CN117591777B - 一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法 - Google Patents

一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法；它解决了气井水淹停产后，由于无法明确距离井筒中心不同距离处气体开始流动的临界含水饱和度，导致气井无法复产的问题；其技术方案是：通过对不同含水饱和度下的岩心进行气体突破压力梯度实验，建立气体突破压力梯度与含水饱和度的关系曲线，并将实验数据进行非线性拟合，建立气体突破压力梯度与临界含水饱和度拟合式，随后结合气井生产资料中距井筒中心不同距离处与压力梯度计算模型，最终得到距井筒中心不同距离处水淹气井复产的临界含水饱和度计算模型。本发明的优点为实际应用效果较好，计算结果可靠，方法简单，可推广性强，可为水淹气井复产提供技术支持。

Description

一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法
技术领域
本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法。
背景技术
国内有水气藏资源潜力巨大，但该类储层的气水关系复杂，随着生产时间的延长，储层含水饱和度增加，积液水淹井逐渐增多，由于水侵导致井筒附近储层含水饱和度上升而引起气井生产气液比下降，气井积液并停产，因此明确井周附近气体开始流动的临界含水饱和度大小对气井复产具有积极意义；经过广泛的调研，《确定气井临界水饱和度的方法》采用试井原理并结合相对渗透率资料通过迭代试差法可求取气井临界含水饱和度，但计算方法较为复杂，无法大规模推广；《积液停产气井复产工艺优化研究与应用》采用了小直径管+泡排+氮气气举的复合复产工艺使得水淹气井复产，但是该工艺要求油套连通且要有充足的气源作为保障，工艺实施条件较为苛刻。
总体来说，水淹气井复产的方法取得了较多的研究成果，但是涉及到水淹气井井周不同位置处气体开始流动的临界含水饱和度的确定方法较少，因此，我们提出一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法来明确井周附近气体开始流动的临界含水饱和度，该方法在水淹气井复产的临界含水饱和度确定中具有理论上的合理性和实际生产应用价值。
发明内容
本发明的目的是：为解决气井水淹停产后，由于无法明确距离井筒中心不同距离处气体开始流动的临界含水饱和度，导致气井无法复产的问题，本发明采用实验与理论相结合的方法，通过对不同含水饱和度下的岩心进行突破压力实验，建立岩心突破压力梯度与含水饱和度的关系曲线，并将实验数据进行非线性拟合，得到拟合式，随后结合气井生产资料中距井筒中心不同距离处与压力梯度计算模型，最终得到距井筒中心不同距离处水淹气井复产的临界含水饱和度计算模型，该方法计算简便，可推广性强。
为实现上述目的，本发明提供了一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，该方法包括下列步骤：
S100、从地层中获取柱塞岩心并烘干，测量干重m、长度L、直径d、孔隙度和渗透率K，其中m为干燥岩心的质量，单位为g；L为岩心的长度，单位为cm；d为岩心的直径，单位为cm；/>为岩心孔隙度，无量纲量；K为岩心渗透率，单位为mD；
S200、实验室配置地层水，并测量地层水的密度，/>的单位为g/cm3；
S300、利用抽真空加压饱和装置，对干燥岩心进行抽真空加压饱和地层水；
S400、开展不同含水饱和度下的气体突破压力梯度实验，获取不同含水饱和度下的气体突破压力梯度的步骤为，
S401、将岩心放入高温高压储层渗流特征测试系统，对岩心施加固定的围压，不断增加进口压力至气体流量计出现流量，记录该状态下的气体流量、进口压力和出口压力，根据压力梯度的计算公式，利用该进口压力减去出口压力的差值再除以岩心的长度得到该气体流量下的压力梯度，保持围压不变，继续增加进口压力，记录不同压力梯度下的气体流量，以压力梯度为自变量，气体流量为因变量，将实验数据进行线性拟合，令线性拟合式的因变量为0，得到驱替后岩心的气体突破压力梯度；
S402、取出岩心，利用称重法，采用含水饱和度公式，，计算驱替后湿重岩心的含水饱和度，得到该气体突破压力梯度下对应的含水饱和度；
式中，为驱替后岩心湿重质量，单位为g；m为岩心干重质量，单位为g；d为岩心直径，单位为cm；L为岩心长度，单位为cm；/>为岩心孔隙度，无量纲量；/>为地层水密度，单位为g/cm3；
