CN112257349B - 一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于气藏工程技术领域,具体涉及一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法。
背景技术
致密砂岩含水气藏在天然气储量中占举足轻重的地位,含水气藏规模效益开发面临着较大技术挑战,准确计算致密砂岩含水气藏气井产能对产水气井长期稳产及气井的精细化管理具有十分重要的意义。目前针对致密砂岩含水气藏气井产能评价方法的相关技术包括致密砂含水气藏渗流机理实验及理论模型研究、致密砂岩气藏低速非线性流产能公式等。
目前常用的评价方法存在着较大的问题,渗流机理实验技术存在的主要问题是真实岩心薄片的可视化实验揭示了气水驱替过程中的气水分布变化规律,尽管也测量了样品的渗透率,但二维岩石薄片无法得到不同含水饱和度对有效渗透率的影响规律,此外,可视化模型中的玻璃隔板润湿性与实际地层岩石不同,而致密储层的孔道润湿性对渗流规律影响非常显著;CT扫描数字岩心技术的成本昂贵,受扫描精度与分辨率的限制,对致密储层岩石的孔道结构模拟功能具有较大局限性;根据高精度岩心测试建立了启动压力梯度与岩心绝对渗透率、含水饱和度的幂函数型经验公式,但与国际上公认的启动压力梯度是流度的指数型函数不符。对于低速非线性渗流理论产能公式存在的问题,多数研究只局限于在数学模型中附加一项启动压力梯度,并通过系数项考虑应力敏感和滑脱效应,但并未从影响非线性渗流特征的角度来考虑可动水对地层流动能力的影响规律;部分较为复杂的理论模型可以考虑微孔道内边界层对渗流规律的影响,并可以考虑应力敏感、滑脱效应、启动压力梯度和可动水饱和度等对渗流规律的影响,但模型所需参数常常难以获取齐全,且求解困难。
可动水的存在加剧了致密砂岩气藏储层岩石的非线性渗流特征,显著降低了岩石的流动能力,对气井产能、稳产能力、气砂体采收率等均将造成较大影响。科学、合理地评价有水致密砂岩气藏气井产能及地层出水对气井产能的影响程度,将有利于气井配产和气田开发策略的优化。
发明内容
本发明的目的是提供一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,克服现有技术中存在的上述技术问题。
为此,本发明提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,包括以下步骤:
步骤1)得到气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式;
步骤2)令可动水饱和度Swm为0,根据气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式,得到气井产能qsc0;
步骤3)计算各可动水饱和度Swm对应的气井产能qsc,通过qsc/qsc0得到产能保持率;
步骤4)得到可动水饱和度Swm与产能保持率的曲线图;
步骤5)当可动水饱和度Swm大于15%且产能保持率小于0.2时,则判断该气藏气井无开发价值。
步骤1)得到气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式的具体过程如下:
(1)根据岩心气水流动试验数据,得到岩石的气相有效渗透率kg与可动水饱和度Swm、绝对渗透率k∞的关系式;
(3)建立流动边界re随井底流压pw的变化关系式;
步骤(1)是结合岩心不同可动水饱和度条件下的岩石的气相有效渗透率kg,回归建立不同绝对渗透率k∞和可动水饱和度Swm下的有效渗透率经验公式:
kg=k∞·krg(Swm)
式中,k∞为岩石绝对渗透率,mD;krg(Swm)为可动水饱和度Swm与渗透率保持率krg的关系式。
步骤(3)是基于径向流地层压力分布与启动压力梯度,合气井生产压差、渗流特征及流体参数,建立流动边界re随井底流压pw的变化关系式;
步骤(3)气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式如下:
式中,qsc为气井产量,m3/d;kg为储层岩石的气相有效渗透率,mD;h为储层有效厚度,m;pi为地层静压,MPa;pw为井底流压,MPa;T为地层温度,K;为地层流体综合粘度,cP;为平均地层天然气偏心因子;re为气井流动边界,m;rw为气井井眼半径,m;s为表皮系数;Swm为地层可动水饱和度。
当地层压力梯度gri不超过启动压力梯度λ时,对应的距离rb即为该井底压力对应的流动边界re:
式中,rb为气井流动边界的径向距离,m;gri为地层压力梯度,m;λ为启动压力梯度,m。
本发明的有益效果是:
