致密砂巖氣藏近井地帶含水飽和度變化規(guī)律

馬宏煜 高樹生 葉禮友 劉華勛 熊 偉 史江龍 王 霖 吳 康 祁青山 張春秋

1.中國科學(xué)院大學(xué) 2.中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所 3.中國石油勘探開發(fā)研究院滲流流體力學(xué)研究所4. 中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院 5. 中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院6. 中國石油新疆油田公司實驗檢測研究院計量監(jiān)督檢測中心

0 引言

非常規(guī)天然氣作為一種潛力巨大的未來接替能源，將成為全球能源供應(yīng)的一個重要組成部分[1]。中國致密砂巖氣資源豐富，自“十一五”以來，鄂爾多斯盆地蘇里格氣田、四川盆地川中地區(qū)須家河組氣藏、松遼盆地南部登婁庫組氣藏等勘探、開發(fā)都取得新突破，實現(xiàn)了致密砂巖氣的規(guī)模開發(fā)利用，展示了良好的發(fā)展前景[2-8]。致密砂巖氣藏普遍具有低孔隙、低滲透、高含水的特點，大多數(shù)氣藏在開發(fā)的過程中均出現(xiàn)高壓、低產(chǎn)、伴生產(chǎn)水的特點，儲產(chǎn)量最大的蘇里格致密砂巖氣田自開發(fā)以來，到目前為止有60%以上的氣井面臨產(chǎn)水問題，近井地帶大量積液導(dǎo)致氣井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)[9-13]。通過對儲層近井地帶含水飽和度變化規(guī)律及其影響因素開展物理模擬實驗研究，有助于明確致密砂巖氣藏產(chǎn)水機(jī)理，準(zhǔn)確預(yù)測氣井的產(chǎn)水動態(tài)。

楊滿平等[14]認(rèn)為在氣藏開采過程中，由于致密砂巖儲層巖石應(yīng)力敏感作用，地層孔隙度和孔隙喉道體積減小，部分束縛水釋放形成自由水并產(chǎn)出，導(dǎo)致氣井大量產(chǎn)水，近井地帶含水飽和度增大。盛軍等[15]認(rèn)為在氣井開采過程中，從泄流邊界到井筒方向，壓差呈現(xiàn)出一個逐漸增大的趨勢，近井地帶含水飽和度逐漸增大。胡勇等[16]進(jìn)行長巖心夾持器飽和衰竭氣驅(qū)實驗，結(jié)果表明近井地帶含水飽和度變化與巖心滲透率有關(guān)。這些研究均表明近井地帶含水飽和度會發(fā)生變化，然而，關(guān)于近井地帶含水飽和度變化規(guī)律及其影響因素的報道卻很少。

根據(jù)致密氣藏開發(fā)過程中流體從遠(yuǎn)井區(qū)向近井區(qū)匯集的平面徑向滲流特點，筆者設(shè)計了一套近井地帶儲層含水飽和度變化物理模擬實驗流程，分析初始含水飽和度、采氣速度對近井地帶含水飽和度的影響，最后綜合氣藏生產(chǎn)現(xiàn)場因素并利用相似原理，計算得到氣藏近井地帶及不同區(qū)域含水飽和度變化及氣藏產(chǎn)水情況。

1 物理模擬實驗思路與方法

1.1 物理模擬實驗思路

在致密砂巖氣藏直井壓裂開發(fā)過程中，近井地帶流體滲流以平面徑向滲流為主[16-17]，地下流體以氣井為中心匯集，滲流中每個滲流流線都平行于同一個平面，每個平面內(nèi)的流動狀況都相同。在平面徑向滲流中，從地層遠(yuǎn)端到氣井井底滲流截面逐漸變小，根據(jù)從遠(yuǎn)井端到近井地帶滲流半徑逐漸減小的滲流現(xiàn)象，如果以井眼為圓心，將地層切割成一個個的圓柱體，那么由近及遠(yuǎn)會形成半徑逐漸增加的一系列空心圓柱體（圖1）。從半徑R0（井筒半徑）開始，至第1個空心圓柱體的外半徑R1處為近井地帶，從半徑R1至半徑R2處地層為地層流體滲流的地層中部區(qū)域，從半徑R2至半徑R3處為地層流體滲流的遠(yuǎn)井地帶區(qū)域。

