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低渗砂岩内天然气运移机理模拟实验研究

房涛  
【摘要】:低渗致密砂岩气是国内外近期油气勘探开发的重点领域,然而致密砂岩气藏具有低孔渗、高束缚水和发育异常压力等特点,造成对致密砂岩气运聚动力学条件与过程认识不清。核磁共振技术凭借其快速无损,可持续等优点在油气成藏研究中的应用越来越广泛。论文首先对川西地区须二段典型致密砂岩储层进行解剖,选取合适样品和人工岩心样品,利用核磁共振在线测试平台,建立了一套致密砂岩内天然气运移模拟实验方法,并开展低渗砂岩内气体运移模拟实验。通过论文研究,主要取得以下成果和认识:川西地区须二段储层岩石类型包括岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩三类非均质性储层类型,孔隙度平均为4.10%,渗透率平均为0.048×10~(-3)μm~2,为典型致密砂岩储层。平均地温梯度为2.31℃/100m。地层压力数据介于66.55~83.14MPa,压力系数为1.41~1.68,须二气藏为高压气藏。利用核磁共振T_2谱计算各个时刻的饱和度并且总结了气体门槛时刻,气体突破时刻T_2谱变化特征,获取了门槛压力、突破压力以及气体运移速率等一系列参数。还利用压汞数据刻度核磁共振T_2谱的方法,针对致密砂岩压汞进汞饱和度不足100%而造成的测不准问题,提出采取压汞曲线和T_2谱从右边界的最大孔隙向左侧小孔隙累加,合理选取致密砂岩压汞孔径与核磁测试孔径分布之间的可对比区间,利用纵向插值和最小二乘法等构建T_2谱转化孔径分布曲线的方法。致密砂岩气运移路径主要受储层非均质性、充注压力、注入流速以及围压的影响。储层越致密,上覆围压越大,门槛压力、突破压力、准稳定压力越高最终含气饱和度越低,致密砂岩气高效运移和充注的物性下限为孔隙度5%、渗透率0.1×10~(-3)μm~2。相似孔渗性的致密砂岩,流速越大,准稳定状态时的压力越大但门槛压力保持不变,但随着充注压差和速率的增加,含气饱和度表现为逐步增加。将致密砂岩气运移划分为两个过程、四个阶段。气体突破前的侵入过程包括压力积累和气体侵入两个阶段,气体突破之后的运移过程分为运移路径不稳定扩展和准稳定运移两个阶段。异常高压是川西地区须家河组致密砂岩气发生充注的主要运聚动力。烃源岩多次生烃增压,非均质性强,形成各个孤立的压力系统,对于孔渗性相似的储层来说,源储压差越大,气体越容易充注到岩心内。须二段储层具有强烈的非均质性,在气藏形成过程中,天然气会首先通过相对疏松的岩屑石英砂岩和长石岩屑砂岩等高孔高渗储层,气体充注程度高,气水分异明显,底部一般形成富水地带;而在广泛发育的岩屑砂岩致密砂体中,由于气体无法大规模驱替残存在砂体中的地层水,因此气水分布不明显,局部形成了一些低含气饱和度的气层以及串珠状、孤岛状分布于储层中的“残余地层水”。须二段气藏宏观上表现为气水关系复杂,无明显的气水界面,气藏规模分布比较局限,往往呈“蜂窝”状分布在砂岩储层中。


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