第年!月!卷第∀期西安石油大学学报#自然科学版∃飞∋(2&&7−6∋4%((∋)∗+,−(./,0&1,38段,3−5,60#4:−0 33)96,,(&∃;&87&!∀ ∃!∀∀ ∀?文章编号=∀> ?≅>Α+#致密砂岩气藏原地条件下储层物性与传质方式研究李谕贵‘,,康毅力,禅浩?游利军?杨建?,,#∀中国石化西南分公司博士后工作站四川成都>∀Β∀Χ西南石油大学博士后流动站四川成都>∀!∃>∀!Χ西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都摘要利用多种含水饱和度测试手段以及密闭取心资料证实致密砂岩气藏局部区域初始含水饱和=度低于束缚水饱和度即存在局部超低含水饱和度现象这一方面创造了可观的原地储量且增加了气相渗透率另一方面由于微孔中部分气体吸附增加了致密砂岩气藏开发复杂性通过应力敏感性和温度敏感性实验并考虑含水饱和度因素探讨了原地条件下储层物性及传质方式实验结果−孔隙度校正到原地条≅一∀Ε∀表明原地应力条件下致密基块干岩样渗透率约为:Δ下的∀Ε−−ΦΧ?8≅一8件降低>Φ一∀:Δ下含水饱和度为?Φ时基块渗透率为干岩样?:Δ下的∀ΕΕ∀Χ而对裂缝因多采用人工造缝岩样裂缝无充填物在有效应力作用下渗透率变化幅度更大研究表明致密基块中气体传质方式包括解吸扩散渗流增加了致密砂岩气的开发难度和复杂性致密砂岩气藏开发需要加强天然裂缝展布规律以及裂缝与基块孔喉连通性研究宏观措施与微观机理相结合以便提高气体传质效率达到经济高效开发的目的=关键词致密砂岩气藏Χ原地条件Χ物性Χ扩散Χ渗流Χ传质二中图分类号Γ9∀Η?文献标识码=Ι在原地条件下砂岩储集层岩心基块渗透率中值等于或小于中传质方式包括解吸扩散以及渗流过程∀∀ϑ∀’“拼时的气藏属于致密砂岩气藏原地条件指的是气藏条件下的温度应力和含水饱和度通常室内实验测定岩样物性都是在常规致密砂岩原地条件下气体赋存方式通常认为致密砂岩气藏含水饱和度在ΑΦ以条件#干岩样室温围压构还与其所处应力Κ!一?:8〕−∃下进行的致密砂岩储层渗透率不仅仅取决于其本身的孔隙结上高者甚至达到>Φ一 Φ然而有关致密砂岩’ 〕“温度仁“〕环境以及含水饱气藏勘探开发实践证实致密砂岩气藏高含水饱和度的假象多数由井壁附近强烈的工作液滤液毛管自吸作用造成Κ”〕鄂尔多斯盆地北部上古生界致密砂Λ有很大关系温度有效应力或含水饱和度2和度Κ条件发生变化时岩石渗透率也随之改变因此需要综合考虑应力温度以及含水饱和度等因素才能岩气藏密闭取心和测井资料显示气藏初始含水饱和度在Φ一?Φ之间而利用压汞法相对渗透对致密砂岩气层进行准确地评价以鄂尔多斯盆地北部致密砂岩气藏为研究对率法和生产资料法测得气藏束缚水饱和度范围在Α象分析了致密砂岩原地条件下的含水饱和度情况以及气体赋存方式通过大量实验评价了有效应力 ?Φ一!! Φ之间〔”〕可见致密砂岩气藏存’在含水饱和度远低于束缚水饱和度即超低含水饱和度现象通过水蒸发实验和模拟气驱水过程对低’含水饱和度形成进行了研究〔川温度以及含水饱和度对致密基块和裂缝渗透率的影响在实验基础上指出原地条件下气体在致密基块收稿日期=>∀∀∀!