筆者從物理模擬實驗的角度來模擬研究近井地帶含水飽和度的變化規(guī)律，考慮到地層遠(yuǎn)端到氣井井底滲流斷面逐漸變小這一特點，選用直徑為10.5 cm、3.8 cm、2.5 cm致密砂巖巖心在同一水平面上進(jìn)行串聯(lián)，模擬氣井周圍儲層的徑向滲流，而且假設(shè)3個巖心由小到大的孔隙體積比例與氣井近井地帶、地層中部及遠(yuǎn)井地帶的小扇形體的孔隙體積比例相似。由此即可實現(xiàn)氣井徑向滲流的物理模擬實驗，用以評價近井地帶含水飽和度的變化規(guī)律及其影響因素。

圖1 平面徑向滲流實驗?zāi)M示意圖

在致密砂巖氣藏生產(chǎn)開發(fā)中，常常采用放壓生產(chǎn)方式，油管直徑的大小對氣井的產(chǎn)量起控制和調(diào)節(jié)作用，在不同管徑的油管下，井底壓力及氣井產(chǎn)量不同[18]。根據(jù)實驗物理模擬需求以及致密砂巖氣藏開發(fā)方式，在實驗出口端連接微管來模擬采氣的油管，通過改變微管直徑來控制采氣速度。實驗中采用的是自主研發(fā)的耐高壓（30 MPa）微管，滿足了微尺度與常規(guī)尺度的實驗對接，能夠進(jìn)行高壓條件下致密砂巖氣藏平面徑向滲流模擬[19]。在物理模擬實驗出口端分別接入不同管徑的微管（20 μm、30 μm、40 μm、50 μm）模擬采氣油管，開展致密砂巖氣藏衰竭開發(fā)模擬實驗。由于筆者研究致密砂巖氣藏儲層中氣、水兩相流動，不考慮地層水流入井筒積液導(dǎo)致地層氣體的攜液能力下降以及地層積液倒灌情況，故在實驗微管前端加入干燥管吸收出口端的產(chǎn)水，以排除該因素的影響。

1.2 巖心滲流物模實驗連續(xù)性論證

根據(jù)儲層流體徑向滲流特征，將儲層劃分n個流動區(qū)域，不同流動區(qū)域邊界半徑R1，R2，…，Rn，然后根據(jù)流動區(qū)域滲流截面積和孔隙體積確定巖心半徑和長度。

滲流截面相似性為：

儲層滲流是達(dá)西滲流時地層壓力的分布為：

劃分1個區(qū)域時，采用1塊巖心模擬，流動為線性滲流，物模巖心壓力分布為：

劃分n個區(qū)域時，采用n塊半徑不同、長度不同巖心模擬，物模巖心壓力分布為：

已知pe、pw、ri、Li，依據(jù)式（5）可以計算得到：n個巖心串聯(lián)開發(fā)時所對應(yīng)n－1個連接點的壓降曲線。當(dāng)n越大時，物模與儲層流動規(guī)律相似程度越高，但同時帶來的實驗難度也越大；理論計算和物模實驗結(jié)果表明（圖2），當(dāng)n大于或等于3時，物模流動與儲層流動相似程度較高，物模巖心壓降漏斗特征明顯，即使物模巖心連接處流動截面發(fā)生突變，但宏觀流動規(guī)律與連續(xù)性地層基本一致，因此筆者將直徑為10.5 cm、3.8 cm、2.5 cm致密砂巖巖心在同一水平面上進(jìn)行串聯(lián)方案是可以模擬研究致密砂巖氣藏生產(chǎn)開發(fā)中平面徑向滲流規(guī)律。

圖2 致密砂巖氣藏衰竭開發(fā)下氣井不同泄流區(qū)域壓力分布圖

1.3 實驗方法

1.3.1 巖心參數(shù)

實驗選用蘇里格致密氣藏柱狀砂巖巖心，其巖心基本參數(shù)如表1所示。

表1 實驗巖心基本參數(shù)

