低渗透气藏气水两相渗流模型及其产能分析VIP免费

倡本文受到国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（编号：２００７CB２０９５００）和中国石油科学研究与技术开发项目（编号：２００８D‐１５０２‐１６）的联合资助。作者简介：朱光亚，１９７５年生，工程师，博士；现主要从事低渗透油气藏渗流力学及应用研究工作。地址：（０６５００７）河北省廊坊市万庄４４号信箱。电话：（０１０）６９２１３３１４，１３８３２６５１８０５。E‐mail：cn＿zgy＠１６３．com低渗透气藏气水两相渗流模型及其产能分析倡朱光亚１刘先贵１高树生１郝明强２１．中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流所２．中国石油勘探开发研究院开发所朱光亚等．低渗透气藏气水两相渗流模型及其产能分析．天然气工业，２００９，２９（９）：６７‐７０．摘要开发实践与室内实验表明，低渗透气藏的气、水渗流规律不遵循达西定律。为此，建立了符合低渗透气藏气水耦合渗流特征的广义达西渗流模型，推导得到了低渗透砂岩气藏气水两相稳态径向渗流问题的半解析解。利用该模型对广安低渗透气田气水同产气井建立了单井气、水两相流入动态关系理论曲线，模拟计算了气井的合理井距及生产压差。算例表明，含水饱和度是影响气井产能的主控因素，当含水饱和度达到４０％时，气井无阻流量的损失幅度约为７０％；低渗气井的合理生产压差应该控制在５～１０MPa，井距以６００m内为宜。实验和计算结果可以为低渗气藏气水同产气井产能预测及井距评价提供科学、适用的依据。关键词低渗透油气藏气水两相渗流非达西流阈压生产能力DOI：１０．３７８７／j．issn．１０００‐０９７６．２００９．０９．０１８0引言近年来，在我国四川和鄂尔多斯等西部盆地发现了拥有上万亿立方米天然气资源量的低渗透砂岩气藏［１］，这些气藏普遍具有低孔、低渗透和高含水饱和度等特点。研究［２‐４］表明，束缚水条件下低渗透多孔介质气体渗流存在类似液体渗流的“启动压力梯度”特征（本文称为阈压梯度）。阈压梯度与含水饱和度和渗透率有关，随含水饱和度升高而增大，随渗透率减小而增大［３］。目前，使用的两相渗流方程主要是基于Muskat、Buckley和Leverett等人［５］推广的广义两相达西渗流理论体系。但达西定律的这种推广只能有条件的成立［６］，即相对渗透率不受渗流系统的压力和速度影响，而只是流体饱和度的单值函数（Muskat假设）。低渗透介质中气体受流速、界面因素的影响表现出非达西渗流规律［３］并没有体现在目前通用两相渗流方程中，导致以其为指导的产能预测结果与实际效果偏差较大，无法有效指导低渗透气藏开发。因此，研究考虑压力和流速影响的低渗透气藏气、水两相非达西渗流特征及其影响因素，建立相应的渗流模型进行单井气、水产能预测，对高效合理开发低渗透气藏具有重要意义。1低渗透气藏的非线性渗流规律1．1单相气体的非线性渗流规律气体由于易压缩、易流动的特点使得其在低渗透储层中的流动易受到压力和流速的影响表现出非线性的渗流特征［４］。气体在高速流动时表示为：楚p＝μgKv＋βρgv２（１）1．2单相水的非线性渗流规律由于界面阻力的作用使得水在低渗透储层中也不遵循常规的达西定律［２］。故提出描述这种非达西渗流规律的方程为：v＝Kμ楚pε＋楚p楚p（２）可以看出ε越大，非线性越强，当ε＝０时，渗流变为达西渗流。即v＝Kμ（楚p－ε）（３）由渐近线的定义可知式（３）是式（２）的渐进表达式，该式表明非线性渗流规律介于达西渗流与非达西渗流之间。1．3气水两相的非线性渗流规律实验表明，较之于中高渗透岩心而言，低渗透岩·１·第２９卷第９期天然气工业开发及开采样气相、水相最大相对渗透率值较小。气、水共渗区域较窄，随含水饱和度升高，水相相对渗透率上升缓慢，水相形成连续流动，而气相无因次渗透率迅速下降接近于０，出现所谓的“水锁”现象［３］（图１）。Muskat等人［５］建立的两相渗流运动方程成立的前提是相对渗透率仅是含水饱和度的函数，而不受压力、流速以及界面阻力的影响。即vi＝－KμiKri（Sw）楚pii＝g，w（４）图1高、低渗透岩样气水两相相渗透率对比图然而，低渗透岩样气体渗流受含水饱和度影响的同时也受到压力、流速...