本发明提供的这种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,通过考虑储层内可动水的气相有效渗透率kg、地层流体综合粘度及流动边界re三个影响因素,建立致密砂岩含水气藏气井产能计算公式,可以准确计算气井产能。
本发明通过室内试验与实际应用相结合,建立试验岩心和区块存在地层可动水时的有效渗透率经验公式,扩大了致密砂岩含水气藏室内岩心实验数据的再利用,科学、合理地评价了该类气藏的气井产能及其影响因素和变化规律,有助于合理配产及制定致密砂岩含水气藏的合理开发技术政策。
本发明可以快速评价不同储层条件下存在地层可动水对产能的影响程度。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例中51井2-1/125岩心可动水饱和度与渗透率保持率的关系曲线图;
图2是本发明实施例中x73井3-17/44岩心可动水饱和度与渗透率保持率的关系曲线图;
图3是本发明实施例中x29井2-5/133岩心可动水饱和度与渗透率保持率的关系曲线图;
图4是本发明实施例中x124井5-13/47岩心可动水饱和度与渗透率保持率的关系曲线图;
图5是可动水饱和度与产能保持率的影响曲线图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。
除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1:
本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,包括以下步骤:
步骤1)得到气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式;
步骤2)令可动水饱和度Swm为0,根据气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式,得到气井产能qsc0;
步骤3)计算各可动水饱和度Swm对应的气井产能qsc,通过qsc/qsc0得到产能保持率;
步骤4)得到可动水饱和度Swm与产能保持率的曲线图;
步骤5)当可动水饱和度Swm大于15%且产能保持率小于0.2时,则判断该气藏气井无开发价值。
本发明通过研究动水饱和度对产能保持率的影响,有助于合理配产及制定致密砂岩含水气藏的合理开发技术政策。
实施例2:
在实施例1的基础上,本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,步骤1)所述的气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式是考虑储层内可动水的气相有效渗透率kg、地层流体综合粘度及流动边界re三个影响因素得到的。
本实施例建立了考虑储层内可动水的气相有效渗透率kg、地层流体综合粘度及流动边界re三个影响因素下致密砂岩含水气藏气井产能计算公式,有效解决了现有的气井产能评价方法复杂且计算不准确的问题,可以达到快速计算致密砂岩含水气藏气井产能的目的。
实施例3:
在实施例1或2的基础上,本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,步骤1)得到气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式的具体过程如下:
(1)根据岩心气水流动试验数据,得到岩石的气相有效渗透率kg与可动水饱和度Swm、绝对渗透率k∞的关系式;
(3)建立流动边界re随井底流压pw的变化关系式;
本实施例将室内试验与实际应用相结合,扩大了致密砂岩含水气藏室内岩心实验数据的再利用,建立试验岩心和区块存在地层可动水时的有效渗透率经验公式,科学、合理地评价了该类气藏的气井产能及其影响因素和变化规律。气井产能方程考虑可动水、流动边界等非线性影响因素,计算结果更准确。
实施例4:
在实施例3的基础上,本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,步骤(1)是结合岩心不同可动水饱和度条件下的岩石的气相有效渗透率kg,回归建立不同绝对渗透率k∞和可动水饱和度Swm下的有效渗透率经验公式:
kg=k∞·krg(Swm)
式中,k∞为岩石绝对渗透率,mD;krg(Swm)为可动水饱和度Swm与渗透率保持率krg的关系式。
对于致密含水气藏,孔道网络空间内具有一定的初始可动水,气相渗透率受可动水饱和度的影响显著,结合岩心不同可动水饱和度条件下的有效渗透率、启动压力梯度测试数据,回归建立不同绝对渗透率和可动水饱和度下的有效渗透率经验公式。
实施例5:
