T12致密气藏注热气体解除水锁机理研究

作     者：邱森淼 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨钊;李斌会

授予年度：2023年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：致密气藏 解除水锁 注热气体 核磁共振测试 数字岩心 

摘      要：在我国已探明的天然气总储量中,致密气约占总量的40%,致密气具有丰富的气藏储量与资源潜力,其已成为天然气勘探开发的重要领域。针对致密气藏进行高效的开发与利用,可有效的提高我国的天然气能源储备,对国家降低天然气进口依赖、缓解天然气供需矛盾具有十分重要的意义。致密气藏储层表现出超低孔、超低渗、微裂缝发育、毛细管现象突出、黏土矿物丰富等特征,储层水锁损害几率高,损害程度高。大量实验结果表明,致密气储集层水锁损害可以达到70%以上,部分损害率高达90%,其严重影响了致密气藏的开发效果。对此,结合实际情况与调研分析,本文将室内注热气试验与核磁共振测试相结合,确定了岩心内水在不同阶段的变化与分布状况,从岩心尺度和孔隙尺度对注热气干化致密岩心的机理进行研究。在构建的数字岩心的基础上,采用数值模拟手段,考虑压力、温度等外界环境条件,采用Mixture多相流模型,对注热气体在致密气藏中的孔隙流动与“干化过程进行了模拟,从而研究了岩心驱替过程中气/液相态的变化过程与影响因素,对气藏岩心降低含水饱和度、解除水锁的能力进行了表征。在构建的模型基础上进行数值模拟研究,研究注热气体对储层的干化效果与其对气井产能的影响,并与前期工作相应证,进一步形成了注热气体干化技术界限,加强对注热气体“干化机理的理解与认识,完成注热气体解除水锁机理研究。结果表明,各因素对渗透率恢复和含水饱和度降低影响大小的顺序依次为,注气温度、注气量、渗透率种类、气体种类,注气温度越高,注入量越大,岩心干化效果越好。核磁共振实验说明,气体注入后优先驱替较大尺寸的孔隙内的水,孔隙越小,孔隙中的水相越难以被气相波及;岩心中的可动水主要赋存在中孔隙中,但随着岩心孔隙度和渗透率的增大,大孔隙中的可动水逐渐增多,小孔隙内束缚水占比较大。岩心含水饱和度变化呈现“先急后缓的趋降,在注气量为300～450PV时,渗透率恢复速度达到最快,在注气量大于600PV后逐渐趋于稳定;岩心含水饱和度变化呈现“先急后缓的趋降,在注气量为150～300PV时降低最快,在注气量大于450PV后逐渐趋于稳定。数值模拟结果显示,孔隙中的剩余水相赋存空间主要为与孔道联通的角隅、盲端孔隙和喉道;结构、温度和压力等因素都会对干化效果造成影响,孔隙结构越简单,注气温度越高,驱替压差越大,润湿角越小,其岩心干化效果越好;油藏数值模拟显示,注气解除水锁过程中,温度越高,速度越快,储层含水饱和度降低愈多,产气产能恢复越大,干化效果越好。同时,综合全文研究认为,即注入高温气体能够有效解除气井水锁、降低渗透率损害与提高气藏产量,在实际生产中具有指导意义与应用价值。该研究结论可为开发致密气藏、提高采收率提供理论依据与实践指导,对于致密气藏解锁水锁损害、提高气体渗流能力具有重要的理论意义及实际应用价值。