作者简介=李前贵#∀Μ Μ∃男博士后主要从事非常规天然气开发油气层损害与保护技术研究∀ 西安石油大学学报#自然科学版∃储层在超低含水饱和度情况下将有更多的微侧田−下的∀Ε∀一∀Ε∀而对裂缝因多采用人工造孔被天然气占据在微孔中因比表面积大部分气体缝岩样裂缝无充填物在有效应力作用下渗透率会以吸附状态存在这部分气体规模以及对气藏开变化幅度更大同一岩样切成两段分别进行常规四发影响多大还有待通过实验进行评价根据相对渗面压汞实验及有效应力下的单面压汞实验结果显透率曲线可知含水饱和度越低气相有效渗透率越示!:Δ−下单面压汞的最大注人汞饱和度量降高越有利于气体的产出因此超低含水饱和度一低孔喉分布贡献中半径偏粗部分减少偏细部分增方面创造了可观的原地储量且减少了系统中相对不加原地条件下孔喉要压缩引起孔隙度渗透率的利的渗透率因素另一方面也增加了致密砂岩气藏降低开发的复杂性∀护厂ΝΝΟΟΝ一ΝΝΝ一ΠΝΟΘ∀Ν卜一一一,今ΟΟ一一令ΟΝΝ一州卜ΝΟ‘原地条件下储层物性研究Σ#,荃。工里鄂北某气藏储层温度Β!℃有效应力!一?圈:Δ−含一Ρ不匕冲水饱和度Φ一?Φ通过室内实验模拟ΣΝ4储层条件下测定了岩样物性干岩样:Δ−与东上吝二=习卜毛:Δ−物性对比实验表明原地应力下孔隙度变化小于∀Φ#表∀∃因此主要对原地条件下的渗透率进∃#Α>Β∀温度Ε℃行评价图8裂缝岩样一定应力条件渗透率随温度变化曲线表∀干岩样?侧ΚΔ−与?/8Δ−物性对比1Τ( 民Α>孔隙度#∃基块岩样渗透率裂缝岩样渗透率#%&∋样号(脚 )∗%#+∋(阿+∗(,−.(∋,8.(州−9.∋(,−.(,−.∋(州−9.&∋4566&36+1(531八山≅,乃 (&∋3(&1/‘,2&7&4∀、减&+13&&+1&巧+7&(64&(&5∋13476166+∋∋564(6∋3733∋51(∋‘;<=<=;<>‘<=<==<<=‘;<=卜口;习4&∋57∋5&7∋∋∋&+&(15∋+∋1∋∋:=<一7∋∋含水饱和度凡肠在恒定应力条件下测定不同温度条件下渗透图+含水饱和度对致密砂岩气相洛透率的影响率变化情况结果如图&所示可见37℃和(∋∋&∋3+0,−.时裂缝岩样渗透率比常规条件下小+一(个数Χ1一6Δ《0Ε闷03引Φ1一ΕΓ%Ε0+467∗加压Η∃量级乞用并澳ϑ乙交昌ΧΓ≅∋∃∗加压1芍Δ6%0ΕΗ&(03∗加压在有效应力为(∋,−.常温条件下不同含水38…饱和度岩样有效渗透率测量结果%图+∗表明有效渗透率随着含水饱和度的升高而降低尤其含水饱和度从较低的初始含水饱和度上升到束缚水饱和度≅‘】卜0;;一今一??一‘不二二,卜一过程中气相渗透率下降幅度很大恒压时含水饱和∋一&∋+∋(∋∋13∋.一度从零升高到3∋∃左右有渗透率最大可降低到原来效应力#,−图(的&忍∋考虑含水饱和度与有效应力联合作用实验含水饱和度岩心有效应力和渗透率关系所示原地应力下渗透率降低幅度更大岩结果如图(因此在干样物性评价基础上还要考虑含水饱和度对储层渗透率的影响综合考虑应力通过上述分析表明原地应力条件下致密基块温度以二岩样渗透率Κ原地约为(侧田.下的&左。一&∋及含水饱和度等因素才能对致密砂岩气层进行准孑Λ隙度校正到原地条件约降低4∃一&∋∃∋(州9−.确地评价产能分析主要依据常规物性参数未考虑下含水饱和度为(∋∃时基块渗透率为干岩样(原地%温度压力含水饱和度∗条件导致盲目乐观李前贵等=致密砂岩气藏原地条件下储层物性与传质方式研究∀ 通常的作法产能分析依靠试井得到的有效渗透率如果属于非稳态扩散则用Υ,Ως第二定律描压裂设计及产能预测则多采用测井和岩心分析渗透述这时扩散通量既随时间变化又随距离变化=率实际上测井和岩心分析渗透率有过高地估计了华ΞΠ致密基块渗流能力的嫌疑)4舆。∃%+Τ式中为浓度Χ=为时间原地条件下气体传质方式气体在基块中渗流可以用达西定律描述=Ι至一丝业召致密砂岩气藏存在超低含水饱和度现象气体)ϑ#?