S403、将岩心放置在空气中，待岩心湿重质量降低后，重复S401、S402步骤，至岩心含水饱和度降到10%，停止实验，建立气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式；
式中，N为气体突破压力梯度，单位为MPa/m；S为临界含水饱和度，无量纲量；A、G为常数，无量纲量；e为自然对数函数的底数，无量纲量；
S500、根据气井生产资料，可得距井筒中心不同距离的压力梯度计算模型；
式中，F为距井筒中心不同距离处的压力梯度，单位为MPa/m；Q为气井复产产量，单位为方/天；T为储层温度，单位为K；K为储层渗透率，单位为mD；为气体粘度，单位为mPa·s；Z为气体偏差因子，无量纲量；p为地层压力，单位为MPa；h为储层厚度，单位为m；r为距井筒中心的距离，单位为m；
S600、根据气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式，结合距井筒中心不同距离处的压力梯度计算模型，令N=F，可建立水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型；
式中，S为临界含水饱和度，无量纲量；Q为气井复产产量，单位为方/天；T为储层温度，单位为K；Z为气体偏差因子，无量纲量；为气体粘度，单位为mPa·s；A、G为常数，无量纲量；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；p为地层压力，单位为MPa；r为距井筒中心的距离，单位为m。
进一步所述的一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，所述的出口压力为0.101MPa。
进一步所述的一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，所述的临界含水饱和度为在工业气流产量下限时所对应的最大含水饱和度。
进一步所述的一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，所述的气体突破压力梯度为气体在孔隙中开始连续流动所需的压力梯度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）适用范围广泛，可确定不同渗透率储层在水淹后距井筒中心不同距离处气井复产的临界含水饱和度；（2）计算方法便捷有效，工作效率高；（3）计算方法易于推广，成本较低。
附图说明
在附图中：
图1是该方法的技术路线图。
图2是气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的曲线图。
图3是距井筒中心不同距离的压力梯度计算模型曲线图。
图4是水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型曲线图。
具体实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明；
本发明提供了一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，图1是本方法的技术路线图，该方法包括下列步骤：
第一，从地层中获取柱塞岩心并烘干，测量干重m、长度L、直径d、孔隙度和渗透率K，其中m为干燥岩心的质量，单位为g；L为岩心的长度，单位为cm；d为岩心的直径，单位为cm；/>为岩心孔隙度，无量纲量；K为岩心渗透率，单位为mD；
第二，实验室配置地层水，并测量地层水的密度，/>的单位为g/cm3；
第三，利用抽真空加压饱和装置，对干燥岩心进行抽真空加压饱和地层水；
第四，开展不同含水饱和度下的气体突破压力梯度实验，获取不同含水饱和度下的气体突破压力梯度，并对数据进行拟合，建立气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式；
第五，根据气井生产资料，建立距井筒中心不同距离的压力梯度计算模型，得到距离井筒中心不同距离处的压力梯度；
第六，根据气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式，结合距井筒中心不同距离处的压力梯度计算模型，令N=F，可建立水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型。
进一步的，所述获取不同含水饱和度下的气体突破压力梯度的步骤为，