1.3.2 實驗流程

實驗流程為：①將致密砂巖巖心烘干，稱取干重，然后抽真空飽和水，稱取飽和水濕重，計算孔隙體積；②將致密砂巖巖心建立初始含水飽和度（60%）；③將巖心分別裝入巖心夾持器并加圍壓至30 MPa，然后通過中間容器高壓氣源對該組巖心飽和壓力至設(shè)計壓力20 MPa，飽和氣完畢后穩(wěn)定一段時間，直到各點壓力不再發(fā)生變化為止，撤掉氣源，確保巖心處于獨立壓力系統(tǒng)中（圖3）；④打開出口微管（50 μm）調(diào)節(jié)閥，并同時打開壓力、流量數(shù)據(jù)自動記錄系統(tǒng)，開始實驗；⑤實驗過程中記錄各測壓點壓力、開采時間、氣流量、累計氣流量等參數(shù)，地層壓力從20 MPa 下降至廢棄條件（直徑2.5 cm巖心夾持器出口端壓力達(dá)到3 MPa），實驗結(jié)束；⑥取出巖心并稱重，計算含水飽和度變化情況以及出口干燥管重量變化；⑦依次對巖心建立初始含水飽和度55%、50%、45%、40%，重復(fù)步驟③～⑥，進(jìn)行不同初始含水飽和度的氣驅(qū)飽和衰竭開發(fā)模擬實驗；⑧依次更換出口微管40 μm、30 μm、20 μm，重復(fù)步驟②～⑦，進(jìn)行不同出口微管直徑、不同初始含水飽和度的氣驅(qū)飽和衰竭開發(fā)模擬實驗。

圖3 氣驅(qū)飽和衰竭開采物理模擬實驗流程示意圖

2 儲層區(qū)域范圍與產(chǎn)水量相似性論證

自然界和工程界中現(xiàn)象與物理模擬實驗的相似一般采用相似理論，在不考慮邊底水、毛細(xì)管力和重力的均質(zhì)致密砂巖氣藏下，相似理論主要包括運動相似、動力相似、采出程度相似、孔隙相似、流動介質(zhì)相似和幾何相似。致密砂巖氣藏與物模實驗相似論證主要包括致密砂巖氣藏區(qū)域范圍相似性和氣藏產(chǎn)水相似性論證，其中致密砂巖氣藏區(qū)域范圍相似主要為幾何相似，氣藏產(chǎn)水相似則為運動相似。致密砂巖氣藏區(qū)域范圍幾何相似和孔隙相似是利用不同區(qū)域孔隙比相似轉(zhuǎn)化為不同區(qū)域半徑相似；氣藏產(chǎn)水運動相似是通過氣藏井底單位滲流截面上質(zhì)量流量與實驗出口端有效滲流截面單位質(zhì)量流量相似，進(jìn)而可以得到氣藏的采氣速度。

據(jù)前所述的物理模擬實驗思路中的區(qū)域劃分，近井地帶、地層中部區(qū)域及遠(yuǎn)井地帶與直徑2.5 cm（1號巖心）、直徑3.8 cm（2號巖心）及直徑10.5 cm（3號巖心）體積孔隙比相似原理，即可得氣藏各區(qū)域半徑換算公式。

近井地帶：

地層中部區(qū)域：

遠(yuǎn)井地帶：

根據(jù)近井地帶、地層中部區(qū)域、遠(yuǎn)井地帶的區(qū)域劃分公式（6）、（7）、（8），將各參數(shù)帶入公式換算得到氣藏各區(qū)域半徑。

近井地帶外半徑：

地層中部區(qū)域外半徑：

不同直徑的微管所對應(yīng)的產(chǎn)氣速率不同，利用物模實驗采氣速度與氣藏單位滲流面積流量相同原理式（11），將不同微管下的飽和衰竭實驗初期出口流量轉(zhuǎn)換成氣藏采氣速率。

將各參數(shù)帶入式（6），分別得到對應(yīng)的產(chǎn)氣速率。

出口微管20 μm所對應(yīng)的產(chǎn)氣速率為：

出口微管30 μm所對應(yīng)的產(chǎn)氣速率為：

出口微管40 μm所對應(yīng)的產(chǎn)氣速率為：

出口微管50 μm所對應(yīng)的產(chǎn)氣速率為：

3 實驗結(jié)果

在致密砂巖氣藏氣驅(qū)飽和衰竭物理模擬實驗中，通過控制初始含水飽和度、出口微管直徑兩個變化因素，分別來研究地層原始含水飽和度和采氣速度對致密砂巖氣藏近井地帶、地層中部區(qū)域及遠(yuǎn)井地帶含水飽和度變化規(guī)律的影響。

