裂缝应力敏感性对异常高压低渗透气藏气井产能的影响

第 17 卷 第 2 期 向祖平等 :裂缝应力敏感性对异常高压低渗透气藏气井产能的影响
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程度达 37. 60 % ;而考虑裂缝应力敏感性时 ,气井稳 产期为 62 个月 ,稳产期末采出程度为 33. 24 %。等 稳产期预测且考虑裂缝应力敏感性时 ,气井的产量 降低了 5. 67 % ,降低幅度较小 ,且稳产期末采出程 度和单位压降采气量也仅有小幅变化 。因此 ,裂缝 渗透率应力敏感性对气井稳产能力的影响较小 。这 主要是由于气井压裂后裂缝渗透率比地层渗透率高 得多 ,尽管实验数据表明裂缝渗透率的应力敏感程 度属于强范畴 ,但是裂缝渗透率随压力下降后仍能 保持高于地层渗透率数倍 ,因此 ,裂缝渗透率应力敏 感性对气井产能影响不大 ,影响气井产能的主要因 素还是远井地层向井筒供气的能力 。 ③裂缝应力敏 感性的影响主要表现为气井所需生产压差的明显增 大 。等产量预测时稳产期末考虑应力敏感性所需生 产压差比未考虑时高261. 1 % ;而等稳产期预测时
为了应用应力敏感性曲线来计算不同压力下的
渗透率 ,令
K ( pg ) = KM ( pg ) Ki
(2)
式中 : KM 为随地层压力变化的渗透率乘子 ; Ki
为原始地层渗透率 μ, m2 。
为了求解式 (1) 中的 pgf , pwf , pgm , pwm , Sgf , Swf ,
Sgm 和 Swm 8 个基本变量 ,还须 6 个辅助关系式 ,即
摘要 :异常高压低渗透致密气藏由于其自身的地质特征 ,大多需进行压裂后才能投产 。而在衰竭式开发过程中 ,裂
缝表现出很强的应力敏感性 ,会明显影响气藏的开发效果 。为此 ,在渗流力学基础上 ,建立了考虑裂缝应力敏感性
的三维气 、水两相流双重介质数值模型 ,并编写了相应的数值模拟软件 。结果表明 ,裂缝应力敏感性对气井产能具
模 拟 条 件
配产产量/ (104 m3 ·d - 1)
稳产期/ 采出程度 , 地层压力/ 井底流压/
月
%
M Pa
M Pa
不考虑应力敏感性
3. 00
70
37. 599
2. 375
2. 0
等产量考虑裂缝应力敏感性
3. 00
6233. 2ຫໍສະໝຸດ 43. 3542. 0
等稳产期考虑裂缝应力敏感性
2. 83
为时间步 ;V b 为网格块体积 ,cm3 ; A 为网格间流动
的截面积 ,cm2 ; L 为网格间流动的距离 ,cm 。
3 裂缝应力敏感性对气井产能影响及 实例计算
在新建数学模型基础上 ,编制了考虑应力敏感 性的双重介质单井数值模拟软件 ,模拟计算了马井 气田 J P2 气藏气井在裂缝应力敏感性情况下的生产 动态 ,并研究了裂缝应力敏感性对气井产能的影响 。 所采用的地质模型为 J P2 气藏的单井模型 ,模拟参 数包括 :气藏埋藏深度为 1 500m ,网格步长为 10m , 地层厚度为 60m ,有效厚度为 20m ,孔隙度为 8 % , 基质 渗 透 率 为 0. 25 ×10 - 3μm2 , 含 气 饱 和 度 为 53 %。统计 J P2 气藏的裂缝导流能力为 27 ×10 - 3 ～ 650 ×10 - 3μm2 ·m ,平均为 250 ×10 - 3μm2 ·m ; 裂 缝半长为 29～196m ,平均为 50m ;根据网格步长折 算理论模型的裂缝等效渗透率为 25 ×10 - 3μm2 。
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油 气 地 质 与 采 收 率 2010 年 3 月
2 考虑应力敏感性的双重介质非线性 渗流数值模型
在渗流力学基础上 ,从推广的达西定律和黑油 模型出发 ,建立的三维气 、水两相流考虑应力敏感性 的双重介质非线性渗流数学模型[529] 为
Δ
4 结论
建立了考虑裂缝应力敏感性的异常高压低渗透 气藏的双重介质单井数值计算模型 ,并编制了考虑 应力敏感性的双重介质单井数值模拟软件 。模拟结 果表明 ,裂缝应力敏感性对气井产能具有一定影响 , 并导致气井所需生产压差明显增大 ,但对气井的稳 产能力影响较小 。异常高压低渗透气藏由于原始地 层压力较高 ,有效应力变化大且有效应力变化的下 限值低 ,其导致储层岩石具有更强的应力敏感性 。 因此 ,在进行异常高压低渗透气藏压裂气井的生产 动态预测时应充分考虑裂缝应力敏感性的影响 ,以 使编制的开发方案能更加准确地指导该类气藏的开 发。
图 1 马井气田 J P2 气藏裂缝应力敏感性曲线