第一步，将岩心放入高温高压储层渗流特征测试系统，对岩心施加固定的围压，不断增加进口压力至气体流量计出现流量，记录该状态下的气体流量、进口压力和出口压力，根据压力梯度的计算公式，利用该进口压力减去出口压力的差值再除以岩心的长度得到该气体流量下的压力梯度，保持围压不变，继续增加进口压力，记录不同压力梯度下的气体流量，以压力梯度为自变量，气体流量为因变量，将实验数据进行线性拟合，令线性拟合式的因变量为0，得到驱替后岩心的气体突破压力梯度；
第二步，取出岩心，利用称重法，采用含水饱和度公式，，计算驱替后湿重岩心的含水饱和度，得到该气体突破压力梯度下对应的含水饱和度；
式中，为驱替后岩心湿重质量，单位为g；m为岩心干重质量，单位为g；d为岩心直径，单位为cm；L为岩心长度，单位为cm；/>为岩心孔隙度，无量纲量；/>为地层水密度，单位为g/cm3；
第三步，将岩心放置在空气中，待岩心湿重质量降低后，重复第一步、第二步，至岩心含水饱和度降到10%，停止实验。
进一步的，所述的气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式如下；
式中，N为气体突破压力梯度，单位为MPa/m；S为临界含水饱和度，无量纲量；A、G为常数，无量纲量；e为自然对数函数的底数，无量纲量。
进一步的，所述的距井筒中心不同距离的压力梯度计算模型如下；
式中，F为距井筒中心不同距离处的压力梯度，单位为MPa/m；Q为气井复产产量，单位为方/天；T为储层温度，单位为K；K为储层渗透率，单位为mD；为气体粘度，单位为mPa·s；Z为气体偏差因子，无量纲量；p为地层压力，单位为MPa；h为储层厚度，单位为m；r为距井筒中心的距离，单位为m。
进一步的，所述的水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型如下；
式中，S为临界含水饱和度，无量纲量；Q为气井复产产量，单位为方/天；T为储层温度，单位为K；Z为气体偏差因子，无量纲量；为气体粘度，单位为mPa·s；A、G为常数，无量纲量；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；p为地层压力，单位为MPa；r为距井筒中心的距离，单位为m。
进一步的，所述出口压力为0.101MPa。
进一步的，所述临界含水饱和度为在工业气流产量下限时所对应的最大含水饱和度。
进一步的，所述气体突破压力梯度为气体在孔隙中开始连续流动所需的压力梯度。
以苏里格气田某有水气藏为例，从该有水气藏储层中取出的渗透率为0.85mD、孔隙度为12.5%、直径为2.5cm、长度为4.2cm的柱塞岩心，经过抽真空加压饱和地层水后，进行不同含水饱和度下的气体突破压力梯度实验，实验结果如下；
表1
绘制气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S图版，如图2所示，随着含水饱和度的增加，气体流动的孔隙被水占据，气体突破压力梯度不断增加，并对实验数据进行拟合，得到气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式；
式中，N为气体突破压力梯度，单位为MPa/m；S为临界含水饱和度，无量纲量；e为自然对数函数的底数，无量纲量。
结合该气井实际生产资料，得到气井复产产量Q为10000方/天，气体偏差因子Z为0.6，储层温度T为550K，储层厚度h为3.5m，地层压力p为40MPa，气体粘度为0.0416mPa·s，利用距井筒中心不同距离的压力梯度计算模型，得到距井筒中心不同距离处的压力梯度，如图3所示，距井筒中心距离越远，其压力梯度越小；
结合该气井实际生产资料，可得距井筒中心不同距离的压力梯度计算模型如下；
式中，F为距井筒中心不同距离处的压力梯度，单位为MPa/m；r为距井筒中心的距离，单位为m。
表2
根据气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式，结合距井筒中心不同距离处的压力梯度计算模型，令N=F，建立水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型，可得距井筒中心不同距离处，水淹气井复产的临界含水饱和度数据，如图4所示，距井筒中心的距离越远，储层所能提供的压力梯度越小，若气体要流动，则要求的临界含水饱和度越低；
实际生产资料下，水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型如下；
