低滲砂巖氣藏氣井儲藏特征評價

王舒

研究的目標和技術路線

研究的目標。針對目前對特低滲氣藏滲流的研究中表現出來的一些問題，以氣井為研究對象，從特低滲氣藏的儲層特征及滲流機理出發，綜合運用油氣藏地質、油氣滲流理論、偏微分方程等方面的知識，研究出適合于特低滲氣藏的氣井產能公式。

技術路線。在全面調研目前國內外對低滲，特低滲氣藏的研究情況的基礎上，建立適用于特低滲氣藏氣井產能分析的滲流數學模型。在得出了特低滲氣藏滲流數學模型的基礎上，得到產能方程，得到特低滲氣藏產能分析方法。然后通過氣井的實測數據對模型進行檢驗，并得出對致密氣藏開發有指導性的結論和建議。

主要的研究成果。從氣藏地質的角度分析了特低滲氣藏的成因、特低滲氣藏的儲層特征和特低滲氣藏的滲流機理；在常規氣藏的滲流機理的基礎上，通過加入啟動壓力梯度進行修正，并且求解微分方程獲得適合特低滲氣藏氣井的產能公式；通過實例分析，得到考慮啟動壓力的某單井的產能方程。并且和原來的不考慮啟動壓力的方程相比，說明了其更合理可靠，更接近于真實生產情況。

特低滲氣藏的地質特征

特低滲氣藏的成因。致密、低滲透氣藏與中高滲透氣藏相比，處于同一沉積環境（如湖盆）中，但致密、低滲透層有特殊的形成條件。先天的物質條件是：近物源沉積的顆粒混雜、分選差；遠物源沉積的顆粒細，泥質含量高，礦物成熟度低。

特低滲氣藏的孔隙結構特征。特低滲氣藏（致密氣藏）的孔隙結構表現出以下特征：隨著滲透率的降低，排驅壓力增加；隨著滲透率的降低，孔隙中值半徑降低，致密氣藏儲層的中值半徑為0.062m左右；隨著滲透率的降低，孔隙幾何參數G增加；隨著滲透率的降低，孔隙的分選性變差；隨著滲透率的降低，退汞效率降低；隨著滲透率的降低，最終驅油效率降低；隨著滲透率的降低，驅動壓力增加。

影響致密氣藏滲透率的主要因素。致密氣藏的滲透率是界于0.1～0.01？0-3m2之間的，因此研究致密氣藏滲透率的影響因素是有意義的。文獻指出，致密氣藏滲透率的主要影響因素有：孔隙結構、粘土礦物。

孔隙結構影響。孔隙結構對致密氣藏滲透率的影響因素有：上浮巖石壓力對致密氣藏滲透率的影響受孔隙結構的控制，部分飽和水對致密氣藏滲透率的影響受孔隙結構的控制。

上覆巖石壓力影響。封閉圍壓的增加滲透率降低，這主要是由于在強力壓實和成巖過程中形成的復雜而曲折的結構所造成的。對孔隙結構進行的薄片和電鏡分析表明，在孔隙間總是存在非常狹窄的切口裂縫。當有效壓力很低時，小裂縫是流體的主要通路。然而，當上覆巖石壓力增加時，這些扁平的裂縫極易閉合，因而造成了滲透率的降低。

部分飽和水影響。由于毛細管力的作用，水有聚捕于細小孔隙和裂縫中的特性，使傳遞的氣體無法通過這些通道，除非壓力梯度大到足以將水從孔道中軀替出去。某些用水力壓裂改善氣層的措施之所以無效，部分原因可能就是由于驅替水所需的氣體壓力梯度很大，當壓裂液滲入地層一定范圍后，在裂縫兩側產生了一個氣體滲透率幾乎為零的小區域。

粘土礦物影響。粘土礦物的單個顆粒形態和它們的組合形態，均是廣泛變化的。這些特征影響著表面積和微孔隙度的相對豐度，從而影響著地層滲透率。有研究表明，高嶺石呈現一種密集的書本狀形態，并僅有一部分孔隙成組存在。大部分綠泥石顯示卡片盒狀排列，其表面積和微孔隙性都比高嶺石的高得多。混合層蒙脫石一伊利石普遍呈現卷曲碎片的蜂窩狀組合，并從邊緣突出短粗的凸起。它的表面積和微孔隙性界于蒙脫石與伊利石之間。

特低滲氣藏的滲流機理

滲流的一般特征。特低滲氣藏中氣體滲流具有與一般高、中滲透率地層中氣體達西滲流完全不同的滲流特征；在所研究的滲流速度范圍內，低滲氣體滲流曲線是由非線性段和線性段連接而成的上凸曲線；滲流曲線表現了非達西流動的特征，線性流動段延長線不通過坐標原點而與流量軸相交，存在一“擬起始流量”；由非線性段過渡到線性段具有一轉變的臨界點，相應于此點，存在臨界流量和臨界壓力（平方）梯度。

滲流機理。對于致密氣藏，在不含束縛水或束縛水飽和度較低時，氣體低速滲流的運動規律與液體低速滲流完全相反，表現為低速滲流時，滲流曲線是一條上凸型曲線。即當壓力（平方）梯度小于臨界壓力（平方）梯度時，表現為曲線斜率遞減的非線性流動；當壓力（平方）梯度大于臨界壓力（平方）梯度時，表現為擬線性流動。

特低滲氣藏氣井的產能特征

通過對某致密砂巖濕氣氣藏p139井的產能特征分析表明：

用本文提出的方法分析得出的產能方程比通過壓力校正得出的產能方程更適合實際生產情況，因而本文提出的方法分析特低滲氣藏的產能，具有更大的合理性和可靠性。

考慮啟動壓力梯度后計算的無阻流量要比不考慮計算所得的無阻流量低，也就是說啟動壓力梯度的存在減小了氣井的產能。

一般特低滲氣藏都含有束縛水，因此對絕大多數特低滲氣藏來說，啟動壓力梯度對氣井產能所產生的影響遠遠大于滑脫效應所產生的影響。經過現場實驗得出為低滲、特低滲砂巖氣藏存在啟動壓力，只有井底流壓小于地層原始壓力到一定程度，井中才有氣體產出。

結論和建議

本文為特低滲氣藏氣井產能分析提供了形式簡潔、科學、實用的公式和理論基礎，而且還為進一步研究特低滲氣藏奠定了基礎，建議開展以下方面的研究：加強考慮更復雜的滲流條件下的特低滲氣藏產能特征的研究，使之研究結果更接近氣井實際生產動態，為合理、高效地開發致密氣田服務；研究含水飽和度飽和度和滲透率對啟動壓力梯度大小的影響，建立啟動壓力梯度梯度和含水飽和度之間的曲線關系。