对于致密含水气藏,地层流体包括天然气和地层可动水,尽管可动水的饱和度非常低,但由于水的粘度远远高于天然气,气水两相流的视粘度将显著受到可动水存在的影响。因此对于致密含水气藏,地层流体的平均粘度应取地层平均压力下天然气的粘度与地层水粘度的饱和度加权:
实施例6:
在实施例3的基础上,本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,步骤(3)是基于径向流地层压力分布与启动压力梯度,合气井生产压差、渗流特征及流体参数,建立流动边界re随井底流压pw的变化关系式;
致密含水气藏存在显著的启动压力效应,各生产压差均对应一个流动边界,气井的流动边界即是气井的实际控制半径,生产压差和地层流动能力是气井控制半径的主控因素,结合气井生产压差、渗流特征及流体参数,建立流动边界随井底流压的变化关系式。
实施例7:
在实施例3的基础上,本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,步骤(3)气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式如下:
式中,qsc为气井产量,m3/d;kg为储层岩石的气相有效渗透率,mD;h为储层有效厚度,m;pi为地层静压,MPa;pw为井底流压,MPa;T为地层温度,K;为地层流体综合粘度,cP;为平均地层天然气偏心因子;re为气井流动边界,m;rw为气井井眼半径,m;s为表皮系数;Swm为地层可动水饱和度。
对于致密含水气藏,必须考虑可动水对气相渗透率、地层流体综合粘度以及气井控制范围的影响,基于以上影响因素评价,建立致密含水气藏气井产能公式。
krg(Swm)为可动水饱和度Swm与渗透率保持率krg的关系式,透率保持率为气相有效渗透率kg/岩石绝对渗透率k∞的比值。
实施例8:
在实施例1或2或3或4或5或6或7的基础上,本实施例提供了一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,具体包含以下几个步骤:
步骤一、结合岩心气水流动试验数据,建立有效渗透率经验公式
对于致密含水气藏,孔道网络空间内具有一定的初始可动水,气相渗透率受可动水饱和度的影响显著,结合岩心不同可动水饱和度条件下的有效渗透率、启动压力梯度测试数据,回归建立不同绝对渗透率和可动水饱和度下的有效渗透率经验公式:
kg=k∞·krg(Swm)
步骤二、建立地层条件下地层流体粘度
对于致密含水气藏,地层流体包括天然气和地层可动水,尽管可动水的饱和度非常低,但由于水的粘度远远高于天然气,气水两相流的视粘度将显著受到可动水存在的影响。因此对于致密含水气藏,地层流体的平均粘度应取地层平均压力下天然气的粘度与地层水粘度的饱和度加权:
步骤三、基于径向流地层压力分布与启动压力梯度,计算各井底流压下的流动边界
致密含水气藏存在显著的启动压力效应,各生产压差均对应一个流动边界,气井的流动边界即是气井的实际控制半径,生产压差和地层流动能力是气井控制半径的主控因素,结合气井生产压差、渗流特征及流体参数,建立流动边界随井底流压的变化关系式:
步骤四、建立致密砂岩含水气藏气井产能计算公式
对于致密含水气藏,必须考虑可动水对气相渗透率、地层流体综合粘度以及气井控制范围的影响,基于以上影响因素评价,建立致密含水气藏气井产能公式。
式中:qsc为气井产量,m3/d;kg为储层岩石的气相有效渗透率,mD;h为储层有效厚度,m;pi为地层静压,MPa;pw为井底流压,MPa;T为地层温度,K;为地层流体综合粘度,cP;为平均地层天然气偏心因子;re为气井流动边界,m;rw为气井井眼半径,m;s为表皮系数;Swm为地层可动水饱和度;为地层平均压力下天然气的粘度,cP;μw为地层水粘度,cP。
其中,步骤三中流动边界的计算原理如下:
生产压降将在地层内产生一个由近及远的压降漏斗,压降漏斗范围内,各处的地层压力与径向距离的对数成正比,即:
式中:pe为井控范围边界处的地层压力,MPa;p为任意径向距离r处的地层压力,MPa;r为任意径向距离,m。
计算各个径向距离的地层压力:pri,i=0,1,2,...,n,其中:
pr0=pw,prn=pe
计算各个径向距离的地层压力梯度:gri,i=1,2,...,n,其中:
gri=(pri-pri-1)/(ri-ri-1)
沿径向距离由近及远,当地层压力梯度不超过启动压力梯度时,对应的距离即为该井底压力对应的流动边界:
式中:rb为气井流动边界的径向距离,m;gri为地层压力梯度,m。
井控范围re内的储量为单井地质储量,当前井底压力下的实际地层流动范围rb内的储量为单井可采储量(假设当前井底压力高于废弃井底压力),以此估算气井采收率。此时,流动边界re取值为rb。
实施例9:
本实施例以某致密砂岩含水气藏中一区块为例,对本发明作进一步详细说明。
1、收集该区块试验数据,建立该区有效渗透率经验公式
分别选取了51井2-1/125岩心、x73井3-17/44岩心、x29井2-5/133岩心和x124井5-13/47岩心这四块岩心,有效渗透率实验数据见表1。
表1有效渗透率实验数据
根据4块岩样在不同含水饱和度的有效渗透率测试数据,回归含水饱和度与渗透率保持率(气相有效渗透率/岩石绝对渗透率)的经验公式,分别如图1、图2、图3和图4所示。
根据该区块4块岩样在不同含水饱和度下的有效渗透率测试数据,回归有效渗透率的经验公式,得到在可动水存在的条件下,该区块致密储层有效渗透率与绝对渗透率的比值经验公式:
2、建立该区块地层条件下地层流体粘度经验公式
结合该区块动态监测资料,得到天然气与地层水平均粘度,按照饱和度加权,建立地层条件下天然气与可动水共存体系的地层流体粘度经验公式:
3、建立该区块气井流动边界计算经验公式
1)计算原理:生产压降将在地层内产生一个由近及远的压降漏斗,压降漏斗范围内,各处的地层压力与径向距离的对数成正比,即:
式中:pe为井控范围边界处的地层压力,MPa;pw为井底流压,MPa;p为任意径向距离r处的地层压力,MPa;rw为气井井眼半径,m;re为气井流动边界(井控范围边界的径向距离),m;r为任意径向距离,m。
计算各个径向距离的地层压力:pri,i=0,1,2,...,n,其中:
pr0=pw,prn=pe
计算各个径向距离的地层压力梯度:gri,i=1,2,...,n,其中:
gri=(pri-pri-1)/(ri-ri-1)
沿径向距离由近及远,当地层压力梯度不超过启动压力梯度时,对应的距离即为该井底压力对应的流动边界:
式中:rb为气井流动边界的径向距离,m;gri为地层压力梯度,m。
井控范围re内的储量为单井地质储量,当前井底压力下的实际地层流动范围rb内的储量为单井可采储量(假设当前井底压力高于废弃井底压力),以此估算气井采收率。
2)区块实例计算:该区块储层岩石的绝对渗透率为0.1~2.5mD,可动水饱和度最大约0.2,设定7.5、5.0和2.5MPa三种井底流压。根据参数组合,计算气井流动边界,如表2:
利用多元回归分析方法,得到工区气井流动边界的经验公式:
数据显示,地层出水对气井流动边界的影响非常显著。初始出水时,气井流动边界迅速减小,但随着地层的进一步出水,气井流动边界的缩小程度逐渐减弱。成藏研究表明,致密气藏储层含水较多,生产中后期可动水的出现不可避免,因此在产能评价和开发方案制定时必须考虑地层出水的影响。
4、建立该区块气井产能计算方程
基于工区储层岩样的气水流动实验数据,结合渗流力学理论模型,根据以上三个影响因素的经验公式,得到适合于该区块储层的气井产能计算公式:
根据得到的该区块气井产能计算公式,计算工区典型储层及流体参数组合下的气井产量(或气井无阻流量),如表3:
表3工区气井无阻流量计算数据表
统计计算结果发现,地层出水对气井产能的降幅非常显著,影响规律如图5所示。因此,对于动水饱和度Swm大于15%且产能保持率小于0.2的气井,则判断无开发价值。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)得到气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式;
步骤2)令可动水饱和度Swm为0,根据气井产能qsc与可动水饱和度Swm的关系式,得到气井产能qsc0;
步骤3)计算各可动水饱和度Swm对应的气井产能qsc,通过qsc/qsc0得到产能保持率;
步骤4)得到可动水饱和度Swm与产能保持率的曲线图;
步骤5)当可动水饱和度Swm大于15%且产能保持率小于0.2时,则判断该气藏气井无开发价值。
4.根据权利要求3所述的一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,其特征在于:步骤(1)是结合岩心不同可动水饱和度条件下的岩石的气相有效渗透率kg,回归建立不同绝对渗透率k∞和可动水饱和度Swm下的有效渗透率经验公式:
kg=k∞·krg(Swm)
式中,k∞为岩石绝对渗透率,mD;krg(Swm)为可动水饱和度Swm与渗透率保持率krg的关系式。
8.根据权利要求3所述的一种判断致密砂岩可动水气藏气井是否具有开发价值的方法,其特征在于:当地层压力梯度gri不超过启动压力梯度λ时,对应的距离rb即为该井底压力对应的流动边界re:
rb=r|gri≤λ
式中,rb为气井流动边界的径向距离,m;gri为地层压力梯度,m;λ为启动压力梯度,m。
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