3.1 采氣速度對儲層含水飽和度變化的影響

在致密砂巖氣藏氣驅(qū)飽和衰竭物理模擬實驗中，通過對不同微管下實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析，得到直徑分別為2.5 cm、3.8 cm、10.5 cm等3塊巖心在4個不同微管直徑條件下實驗后的含水飽和度曲線（圖4～ 6）。

圖4 不同微管下直徑2.5 cm巖心實驗后含水飽和度曲線圖

圖5 不同微管下直徑3.8 cm巖心實驗后含水飽和度曲線圖

圖6 不同微管下直徑10.5 cm巖心實驗后含水飽和度曲線圖

從近井地帶（2.5 cm巖心）實驗后含水飽和度曲線（圖4）可以看出，出口不同直徑的微管都對應(yīng)一個臨界含水飽和度（定義含水飽和度變化曲線與對角虛線的交點為臨界含水飽和度），隨著出口微管直徑由20 μm增大至50 μm，近井地帶臨界含水飽和度分別為51%、49%、41%、40%。當(dāng)初始含水飽和度大于臨界值時，近井地帶含水飽和度增大，地層積液；小于臨界值時，近井地帶含水飽和度減小，地層水隨采氣排出。隨著初始含水飽和度增大，近井地帶含水飽和度增速降低，曲線的變化趨勢變緩的點對應(yīng)的含水飽和度值分別為60%（預(yù)估）、56%、50%、45.3%。微管直徑越大，采氣速度越大，攜液能力就越強(qiáng)；但是由于采氣速度越大，中、遠(yuǎn)端區(qū)域供液能力也越強(qiáng)，而且氣體攜液能力小于供液能力，最終導(dǎo)致近井地帶積液越來越嚴(yán)重。因此致密砂巖氣藏合理配產(chǎn)可有效控制氣井產(chǎn)水。

圖5是中部區(qū)域（直徑3.8 cm巖心）不同采氣速度實驗后含水飽和度變化曲線。可以看出，在微管直徑為20 μm和30 μm條件下，地層中部區(qū)域巖心含水飽和度均降低，且初始含水飽和度越大，降低的趨勢越明顯；微管直徑為40 μm和50 μm條件下，地層中部區(qū)域含水飽和度均呈增大趨勢，且后者含水飽和度增大量明顯要高于前者。由此可見，微管直徑大于30 μm時，致密砂巖氣藏采氣速率增大，遠(yuǎn)端供液能力增強(qiáng)，在地層中部區(qū)域也開始形成積液，地層中部區(qū)域含水飽和度增速變緩拐點對應(yīng)的含水飽和度值分別為45%（微管直徑50 μm）和50%（微管直徑40 μm）。大于該值后，氣體攜液能力增強(qiáng)，但是總的看來遠(yuǎn)端供液能力更強(qiáng)，地層仍然處于積液狀態(tài)。

圖6是遠(yuǎn)端區(qū)域（直徑10.5 cm巖心）不同采氣速度實驗后含水飽和度變化曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)，在出口控制流量的微管直徑分別為 20 μm、30 μm、40 μm和50 μm條件下，遠(yuǎn)井地帶含水飽和度均隨初始含水飽和度增大而降低。即采氣速度越大，遠(yuǎn)井地帶含水飽和度減少量就越大，運移水量越多，當(dāng)初始含水飽和度大于55%時，遠(yuǎn)井地帶地層水開始大量向近井地帶流動，這也就是致密砂巖高含水氣藏采氣速度越大，近井地帶積液越嚴(yán)重的主要原因。

3.2 初始含水飽和度對儲層含水飽和度變化的影響

通過改變實驗巖心初始含水飽和度，來模擬不同限產(chǎn)條件下氣藏不同初始含水飽和度對于近井地帶積液的影響，表2為出口微管直徑分別為20 μm、30 μm、40 μm和50 μm不同采氣速度條件下，不同初始含水飽和度對實驗后儲層含水飽和度變化量的影響情況。

