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《西南石油大学》 2015年
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致密砂岩凝析气藏反凝析伤害机理及合理开发方式研究

彭松  
【摘要】:致密砂岩凝析气藏作为非常规油气藏的重要组成部分,在我国油气资源储量及产量构成中占有重要地位,相关研究也已经受到重视。由凝析气藏特殊的相态变化特征可知在衰竭开采过程中,地层压力下降会导致凝析油析出并吸附滞留在储层孔隙孔道中,将对储层渗透性造成不同程度的伤害。致密砂岩凝析气藏储层非均质性强、孔隙度和渗透率低、表面大、毛管压力高,其储层渗透性更易受到反凝析伤害的影响。然而目前针对致密砂岩凝析气藏研究的文献报道还较少,在反凝析伤害机理及合理开发方式等方面存在认识空白,是此类气藏高效开发亟待解决的问题。为此,本文依托致密砂岩全直径岩心,首先在常温低压条件下完成了15组实验,测试了不同初始含水饱和度条件下的水驱气相渗及启动压力梯度,探讨了水锁伤害程度与规律;接着在高温高压条件下进行了7组反凝析伤害评价实验,考虑了不同凝析油含量、不同反凝析区域及不同储层类型等因素,通过对比分析各组反凝析伤害实验结果的差异,揭示了反凝析伤害机理;然后在高温高压条件下开展了针对中、高含凝析油的孔隙型及裂缝-孔隙型致密砂岩凝析气藏在衰竭开发、循环注气、吞吐注气、脉冲注气等方式下的开采动态物理模拟实验18组,以最大限度地获得凝析油采收率为目的并结合矿场实际优选了合理的开发方式;最后推导了考虑应力敏感的裂缝-孔隙型凝析气藏物质平衡方程。通过上述研究取得了一系列对生产实际具有重要指导意义的成果和认识,主要包括:(1)致密砂岩气藏初始含水饱和度对气相渗透率及启动压力梯度均有较大影响。随着初始含水饱和度增加,气相有效渗透率逐渐降低,启动压力梯度逐渐增大;相同初始含水饱和度条件下,随岩石物性变差,启动压力梯度变大。(2)致密砂岩凝析气藏衰竭开发过程中远井区和近井区反凝析伤害程度及差异程度主要受凝析油含量影响。对于相同区域而言,凝析油含量越高,发生反凝析伤害的压力越高,伤害程度更严重。对不同区域而言,当凝析油含量较低时,近井区反凝析伤害程度大于远井区,随着地层压力降低,伤害程度越严重且两个区域差异越大。当凝析油含量较高时,由于凝析油析出量大,达到其临界流动饱和度,远井区与近井区伤害程度基本一致。(3)裂缝发育的致密砂岩储层,相比基质,流体在裂缝中更易流动,凝析油临界流动饱和度更低,气液两相流动导致气相渗透率大幅度降低。裂缝储层反凝析伤害程度比孔隙型储层更严重。压裂可以提高气相渗流能力,但不能降低反凝析伤害程度。(4)对于裂缝欠发育的致密砂岩凝析气藏,衰竭式开采凝析油采收率低,衰竭速度、初始含水饱和度对开发效果影响不大;凝析油含量高的气藏凝析油可流动,凝析油采收率略高;注气可大幅度提高凝析油采收率。(5)裂缝发育的致密砂岩凝析气藏,裂缝与基岩的渗透率级差大,基岩供给不足,衰竭开采凝析油采收率低,注气开发时气窜快,循环注气和吞吐注气效果不理想。(6)考虑现场实际可操作性及工艺要求,针对裂缝欠发育的致密砂岩气藏可考虑前期衰竭开采、后期吞吐注气开发,裂缝发育的致密砂岩凝析气藏建议采用前期衰竭式开采、后期脉冲注气开发。
【关键词】:致密储层 凝析气藏 反凝析污染 合理开发方式 物理模拟
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE372
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-30
  • 1.1 研究目的及意义11
  • 1.2 国内外研究现状11-26
  • 1.2.1 致密砂岩气藏概念、特征及开发现状11-14
  • 1.2.2 致密砂岩气藏水锁伤害研究现状14-16
  • 1.2.3 致密砂岩气藏启动压力梯度研究现状16-17
  • 1.2.4 凝析气藏渗流特征及反凝析伤害评价17-21
  • 1.2.5 凝析气藏开发方式21-23
  • 1.2.6 凝析油临界流动饱和度确定研究现状23-24
  • 1.2.7 凝析气藏物质平衡方程研究现状24-25
  • 1.2.8 存在的问题25-26
  • 1.3 本文的研究目标及技术路线26-27
  • 1.3.1 研究目标26
  • 1.3.2 研究方法及技术路线26-27
  • 1.4 本文完成的主要工作及创新点27-30
  • 1.4.1 本文完成的主要工作27-28
  • 1.4.2 本文的创新点28-30
