亲水毛管水相滞留定量评价研究

发布时间：2020-06-04 15:23

【摘要】：随着技术创新和理论创新的日臻完善,石油行业将油气开发热点逐渐转入非常规油气藏。其中,致密砂岩气作为非常规气(致密气、煤层气、页岩气)的重要组成部分,具有很大的开发价值。然而,由于致密砂岩气藏具有储集层致密、孔渗性差、非均质性强、初始含水饱和度低、高毛管压力以及含有丰富的黏土矿物等特征,在钻井、完井以及开采过程中容易引发严重的储层损害问题,尤其是液相侵入损害。具不完全统计,解除液相侵入的工作液返排率低于30%～40%,这无疑会给油气藏的勘探开发带来巨大的经济损失。本文利用扫描电镜、铸体薄片以及常规压汞等岩心分析技术,对砂岩储集层的微观孔隙结构特征进行了分析。在该研究基础上建立了能够表征微观孔隙结构的物理模型——毛管束模型,以该模型为基础,进一步研究了含水饱和度变化对气体渗透率的影响、液相返排率及滞留情况。这为定量性地评价液相侵入损害、工作液返排提供理论指导和技术支撑。通过上述研究,取得主要成果如下:(1)通过岩心分析技术对砂岩储集层微观孔隙结构特征进行了分析。结果表明:高渗透率储层为典型的孔隙型发育,连通性良好,喉道分布为粗-中喉道;低渗透致密储层的喉道类型主要以片状、弯片状和管状喉道为主,喉道分布以中-细孔喉、细孔微喉为主。(2)以常规压汞实验结果为依据,通过引入迂曲度,建立了毛管束模型,为水相侵入损害、水相返排及滞留的定量评价奠定了基础。(3)以毛管束模型为基础,依次从小到大建立不同含水饱和度。研究了含水饱和度对平均水膜厚度、气体有效渗流半径以及气体有效渗透率的变化情况。研究表明:含水饱和度越大,平均水膜厚度越大,且含水饱和度与平均水膜厚度之间存在着良好的指数函数关系;含水饱和度越大,气体的有效渗流半径越小;岩样绝对渗透率越低,气体有效渗透率随含水饱和度增大而减小越快。(4)以不同半径的微圆管流动实验结果为依据,结合Hagen-Poiseuille方程,开展了边界层厚度与返排压力梯度的研究,并建立了边界层厚度的预测模型。(5)建立了考虑边界层效应的水相返排流动模型,分析了不同渗透率级别模型的水相返排及滞留情况,结果表明:岩样绝对渗透率越高,水相返排率越高,滞留量越少;岩样绝对渗透率越低,水相返排率越低,滞留量越多。对于高渗透率储集层,可以通过提高返排压差来解除近井地带的工作液滞留问题,即液相滞留不是该类储层最主要的储层损害类型。然而,对于低渗透致密储集层,仅仅依靠气藏自身能量驱替的方法来减轻甚至解除这种损害是远远不够的,还需通过注入表面活性剂、CO2、酸化压裂等措施来解除水相侵入损害,这对于更加科学、高效地开发低渗透油藏具有十分深远的意义。
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分布情况,致密砂岩,全球能源,消费预测

一次能源消费中，煤炭、石油、天然气各占２４％、３１％、２６％，油气消费会达到峰值；逡逑到２０５０左右，天然气消费比例将超过煤炭和石油，比重占到２７％，将成为全球第一大逡逑能源。全球能源消费预测结果如图１－１所示。致密砂岩气作为天然气的重要分支之一，逡逑已经成为全球非常规石油与天然气资源勘探开发的重要领域［４＿６］。逡逑■邋Ｍ逦２６Ｈ逡逑■其他可再生能滋（包括风电、光伏等〉逦２０１５年２0３0年逡逑图１－１全球能源消费预测图（来源于《２０５０年世界与中国能源展望》）逡逑在全世界范围内，致密砂岩气资源主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北逡逑非和俄罗斯等地区。图１－２是全球致密砂岩气的盆地分布情况［７］。２０世纪５０年代，美逡逑国发现了世界上第一个致密砂岩气藏［６，邋８］——位于美国的圣胡安盆地梅萨沃斯１藏。相逡逑继之后，２０世纪７０年代，加拿大的亨特勘探公司在艾伯塔盆地西部发现＿ｒｎ型的艾尔逡逑姆沃斯致密砂岩气田［９１，这一重要的发现标志着北美致密砂岩气藏勘探开发进入／－个逡逑Ｉ逡逑

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【参考文献】