3.2.1 出口微管直徑20 μm下，不同初始含水飽和度的影響

根據(jù)圖4～6中出口微管直徑為20 μm實驗后巖心含水飽和度曲線及表2所對應(yīng)的實驗后含水飽和度變化數(shù)據(jù)，可以看出：當(dāng)初始含水飽和度小于臨界值51%時，直徑 2.5 cm巖心、直徑3.8 cm巖心和直徑10.5 cm巖心含水飽和度均降低，且初始含水飽和度越大，3.8 cm巖心和10.5 cm巖心減少量越明顯。這表明致密砂巖氣藏在該低速開采下，地層初始含水飽和度小于51%時，地層水由遠(yuǎn)端向中部一直到近井地帶運移，且攜液能力大于供液能力，近井地帶和地層中部區(qū)域地層水隨采出氣全部產(chǎn)出，地層不存在積液的問題；當(dāng)初始含水飽和度大于51%時，氣體攜液能力開始小于供液能力，導(dǎo)致近井地帶含水飽和度增大，近井地帶地層積液。

3.2.2 出口微管直徑30 μm下，不同初始含水飽和度的影響

將圖4～6中出口微管直徑為30 μm實驗后巖心含水飽和度曲線和表2實驗后含水飽和度變化值進(jìn)行分析，可以得到：該微管對應(yīng)的地層初始含水飽和度臨界值為49%，初始含水飽和度小于該值時，地層水隨采氣而全部產(chǎn)出；初始含水飽和度大于49%時，氣體攜液能力小于供液能力，中部區(qū)域和遠(yuǎn)端區(qū)域含水飽和度減少，近井地帶地層積液。當(dāng)初始含水飽和度大于56%時，受氣水兩相流阻力影響，積液范圍逐步向地層中部區(qū)域漫延，造成中部區(qū)域含水飽和度減少趨勢變?nèi)酰ǖ貙又胁坑形⑿》e液，但整體趨勢被抵消），最終導(dǎo)致近井地帶和中部區(qū)域含水飽和度變化量均有減小趨勢。

表2 不同直徑微管和初始含水飽和度下各巖心實驗后含水飽和度變化數(shù)據(jù)表

3.2.3 出口微管直徑40 μm下，不同初始含水飽和度的影響

同上述綜合實驗后巖心含水飽和度曲線及變化量可以得到：出口微管直徑40 μm的地層含水飽和度臨界值為41%，初始含水飽和度小于臨界值時，地層水隨采氣而全部產(chǎn)出；初始含水飽和度大于臨界值時，氣體攜液能力小于供液能力，近井地帶（2.5 cm巖心）、中部區(qū)域（3.8 cm巖心）含水飽和度增加，地層發(fā)生積液。當(dāng)初始含水飽和度大于50%時，近井地帶和中部區(qū)域積液速度減慢，部分積液隨采氣產(chǎn)出，但地層還處于積液狀態(tài)。

3.2.4 出口微管直徑50 μm下，不同初始含水飽和度的影響

同上述綜合實驗后巖心含水飽和度曲線及變化量可以得到：出口微管直徑為50 μm的地層初始含水飽和度臨界值為40%，初始含水飽和度小于臨界值時，地層水隨采氣而全部產(chǎn)出；初始含水飽和度大于臨界值時，近井地帶和地層中部發(fā)生積液。當(dāng)初始含水飽和度超過46%時，積液速度減慢，部分積液隨采氣產(chǎn)出，但地層還處于積液狀態(tài)。

綜上所述，隨著采氣速度增加，近井地帶積液的臨界含水飽和度降低，同時積液范圍從近井地帶漫延至地層中部區(qū)域，即在相同初始含水飽和度時，氣井采氣速度越大，地層越容易積液。

3.3 初始含水飽和度和采氣速度對采收率的影響

在致密砂巖氣藏開發(fā)過程中，近井地帶積液、氣井產(chǎn)水會嚴(yán)重影響采收率。在致密砂巖氣藏平面徑向滲流中，每個采氣速度都對應(yīng)一個臨界含水飽和度，當(dāng)?shù)貙映跏己柡投鹊陀谂R界值時，地層水會隨采氣全部排出，不會造成積液；當(dāng)?shù)貙映跏己柡投却笥谂R界值時，近井地帶將發(fā)生積液，隨著采氣速度的增大，積液產(chǎn)水更嚴(yán)重，采收率急劇下降。