收稿日期 :2009212224 ;改回日期 :2010201221 。 作者简介 :向祖平 ,男 ,在站博士后 ,主要从事油气藏工程及数值模拟研究 。联系电话 : (028) 83355281 , E2mail :zuping @163. com 。 基金项目 :中国石油科技创新基金“含 CO2高含硫气藏硫沉积预测模型及应用研究”(2008D25006202209) 和中国石油天然气集团公司中青 年创新基金项目“注 N2开发有水气藏中基于分形理论的气水两相微观渗流机理及其应用研究”(07 E1016)
+
n+1 l ,mf
=
ΔV bt
<S gl
n+1
-
Bl
<S gl n
Bl
f
Δ Δ< τ T - = n+1 lm
n+1 lm
n+1 l , mf
(9)
其中
ΔV bt
<S gl
n+1
-
Bl
<S gl n
Bl
m
Tl
=
aA KM Ki Krl
L B lμl
(10)
式中 : T 为网格间的传导率 ,cm3 / ( s ·M Pa) ; n
稳产期末生产压差也高 249. 3 %。这主要是因为裂 缝是沟通地层与井筒的通道 ,裂缝渗透率下降导致 气体流向井筒的阻力增大 ,若要保持一定的稳产量 , 只有降低井底流压 ,放大生产压差 。
图 3 不同裂缝应力敏感性情况下的产气量和 生产压差预测曲线
表 1 不同应力敏感性情况下的稳产期末生产指标预测结果
有一定影响 ,并导致气井所需生产压差明显增大 ,但对气井的稳产能力影响较小 。而异常高压气藏由于原始地层
压力高 ,有效应力变化范围大且变化的下限低 ,导致储层岩石具有更强的应力敏感性 ,因此 ,在进行异常高压低渗
透气藏压裂气井的生产动态预测时 ,应充分考虑裂缝应力敏感性的影响 ,以使编制的开发方案能更加准确地指导
藏衰竭式开发过程中 ,由于地层压力下降导致有效 应力增加 ,从而使得岩石的相关物性特征发生变化 , 压裂裂缝也会因此产生极强的应力敏感性 。由有效 应力 、上覆压力和地层流体压力的关系可知 ,异常高 压使储层岩石的原始有效应力降低 ,且增大了气藏 开发过程中有效应力的变化范围 ,特别是使得有效 应力变化的下限降低 ,这将导致储层岩石变形更加 敏感 。
参考文献 :
权 ,李汝勇 ,译. 北京 :石油工业出版社 ,2003. [ 2 ] 寇根 ,王厉强 ,李彦 ,等. 储层应力敏感性动态变化对低渗透油
藏产能的影响[J ] . 油气地质与采收率 ,2007 ,14 (3) :1012104. [ 3 ] 吴凡 ,孙黎娟 ,管菲. 低渗透油气藏应力敏感性评价实验新方法
第 17 卷 第 2 期 油 气 地 质 与 采 收 率 Vol. 17 , No . 2 2010 年 3 月 Pet roleum Geolo gy and Recovery Efficiency Mar. 2010
Swf + S gf = 1
(3)
Swm + Sgm = 1
(4)
pcgw ,f = pgf - pwf = f ( Swf )
(5)
pcgw ,m = pgm - pwm = f ( Swm )
(6)
KM ( pg ) f =
K ( pg ) Ki
f
= f ( pgf )
(7)
KM ( pg )
该类气藏的开发 。
关键词 :裂缝应力敏感性 ;异常高压 ;低渗透气藏 ;气井产能 ;单井模拟
中图分类号 : TE358. 3
文献标识码 :A
文章编号 :100929603 (2010) 0220095203
目前 ,在中国西部发现了大量的异常高压低渗 透气藏 ,如四川的磨溪气田嘉二气藏和马井气田蓬 莱镇气藏等 ,由于这类气藏的储层物性差 ,气井都必 须进行压裂后才能投产 ,因此 ,其渗流特征不同于一 般的常规气藏 。由于异常高压气藏的地层压力系数 和原始地层压力均较高 ,在衰竭式开采过程中 ,随着 气藏压力的下降 ,其岩石骨架承受的有效应力会大 幅度增加 ,致使岩石发生显著的弹塑性形变 ,岩石渗 透率 、孔隙度和岩石压缩系数等物性参数减小 ,这种 性质即为储层的应力敏感性 。实验数据表明 ,压裂 裂缝在开采过程中具有更强的应力敏感性 ,且会明 显影响气藏最终的开发效果[124] 。因此 ,研究该类气 藏开发过程中裂缝应力敏感性的影响具有非常重要 的意义 。
为了利用裂缝应力敏感性实验数据 ,将渗透率 随有效应力的变化曲线转换为随地层压力的变化曲 线 ,并用原始地层压力下的渗透率来进行无因次化 (图 2) 。
图 2 马井气田 J P2 气藏裂缝渗透率随地层 压力的变化曲线
将模拟参数值输入气藏数值模拟模型进行计 算 ,预测期为 10a ,对比预测期产气量和生产压差曲 线 (图 3) 和各项生产指标 (表 1) 可知 : ①考虑裂缝应 力敏感性比不考虑时的生产状况差 。无论是等产量 预测还是等稳产期预测 ,考虑裂缝应力敏感性时的 产量和压力等各项生产指标均明显变差 。 ②裂缝应 力敏感性对气井产能具有一定影响 。等产量不考虑 应力敏感性时 ,气井能稳产 70 个月 ,稳产期末采出
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