式中，S为临界含水饱和度，无量纲量；r为距井筒中心的距离，单位为m。
表3
通过水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型得到的数据可得，该生产资料下水淹气井以10000方/天的产量复产时，井周10m处，临界含水饱和度为70.64%，井周40m处，临界含水饱和度为15.19%。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）适用范围广泛，可确定不同渗透率储层在水淹后气井复产的临界含水饱和度；（2）计算方法便捷有效，工作效率高；（3）计算方法易于推广，成本较低。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S100、从地层中获取柱塞岩心并烘干，测量干重m、长度L、直径d、孔隙度和渗透率K，其中m为干燥岩心的质量，单位为g；L为岩心的长度，单位为cm；d为岩心的直径，单位为cm；为岩心孔隙度，无量纲量；K为岩心渗透率，单位为mD；
S200、实验室配置地层水，并测量地层水的密度，/>的单位为g/cm3；
S300、利用抽真空加压饱和装置，对干燥岩心进行抽真空加压饱和地层水；
S400、开展不同含水饱和度下的气体突破压力梯度实验，获取不同含水饱和度下的气体突破压力梯度的步骤为，
S401、将岩心放入高温高压储层渗流特征测试系统，对岩心施加固定的围压，不断增加进口压力至气体流量计出现流量，记录该状态下的气体流量、进口压力和出口压力，根据压力梯度的计算公式，利用该进口压力减去出口压力的差值再除以岩心的长度得到该气体流量下的压力梯度，保持围压不变，继续增加进口压力，记录不同压力梯度下的气体流量，以压力梯度为自变量，气体流量为因变量，将实验数据进行线性拟合，令线性拟合式的因变量为0，得到驱替后岩心的气体突破压力梯度；
S402、取出岩心，利用称重法，采用含水饱和度公式，，计算驱替后湿重岩心的含水饱和度，得到该气体突破压力梯度下对应的含水饱和度；
式中，为驱替后岩心湿重质量，单位为g；m为岩心干重质量，单位为g；d为岩心直径，单位为cm；L为岩心长度，单位为cm；/>为岩心孔隙度，无量纲量；/>为地层水密度，单位为g/cm3；
S403、将岩心放置在空气中，待岩心湿重质量降低后，重复S401、S402步骤，至岩心含水饱和度降到10%，停止实验，建立气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式；
式中，N为气体突破压力梯度，单位为MPa/m；S为临界含水饱和度，无量纲量；A、G为常数，无量纲量；e为自然对数函数的底数，无量纲量；
S500、根据气井生产资料，可得距离井筒中心不同距离的压力梯度计算模型；
式中，F为距井筒中心不同距离处的压力梯度，单位为MPa/m；Q为气井复产产量，单位为方/天；T为储层温度，单位为K；K为储层渗透率，单位为mD；为气体粘度，单位为mPa·s；Z为气体偏差因子，无量纲量；p为地层压力，单位为MPa；h为储层厚度，单位为m；r为距井筒中心的距离，单位为m；
S600、根据气体突破压力梯度N与临界含水饱和度S的拟合式，结合距井筒中心不同距离处的压力梯度计算模型，令N=F，可建立水淹气井复产的临界含水饱和度S与距井筒中心不同距离r的计算模型；
式中，S为临界含水饱和度，无量纲量；Q为气井复产产量，单位为方/天；T为储层温度，单位为K；Z为气体偏差因子，无量纲量；为气体粘度，单位为mPa·s；A、G为常数，无量纲量；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；p为地层压力，单位为MPa；r为距井筒中心的距离，单位为m。
2.根据权利要求1所述的一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，其特征在于：所述的出口压力为0.101MPa。
3.根据权利要求1所述的一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，其特征在于：所述的临界含水饱和度为在工业气流产量下限时所对应的最大含水饱和度。
4.根据权利要求1所述的一种水淹气井复产的井周临界含水饱和度确定方法，其特征在于：所述的气体突破压力梯度为气体在孔隙中开始连续流动所需的压力梯度。
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