圖7為不同微管直徑時，模擬儲層初始含水飽和度與采收率變化關(guān)系曲線。圖7表明初始含水飽和度越大，氣藏的采收率就越低。當(dāng)儲層原始含水飽和度大于55%時，遠(yuǎn)井地帶含水飽和度快速降低，氣井大量產(chǎn)水，造成采收率急劇下降；采氣速率越大，遠(yuǎn)井地帶地層水越容易向氣井運移，供液能力也就越強(qiáng)，從而導(dǎo)致在近井地帶以及地層中部區(qū)域產(chǎn)生積液，造成采收率大幅下降。

圖7 不同微管直徑下模擬氣藏采收率變化曲線圖

4 氣井產(chǎn)水量數(shù)值計算

氣井產(chǎn)水是困擾著氣田開發(fā)的一個嚴(yán)峻的問題，氣井見水后，氣、水兩相流動降低了氣相滲透率，直接導(dǎo)致了氣藏產(chǎn)能下降進(jìn)而影響氣藏的累產(chǎn)量[20]。筆者通過物理模擬實驗明確含水飽和度變化規(guī)律，計算得到在不同含水飽和度和采氣速度下的氣井產(chǎn)水量圖版。

4.1 模擬氣井產(chǎn)水量計算

根據(jù)蘇里格致密砂巖氣藏井間干擾概率統(tǒng)計[21]，合理井網(wǎng)密度為3 口/km2，故氣藏遠(yuǎn)井地帶半徑（R3）為300 m，采氣油管管徑（R0）為0.04 m。由上述近井地帶和地層中部區(qū)域的外半徑公式（9）、公式（10）計算得到氣藏不同區(qū)域范圍是：近井地帶外半徑（R1）為42 m、中部區(qū)域半徑（R2）為78 m、遠(yuǎn)井區(qū)半徑（R3）為300 m（近井地帶半徑偏大的原因是考慮致密砂巖氣藏直井壓裂開發(fā)裂縫的影響，將裂縫泄流能力等效于井筒周圍的徑向泄流，因此增加了2.5 cm巖心的長度，達(dá)到模擬壓裂直井開發(fā)的效果）。假定氣藏儲層厚度（R）為10 m時，結(jié)合各微管產(chǎn)氣流量，由公式（7）～（9）可以計算得到不同直徑微管的模擬速率，即：v20μm=2 621 m3/d、v30μm=6 173 m3/d、v40μm=12 287 m3/d、v50μm=15 108 m3/d。

根據(jù)模擬得到的儲層不同區(qū)域的含水飽和度變化值，可計算氣井的產(chǎn)水量（圖8）。產(chǎn)水量隨初始含水飽和度增加而增加，而且采氣速度越快，對應(yīng)的產(chǎn)水量越大。由于未考慮致密砂巖氣藏中不同區(qū)域儲層非均質(zhì)性及其他生產(chǎn)因素的影響，理論計算獲得的氣井產(chǎn)水量可能存在一定的誤差，但研究成果對于認(rèn)識致密砂巖氣藏產(chǎn)水動態(tài)和制定合理的排水采氣工藝措施仍具有較大的幫助。

圖8 不同采氣速率下的模擬氣藏產(chǎn)水量曲線圖

4.2 氣井產(chǎn)水實例分析

圖9 氣井W1累計產(chǎn)氣、水量曲線圖

圖10 氣井W1日產(chǎn)氣量曲線圖

蘇里格氣田致密砂巖氣藏的1口氣井W1，其儲層物性如下：儲層厚度為12 m，平均含水飽和度為45%，滲透率為0.01 mD，這與本文實驗參數(shù)接近，其生產(chǎn)動態(tài)曲線如圖9、10所示，氣井平均日產(chǎn)氣量為1.12×104m3，累計產(chǎn)水量2 613.29 m3。根據(jù)氣井產(chǎn)水量圖版（圖8），可以得到氣井W1在日產(chǎn)氣量和初始含水飽和度45%條件下累計產(chǎn)水量理論值為2 928.74 m3，與實際累計產(chǎn)水量相比，相對誤差率為12.07%。由此可見，氣井累計產(chǎn)水量圖版預(yù)測結(jié)果與對應(yīng)氣井的累計產(chǎn)水量實際值具有較好的一致性，研究成果可以有效預(yù)測氣井產(chǎn)水量。

