低渗砂岩气藏气井储藏特征评价

王舒

研究的目标和技术路线

研究的目标。针对目前对特低渗气藏渗流的研究中表现出来的一些问题，以气井为研究对象，从特低渗气藏的储层特征及渗流机理出发，综合运用油气藏地质、油气渗流理论、偏微分方程等方面的知识，研究出适合于特低渗气藏的气井产能公式。

技术路线。在全面调研目前国内外对低渗，特低渗气藏的研究情况的基础上，建立适用于特低渗气藏气井产能分析的渗流数学模型。在得出了特低渗气藏渗流数学模型的基础上，得到产能方程，得到特低渗气藏产能分析方法。然后通过气井的实测数据对模型进行检验，并得出对致密气藏开发有指导性的结论和建议。

主要的研究成果。从气藏地质的角度分析了特低渗气藏的成因、特低渗气藏的储层特征和特低渗气藏的渗流机理；在常规气藏的渗流机理的基础上，通过加入启动压力梯度进行修正，并且求解微分方程获得适合特低渗气藏气井的产能公式；通过实例分析，得到考虑启动压力的某单井的产能方程。并且和原来的不考虑启动压力的方程相比，说明了其更合理可靠，更接近于真实生产情况。

特低渗气藏的地质特征

特低渗气藏的成因。致密、低渗透气藏与中高渗透气藏相比，处于同一沉积环境（如湖盆）中，但致密、低渗透层有特殊的形成条件。先天的物质条件是：近物源沉积的颗粒混杂、分选差；远物源沉積的颗粒细，泥质含量高，矿物成熟度低。

特低渗气藏的孔隙结构特征。特低渗气藏（致密气藏）的孔隙结构表现出以下特征：随着渗透率的降低，排驱压力增加；随着渗透率的降低，孔隙中值半径降低，致密气藏储层的中值半径为0.062m左右；随着渗透率的降低，孔隙几何参数G增加；随着渗透率的降低，孔隙的分选性变差；随着渗透率的降低，退汞效率降低；随着渗透率的降低，最终驱油效率降低；随着渗透率的降低，驱动压力增加。

影响致密气藏渗透率的主要因素。致密气藏的渗透率是界于0.1～0.01？0-3m2之间的，因此研究致密气藏渗透率的影响因素是有意义的。文献指出，致密气藏渗透率的主要影响因素有：孔隙结构、粘土矿物。

孔隙结构影响。孔隙结构对致密气藏渗透率的影响因素有：上浮岩石压力对致密气藏渗透率的影响受孔隙结构的控制，部分饱和水对致密气藏渗透率的影响受孔隙结构的控制。

上覆岩石压力影响。封闭围压的增加渗透率降低，这主要是由于在强力压实和成岩过程中形成的复杂而曲折的结构所造成的。对孔隙结构进行的薄片和电镜分析表明，在孔隙间总是存在非常狭窄的切口裂缝。当有效压力很低时，小裂缝是流体的主要通路。然而，当上覆岩石压力增加时，这些扁平的裂缝极易闭合，因而造成了渗透率的降低。

部分饱和水影响。由于毛细管力的作用，水有聚捕于细小孔隙和裂缝中的特性，使传递的气体无法通过这些通道，除非压力梯度大到足以将水从孔道中躯替出去。某些用水力压裂改善气层的措施之所以无效，部分原因可能就是由于驱替水所需的气体压力梯度很大，当压裂液渗入地层一定范围后，在裂缝两侧产生了一个气体渗透率几乎为零的小区域。

粘土矿物影响。粘土矿物的单个颗粒形态和它们的组合形态，均是广泛变化的。这些特征影响着表面积和微孔隙度的相对丰度，从而影响着地层渗透率。有研究表明，高岭石呈现一种密集的书本状形态，并仅有一部分孔隙成组存在。大部分绿泥石显示卡片盒状排列，其表面积和微孔隙性都比高岭石的高得多。混合层蒙脱石一伊利石普遍呈现卷曲碎片的蜂窝状组合，并从边缘突出短粗的凸起。它的表面积和微孔隙性界于蒙脱石与伊利石之间。

特低渗气藏的渗流机理

渗流的一般特征。特低渗气藏中气体渗流具有与一般高、中渗透率地层中气体达西渗流完全不同的渗流特征；在所研究的渗流速度范围内，低渗气体渗流曲线是由非线性段和线性段连接而成的上凸曲线；渗流曲线表现了非达西流动的特征，线性流动段延长线不通过坐标原点而与流量轴相交，存在一“拟起始流量”；由非线性段过渡到线性段具有一转变的临界点，相应于此点，存在临界流量和临界压力（平方）梯度。

渗流机理。对于致密气藏，在不含束缚水或束缚水饱和度较低时，气体低速渗流的运动规律与液体低速渗流完全相反，表现为低速渗流时，渗流曲线是一条上凸型曲线。即当压力（平方）梯度小于临界压力（平方）梯度时，表现为曲线斜率递减的非线性流动；当压力（平方）梯度大于临界压力（平方）梯度时，表现为拟线性流动。

特低渗气藏气井的产能特征

通过对某致密砂岩湿气气藏p139井的产能特征分析表明：

用本文提出的方法分析得出的产能方程比通过压力校正得出的产能方程更适合实际生产情况，因而本文提出的方法分析特低渗气藏的产能，具有更大的合理性和可靠性。

考虑启动压力梯度后计算的无阻流量要比不考虑计算所得的无阻流量低，也就是说启动压力梯度的存在减小了气井的产能。

一般特低渗气藏都含有束缚水，因此对绝大多数特低渗气藏来说，启动压力梯度对气井产能所产生的影响远远大于滑脱效应所产生的影响。经过现场实验得出为低渗、特低渗砂岩气藏存在启动压力，只有井底流压小于地层原始压力到一定程度，井中才有气体产出。

结论和建议

本文为特低渗气藏气井产能分析提供了形式简洁、科学、实用的公式和理论基础，而且还为进一步研究特低渗气藏奠定了基础，建议开展以下方面的研究：加强考虑更复杂的渗流条件下的特低渗气藏产能特征的研究，使之研究结果更接近气井实际生产动态，为合理、高效地开发致密气田服务；研究含水饱和度饱和度和渗透率对启动压力梯度大小的影响，建立启动压力梯度梯度和含水饱和度之间的曲线关系。