏的儲(chǔ)層特征及滲流機(jī)理出發(fā)，綜合運(yùn)用油氣藏地質(zhì)、油氣滲流理論、偏微分方程等方面的知識(shí)，研究出適合于特低滲氣藏的氣井產(chǎn)能公式。

技術(shù)路線。在全面調(diào)研目前國(guó)內(nèi)外對(duì)低滲，特低滲氣藏的研究情況的基礎(chǔ)上，建立適用于特低滲氣藏氣井產(chǎn)能分析的滲流數(shù)學(xué)模型。在得出了特低滲氣藏滲流數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，得到產(chǎn)能方程，得到特低滲氣藏產(chǎn)能分析方法。然后通過氣井的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，并得出對(duì)致密氣藏開發(fā)有指導(dǎo)性的結(jié)論和建議。

主要的研究成果。從氣藏地質(zhì)的角度分析了特低滲氣藏的成因、特低滲氣藏的儲(chǔ)層特征和特低滲氣藏的滲流機(jī)理；在常規(guī)氣藏的滲流機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過加入啟動(dòng)壓力梯度進(jìn)行修正，并且求解微分方程獲得適合特低滲氣藏氣井的產(chǎn)能公式；通過實(shí)例分析，得到考慮啟動(dòng)壓力的某單井的產(chǎn)能方程。并且和原來的不考慮啟動(dòng)壓力的方程相比，說明了其更合理可靠，更接近于真實(shí)生產(chǎn)情況。

特低滲氣藏的地質(zhì)特征

特低滲氣藏的成因。致密、低滲透氣藏與中高滲透氣藏相比，處于同一沉積環(huán)境（如湖盆）中，但致密、低滲透層有特殊的形成條件。先天的物質(zhì)條件是：近物源沉積的顆粒混雜、分選差；遠(yuǎn)物源沉積的顆粒細(xì)，泥質(zhì)含量高，礦物成熟度低。

特低滲氣藏的孔隙結(jié)構(gòu)特征。特低滲氣藏（致密氣藏）的孔隙結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出以下特征：隨著滲透率的降低，排驅(qū)壓力增加；隨著滲透率的降低，孔隙中值半徑降低，致密氣藏儲(chǔ)層的中值半徑為0.062m左右；隨著滲透率的降低，孔隙幾何參數(shù)G增加；隨著滲透率的降低，孔隙的分選性變差；隨著滲透率的降低，退汞效率降低；隨著滲透率的降低，最終驅(qū)油效率降低；隨著滲透率的降低，驅(qū)動(dòng)壓力增加。

影響致密氣藏滲透率的主要因素。致密氣藏的滲透率是界于0.1～0.01？0-3m2之間的，因此研究致密氣藏滲透率的影響因素是有意義的。文獻(xiàn)指出，致密氣藏滲透率的主要影響因素有：孔隙結(jié)構(gòu)、粘土礦物。

孔隙結(jié)構(gòu)影響。孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)致密氣藏滲透率的影響因素有：上浮巖石壓力對(duì)致密氣藏滲透率的影響受孔隙結(jié)構(gòu)的控制，部分飽和水對(duì)致密氣藏滲透率的影響受孔隙結(jié)構(gòu)的控制。

上覆巖石壓力影響。封閉圍壓的增加滲透率降低，這主要是由于在強(qiáng)力壓實(shí)和成巖過程中形成的復(fù)雜而曲折的結(jié)構(gòu)所造成的。對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行的薄片和電鏡分析表明，在孔隙間總是存在非常狹窄的切口裂縫。當(dāng)有效壓力很低時(shí)，小裂縫是流體的主要通路。然而，當(dāng)上覆巖石壓力增加時(shí)，這些扁平的裂縫極易閉合，因而造成了滲透率的降低。

部分飽和水影響。由于毛細(xì)管力的作用，水有聚捕于細(xì)小孔隙和裂縫中的特性，使傳遞的氣體無(wú)法通過這些通道，除非壓力梯度大到足以將水從孔道中軀替出去。某些用水力壓裂改善氣層的措施之所以無(wú)效，部分原因可能就是由于驅(qū)替水所需的氣體壓力梯度很大，當(dāng)壓裂液滲入地層一定范圍后，在裂縫兩側(cè)產(chǎn)生了一個(gè)氣體滲透率幾乎為零的小區(qū)域。