5 結(jié)論與認(rèn)識

1）根據(jù)致密砂巖氣藏直井壓裂的儲層滲流特征，提出了致密砂巖氣藏近井地帶含水飽和度變化與影響規(guī)律的物理模擬實驗新方法。

2）對于低滲致密砂巖儲層，不同采氣速度都會對應(yīng)一個臨界含水飽和度，氣藏初始含水飽和度低于該臨界值，地層水能夠全部隨采氣產(chǎn)出；如果高于臨界值，氣體攜液能力小于供液能力，近進(jìn)地帶發(fā)生積液。隨采氣速度增加，該臨界含水飽和度逐漸降低，即在相同初始含水飽和度時，氣井采氣速度越大，越容易導(dǎo)致近井地帶積液。

3）通過對物模實驗和氣井生產(chǎn)開發(fā)相似性論證，計算得到致密砂巖儲層近井地帶、中部區(qū)域和遠(yuǎn)井地帶的區(qū)域范圍值以及不同采氣速度下的氣井產(chǎn)水曲線。同一含水飽和度下，采氣速率越大，產(chǎn)水越嚴(yán)重，采收率越低。對于致密砂巖氣藏，應(yīng)確定合理的采氣速度，達(dá)到有效控制近井地帶積液的目的，從而提高氣藏采收率。

4）計算得到的氣井累計產(chǎn)水量圖版與對應(yīng)氣井的產(chǎn)水動態(tài)具有較好的一致性，證明該研究成果可以有效預(yù)測氣井產(chǎn)水量，對于氣井采取合理的治水措施具有指導(dǎo)作用。

符 號 說 明

R0表示采氣油管半徑，m；R1表示近井地帶外半徑，m；R2表示地層中部區(qū)域外半徑，m；R3表示遠(yuǎn)井地帶外半徑，m；Rn－1表示區(qū)域n－1滲流地帶外半徑，m；Rn表示區(qū)域n滲流地帶外半徑，m；Rw表示氣井半徑，m；r1表示巖心1的半徑，m；r2表示巖心2的半徑，m；rn表示巖心n的半徑，m；re表示外邊界半徑，m；rw表示井壁半徑，m；L1表示巖心1的長度，m；L2表示巖心2的長度，m；L3表示巖心3的長度，m；Ln表示巖心n的長度，m；D1表示巖心1的直徑，m；D2表示巖心2的直徑，m；D3表示巖心3的直徑，m；p1表示巖心1的壓力，MPa；p2表示巖心2的壓力，MPa；pn－1表示巖心n－1的壓力，MPa；pe表示外邊界處壓力，MPa；pw表示井壁處壓力，MPa；V近表示近井地帶孔隙體積，m3；V中表示地層中部區(qū)域孔隙體積，m3；V遠(yuǎn)表示遠(yuǎn)井地帶孔隙體積，m3；V地表示氣井徑向流區(qū)域地層孔隙體積，m3；V近扇表示近井地帶扇形體孔隙體積，m3；V中扇表示地層中部區(qū)域扇形體孔隙體積，m3；V遠(yuǎn)扇表示遠(yuǎn)井地帶扇形體孔隙體積，m3；V地扇表示氣井徑向流區(qū)域扇形體孔隙體積，m3；V2.5表示直徑2.5 cm巖心的孔隙體積，m3；V3.8表示直徑3.8 cm巖心的孔隙體積，m3；V10.5表示直徑10.5 cm巖心的孔隙體積，m3；Q微表示微管衰竭實驗開始產(chǎn)氣速率，m3/d；Q20表示微管20 μm下衰竭實驗開始產(chǎn)氣速率，m3/d；Q30表示微管30 μm下衰竭實驗開始產(chǎn)氣速率，m3/d；Q40表示微管40 μm下衰竭實驗開始產(chǎn)氣速率，m3/d；vi表示氣藏產(chǎn)氣速率，m3/d；v20μm表示出口微管20 μm下模擬氣藏產(chǎn)氣速率，m3/d；v30μm表示出口微管30 μm下模擬氣藏產(chǎn)氣速率，m3/d；v40μm表示出口微管40 μm下模擬氣藏產(chǎn)氣速率，m3/d；v50μm表示出口微管50 μm下模擬氣藏產(chǎn)氣速率，m3/d；S巖表示實驗出口巖心滲流截面積，m2；φ2.5表示直徑2.5 cm巖心孔隙度；S滲表示氣藏滲流面積，m2；φ近表示近井地帶孔隙度；h氣表示氣藏厚度，m。

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