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砂岩气藏地层压力下降对气井产能影响研究

李莲明  
【摘要】:本文以砂岩气藏岩石和流体为研究对象,通过岩石变形实验、理论研究与实例应用相结合,建立了一套定量分析地层压力下降对气井和产水气井产能影响的评价理论。 本文利用先进实验手段,模拟有效压力增加实测了岩石非线弹性变形对孔隙度和渗透率的影响。通过定义岩石体积应变和骨架体积应变,推导了定量分析线弹性和非线弹性岩石体积应变关系式;推导了定量预测孔隙度、考虑迂曲度变化的渗透率、孔隙压缩系数、束缚水饱和度、平均毛管半径、平均毛管压力、毛管压力曲线、水和气的相对渗透率和气水两相相渗曲线的关系式。通过包含比渗透率系数气体广义拟压力和气水两相拟压力的定义,考虑地层压力下降,推导了达西、高速非达西、启动压力梯度和滑脱效应低速非达西分别对应不稳定和拟稳定渗流气井产能方程及对产能影响的实例计算分析,建立了达西、高速非达西对应不稳定和稳定气水两相渗流产水气井产能方程及对产能影响的实例计算分析。引入比惯性系数,给出了地层压力下降气井产能单点稳定法、系统试井、修正等时试井和产水气井修正等时试井产能评价新方法。 通过岩石变形实验研究和岩石物性变化规律研究,推导的孔隙度理论关系支持了“孔隙度肯定是变化的”观点。提出的由实验数据求取岩石非线弹性变形常数的“试算迭代法”,为定量预测非线弹性变形体积应变和实现地面实验数据向地层条件数据转化提供了理论依据。推导的束缚水饱和度、毛管压力、水和气的相对渗透率理论关系,为准确预测地层压力下降毛管压力曲线和气水两相相渗曲线奠定了基础。定义的单相气体拟压力和气水两相拟压力均包含比渗透率系数,综合考虑了地层压力下降直接和间接因素对气井产能的影响,使建立的气井和产水产能方程更加符合实际。通过定义比惯性系数,使得地层压力下降二项式产能方程系数A和B均为常数,为评价地层压力下降气井和产水产能提供了理论依据。 应用本文的研究成果,计算的孔隙度和渗透率值与实验预测值吻合性较好;对气井和产水气井产能的影响分析和产能评价结果表明,地层压力下降过程中气井和产水产能也逐渐下降,表现出与现场生产动态特征的一致性;用考虑地层压力下降影响的新方法评价的气井产能略高于常规法,评价结果更加趋于合理。


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