∃式中]为体积流量。∴,5ΕΧΙ为横切面积Τ耐Χ⊥以吸附态和游离态两种形式存在在原地条件下储为渗透率∀’拜戮度层渗透率很低孔喉很小相应的毛管压力也很高时Χ产为流体Δ∴−.Χ_为压需要提高压力力:Δ“梯度以使基块中气体流动而由于孔总结了不同隙喉道细小气体由基块流向微裂缝时表传质过程特征时间尺度和相关将形成浓度组差基合无量纲数块中气体通过扩散作用流出量增大与气体在—相对时间尺度对相对时间尺度上压差直观地了解作用下流出量具有可比性的界故基块定可以从尺度中扩散效应传质过程反映了它不可忽视因此原地条件下气体传质方式有解吸们之间的祸合关系从基块扩散与渗流能力对比扩散来看当⎯渗流种天然气从致密基块孔喉向微裂缝的一、Ο时基块尺度的传质过程为基块扩散控制不利于气体产出Χ而当⎯,、&Ος运移初期阶段以渗流为主#提供的压差大于对应孔程以喉半径的毛管压力∃时后渗流为主导对于基块扩散到天然裂期则为扩散阶段#提供的压传质过缝的能力主要受基块尺寸控制基差小于对应孔喉半径的毛块尺寸小该值管压力∃小,ΥςΩ扩散第对于基块渗流到天然裂缝的能力Ο≅对于稳态扩当⎯散遵循一定律即=时说明裂缝不发裂缝不能起到有ΟΟΟ)育或损害天然效ς切)二一」%八不一⎯Ο&1#∀∃沟通基块与水力裂缝的Ψ∃作用Χ而当气块流动控制式中Ζ)为质量流量[Ε5ΧΙ为横切面积ς时ΧΠ体产出受基易出现基块气Ος时体供应不足的为扩散系数时5Ε情况当⎯阿、≅时水力裂缝流动受阻ςΧ。为质量浓度[ςΕ时Χϑ为长气体产出度∴4困难Χ而当尺阿Ο&ς时气体主要受天然裂缝供气控制表不同传质过程特征时间尺度及相关组合无8纲数Κ‘】特征时间尺度组合无量纲数基块扩散特征时间6、一磊基块扩散与渗流能力对比。6∴∀ΠΠ找Ο相Ξ丁一二创,,∴二宁∴基块渗流特征时间6。一瓮基块扩散到天然裂缝的能力力。ΡΡ从川一司一丛一8卫卫#世Ψ叼2(∗天然裂缝渗流特征时间间Ρ鱼基块渗流到天然裂缝的能力力ΠΡ川一丛Ρ兰Ο卫些渔渔1可川,∴一一∴∴习可水力裂缝渗流特征时间∗6一去天然裂缝流向水力裂缝的能力力ΠΡΡ兰旦丝月一讨一立一可可刀∗注=8为特征长度ς(4Χ2为平均渗流速度ς(4白∴∗(∗为分别代表墓块天然裂缝和水力裂缝可见致密气产出是经过基块孔喉一天然裂缝一水力裂缝一系列串联藕合过程任何环节受阻都Α结论会造成气井产量降低致密砂岩气藏生产过程中常表现出压力递减快稳产期短压力恢复慢等现象#∀∃致密砂岩气藏存在超低含水饱和度现象且与基块致密喉道细小存在多种传质方式紧密相基块微孔中存在相当数量的吸附气考虑原地温度关这给致密砂岩气经济开发带来巨大挑战必须加应力和含水饱和度的基块岩样渗透率约为常规测试强天然裂缝展布规律以及裂缝与基块孔喉连通性研值的∀Ε8一∀Ε8究基块中气体解吸扩散效应宏观措施与微观机理相结合提高气体传质效#下转第∀ Β页∃率从而提高气藏增强开发效益∀ Β西安石油大学学报#自然科学版∃在∀一脚之间最大不超过Α脚孔隙之间连之间连通性较差易产生微粒运移而微裂缝比较发通性较差这种孔隙结构导致在注水开发过程中,启育的特点在注水过程中应该减缓注人水沿着裂缝动压差和注水压力较大的渗流速度增加注人水对基质孔隙的波及效率建#∃水质分析表明地层水和注人水均有结垢趋议进行注水方式的研究比如可以采用小配注量注势其中形成。≅飞和心以玉垢的趋势相对明显水不稳定注水改向注水以及水平井注水等注水但方随着注人水的注人量增加可使地层水结垢程度减式进行注水开发弱所以注人水结垢不是导致孔隙喉道堵塞渗流能参考文献=力降低的主要原因〔Λ∀罗蛰潭王允诚油气储集层的孔隙结构【:〕北京=科#?