粘土礦物影響。粘土礦物的單個(gè)顆粒形態(tài)和它們的組合形態(tài)，均是廣泛變化的。這些特征影響著表面積和微孔隙度的相對(duì)豐度，從而影響著地層滲透率。有研究表明，高嶺石呈現(xiàn)一種密集的書本狀形態(tài)，并僅有一部分孔隙成組存在。大部分綠泥石顯示卡片盒狀排列，其表面積和微孔隙性都比高嶺石的高得多。混合層蒙脫石一伊利石普遍呈現(xiàn)卷曲碎片的蜂窩狀組合，并從邊緣突出短粗的凸起。它的表面積和微孔隙性界于蒙脫石與伊利石之間。

特低滲氣藏的滲流機(jī)理

滲流的一般特征。特低滲氣藏中氣體滲流具有與一般高、中滲透率地層中氣體達(dá)西滲流完全不同的滲流特征；在所研究的滲流速度范圍內(nèi)，低滲氣體滲流曲線是由非線性段和線性段連接而成的上凸曲線；滲流曲線表現(xiàn)了非達(dá)西流動(dòng)的特征，線性流動(dòng)段延長(zhǎng)線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)而與流量軸相交，存在一“擬起始流量”；由非線性段過渡到線性段具有一轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)，相應(yīng)于此點(diǎn)，存在臨界流量和臨界壓力（平方）梯度。

滲流機(jī)理。對(duì)于致密氣藏，在不含束縛水或束縛水飽和度較低時(shí)，氣體低速滲流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與液體低速滲流完全相反，表現(xiàn)為低速滲流時(shí)，滲流曲線是一條上凸型曲線。即當(dāng)壓力（平方）梯度小于臨界壓力（平方）梯度時(shí)，表現(xiàn)為曲線斜率遞減的非線性流動(dòng)；當(dāng)壓力（平方）梯度大于臨界壓力（平方）梯度時(shí)，表現(xiàn)為擬線性流動(dòng)。

特低滲氣藏氣井的產(chǎn)能特征

通過對(duì)某致密砂巖濕氣氣藏p139井的產(chǎn)能特征分析表明：

用本文提出的方法分析得出的產(chǎn)能方程比通過壓力校正得出的產(chǎn)能方程更適合實(shí)際生產(chǎn)情況，因而本文提出的方法分析特低滲氣藏的產(chǎn)能，具有更大的合理性和可靠性。

考慮啟動(dòng)壓力梯度后計(jì)算的無(wú)阻流量要比不考慮計(jì)算所得的無(wú)阻流量低，也就是說啟動(dòng)壓力梯度的存在減小了氣井的產(chǎn)能。

一般特低滲氣藏都含有束縛水，因此對(duì)絕大多數(shù)特低滲氣藏來說，啟動(dòng)壓力梯度對(duì)氣井產(chǎn)能所產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑脫效應(yīng)所產(chǎn)生的影響。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得出為低滲、特低滲砂巖氣藏存在啟動(dòng)壓力，只有井底流壓小于地層原始?jí)毫Φ揭欢ǔ潭龋胁庞袣怏w產(chǎn)出。

結(jié)論和建議

本文為特低滲氣藏氣井產(chǎn)能分析提供了形式簡(jiǎn)潔、科學(xué)、實(shí)用的公式和理論基礎(chǔ)，而且還為進(jìn)一步研究特低滲氣藏奠定了基礎(chǔ)，建議開展以下方面的研究：加強(qiáng)考慮更復(fù)雜的滲流條件下的特低滲氣藏產(chǎn)能特征的研究，使之研究結(jié)果更接近氣井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，為合理、高效地開發(fā)致密氣田服務(wù)；研究含水飽和度飽和度和滲透率對(duì)啟動(dòng)壓力梯度大小的影響，建立啟動(dòng)壓力梯度梯度和含水飽和度之間的曲線關(guān)系。