  • 第2章 凝析气样品及全直径岩心物性分析30-44
  • 2.1 凝析气样品配制30-32
  • 2.2 凝析气样品分析32-41
  • 2.2.1 闪蒸分离及井流物组成测试34-35
  • 2.2.2 恒质膨胀测试35-38
  • 2.2.3 定容衰竭测试38-41
  • 2.3 全直径岩心制备及物性分析41-43
  • 2.3.1 孔隙型岩心41-42
  • 2.3.2 裂缝-孔隙型岩心42-43
  • 2.4 本章小结43-44
  • 第3章 致密砂岩凝析气藏水锁伤害研究44-52
  • 3.1 不同含水饱和度下的气水相渗测试44-47
  • 3.1.1 气水相渗测试原理44-45
  • 3.1.2 气水相渗测试装置与方法45
  • 3.1.3 气水相渗测试结果与分析45-47
  • 3.2 不同含水饱和度下的启动压力梯度测试47-51
  • 3.2.1 启动压力梯度测试原理47
  • 3.2.2 启动压力梯度测试装置及步骤47-48
  • 3.2.3 启动压力梯度测试结果及分析48-51
  • 3.3 本章小结51-52
  • 第4章 致密砂岩凝析气藏反凝析伤害研究52-70
  • 4.1 实验装置及流程52-54
  • 4.2 实验内容与实验步骤54-57
  • 4.2.1 实验条件54
  • 4.2.2 实验内容与方法54-55
  • 4.2.3 实验测试过程55-56
  • 4.2.4 渗透率计算方法56-57
  • 4.3 孔隙型致密砂岩凝析气藏反凝析伤害评价57-61
  • 4.3.1 低含凝析油(80g/m~3)时反凝析伤害测试结果57-59
  • 4.3.2 中含凝析油(150g/m~3)时反凝析伤害测试结果59-60
  • 4.3.3 高含凝析油(250g/m~3)时反凝析伤害测试结果60-61
  • 4.4 裂缝-孔隙型致密砂岩凝析气藏反凝析伤害评价61-62
  • 4.5 致密砂岩凝析气藏反凝析伤害机理分析62-69
  • 4.5.1 凝析油含量对比分析63-65
  • 4.5.2 储层类型对比分析65-66
  • 4.5.3 反凝析区域对比分析66-69
  • 4.6 本章小结69-70
  • 第5章 致密砂岩凝析气藏合理开发方式研究70-110
  • 5.1 实验准备70-71
  • 5.1.1 实验装置与流程70
  • 5.1.2 实验岩心及流体70-71
  • 5.2 实验内容及步骤71-74
  • 5.2.1 实验内容71-72
  • 5.2.2 实验测试过程72-74
  • 5.3 中含凝析油(150g/m~3)时各开发方式实验结果与分析74-87
  • 5.3.1 衰竭开发实验74-80
  • 5.3.2 循环注干气保压驱替开发实验80-84
  • 5.3.3 单井注气吞吐开发实验84-86
  • 5.3.4 各种开发方式效果对比86-87
  • 5.4 高含凝析油(250g/m~3)时各开发方式实验结果与分析87-105
  • 5.4.1 衰竭开发实验88-91
  • 5.4.2 循环注干气保压驱替开发实验91-100
  • 5.4.3 最大反凝析压力下单井注气吞吐开发实验100-103
  • 5.4.4 裂缝-孔隙型岩心最大反凝析压力下脉冲注气实验103-105
  • 5.5 合理开发方式优选105-106
  • 5.6 凝析油临界流动饱和度确定106-108
  • 5.6.1 临界饱和度确定新方法建立106-107
  • 5.6.2 临界流动饱和度确定结果107-108
  • 5.7 本章小结108-110
  • 第6章 考虑应力敏感的致密砂岩凝析气藏物质平衡方程110-122
  • 6.1 基本假设条件110
  • 6.2 应力敏感引入方式110-111
  • 6.3 物质平衡方程推导111-119
  • 6.3.1 p>p_d时的物质平衡方程推导111-116
  • 6.3.2 p116-119
  • 6.4 物质平衡方程相关参数获取119-120
  • 6.5 物质平衡方程检验120
  • 6.6 本章小结120-122
  • 第7章 结论与建议122-124
  • 7.1 结论122-123
  • 7.2 建议123-124
  • 致谢124-125
  • 参考文献125-140
  • 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果140

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