∃西峰油田储层为弱水敏通过对注入水注学技术出版社∀ΜΒ>人水回采液中物质的粒度分析结合室内注水实验【幻周宗强徐永高王小朵等苏里格气田储层微粒运移可以看出由于特低渗透储层渗流喉道细小评价及预防措施分析〔%〕天然气工业!#∀∃=>Μ微粒被冲刷剥落产生运移从而堵塞渗流孔道造成储层【」,Ω.8(8−(βΥΙ,.∴_83Ις1Τ−463−Υ653:6/,记4&∗司∋ς伤害因而可见微粒运移是注水井注水压力升高地86−,飞时)∴∋8∋5∗−36刻∋,χ8,06,(以∀>)),4χ(3Κ:ΛΔΙΘ%χχ义ΩΓ:−ς4/∀ΦΜ昙吸水能力降低的主要原因∋α〔ΑΛΠ川目)Υ驴5−ϑ39∀ΜΒ?∀?#∃=ΜΝ#Α∃采用酸化措施后岩心的渗透率有明显升高【Λ!陆柱郑士忠钱滇子油田水处理技术【:Λ北京=石注人压力大幅降低说明酸化对解除微粒堵塞降压油工业出版社∀ΜΒΒ∀>Μ∀ 〔Λ>增注具有较好的效果贾红育曲志浩注水开发油田油层结垢机理及油层伤#!∃针对西峰特低渗透油藏渗流喉道细小孔隙害【8%石油学报∀#∀∃=!Β>编辑=张祈宝#上接第∀ ?页∃#∃原地条件下气体传质方式有解吸扩散渗【∀!秦积舜变围压条件下低渗砂岩储层渗透率变化规律流种方式天然气从致密基块孔喉向微裂缝的运研究【%〕西安石油学院学报∃#=∀ #Α∃=Β?∀!?移初期阶段以渗流为主后期则为扩散阶段【>〕张浩康毅力陈一健等有效应力与温度对致密砂岩#∃存在天然裂缝是致密砂岩气藏经济开发的渗透率的影响〔Λ%天然气工业Α#增刊φ∃=Α?>Α必要条件必须加强天然裂缝展布规律以及裂缝与【 〕游利军康毅力陈一健等含水饱和度和有效应力对基块孔喉连通性研究宏观措施与微观机理相结合致密砂岩有效渗透率的影响【Λ%天然气工业加ΑΑ=以便提高气体传质效率达到经济高效开发的目的#∀∃∀!∀ 〔ΛΒ叶正荣樊世忠热采过程中储层温度敏感性室内实验参考文献=Κ%Λ特种油气藏#刃 #∀∃=?!? δ〔〕ε习5/%φ9∗∗ς36∗&_χ43Δ4改1343李振铎胡义军那尔多斯盆地上古生界深盆气研究(&Υ花ς634∋_3,8,ΚΛΘ(6%)(−Ζ犯∗,,([(Δ4既4∋〔ΛΜ∗&⎯&ςΩ:Τ3/−画5ςΚ%Λ天然气工业∀ΜΜΒ∀Β#?∃=∀∀!珑(豁γ佚卯Ο−χ60%/∀ΜΒ∀∀Β=ΑΜΑ?!〔∀Λ张浩康毅力陈一健等致密砂岩气藏超低含水饱【幻%ΟΥ≅Ι肠比−46&40.Θ1α)0&∗6−/9∗∗ς356∗&Ζ刀∗,(,[(和度形成地质过程及实验模拟研究【%」天然气地球4ΔΥ4−创3Υ8η&(−).6&4−[3心Δ−)60,(−Τ4科学!∀>#∃=ΑΒΑΒ>比旧Ο(&4∋663⎯&ςΩ.Κ%Λ%盯9∋Ψ∋8[%Τ∀Μ !=∀ 【川:(&58−23ι&4(由(−9+阵‘56(&Κ2−Λ%3(,犯64ΓΙ阳534堪βΔ3(砒−χ,8,06∗∋(36,(&)34&ς,艺∴−3χ,8,60,(5643义卜,623Ο−比−η634印∴己,−Κ,∗〕%ΤΔΓΟ∃#?= Β−Ψ(16,(&,(&_找川5%&∋扣司∀ΜΜΒ=>>?Ος&45ΩΚ%Λ以∀γι朋【∀Λ李前贵康毅力杨建等致密砂岩气藏开发传质过ΚΑ〕伪访53%Δα冶访53Π⊥.46既块,拍)(36Δ程的时间尺度研究【Τ〕重庆复杂气藏开发技术研讨以以−36‘−Σ6,&(−():3)山([〔Τ〕.Δ9 ∀ !∴43−3χ,8,60==加∀会>编辑=田美峨