1、第五节 水驱气藏采收率的影响机理,地层水侵入气藏，部分天然气被地层水封隔，使得水驱气藏的采收率比气驱气藏低得多 -气驱气藏采收率：70-90% -水驱气藏采收率：35-65%,一、影响水驱气藏采收率的因素 最主要的因素是气藏中的水封气 天然气的产出主要经历两个过程 储层内的渗流过程和井筒内的垂管流动,非均质裂缝孔隙型储层天然气的渗流 需经历三个阶段 -基质岩块内孔隙孔隙间的渗流 -基质岩块孔隙层裂缝的渗流 -裂缝井底的渗流,当相对高渗孔道或裂缝首先水侵后，低孔低渗的砂体或被裂缝切割的基质孔隙层中的天然气被水包围，在毛细管效应作用下，水全方位的向被包围的砂体或基,1、孔隙中的水封（水锁）,质岩块
2、孔隙侵入，在孔隙喉道介质表面形成水膜，喉道内气、水两相接触面处的毛管阻力增大，孔隙中的气被水封隔，即水锁。,低渗岩块中的孔隙层、小裂缝中的气是通过大裂缝或高渗孔道产出的，而选择性水侵水最先进入大裂缝或高渗孔道，由于水体能量高于气层,2、低渗岩块（层）的水封（水包气）,压力，堵塞了孔隙、微细裂缝中天然气产出的通道，被封隔在低渗岩块和孔隙层中，即所谓的“水包气”。,3、气藏的封隔 裂缝性非均质水驱气藏，当气藏水侵后，高渗区之间的中低渗带及高低渗区之间的过渡带由于水的侵入裂缝变小或因气藏压力下降后岩石弹性膨胀使裂缝闭合，区块间连通性变得更差，甚至被水切断了相互间的联系，出现多个独立的水动力系统，产生
3、气藏的封隔。,4、气井的水封（水淹） 气井出水后，气相渗透率变小，气产量递减增快，同时井筒内流体密度不断增大，回压上升，生产压差变小，水气比上升，井筒积液不断增加，当井筒回压上升至与地层压力相平衡时气井水淹而停产，虽然气井仍有较高的地层压力，但气井控制范围的剩余储量靠自然能量已不能采出，而被井筒及井筒周围裂缝中的水封隔在地下，通常称为“水淹”，也是天然气产出过程中的一种水封形式,二、岩心水驱气试验研究1、单一孔隙介质不同岩性的岩心水驱气试验 疏松的胶结程度差的砂层较致密的胶结砂岩和石炭岩，驱替系数大，残余气饱和度小； 同一类岩性，残余气饱和度变化范围大，如砂岩1450%，石炭岩1068%。不同
4、的研究者的试验结果也相差较大。,2、层状非均质径向水驱气岩心试验 径向试验：指水驱气的渗流方向是由岩心外围向岩心人工钻的中心孔渗流。 前苏联奥伦堡气田不同渗透率组合岩心试验 高渗层段提前水淹，低渗岩心的驱替系数比组合前单个岩心试验结果小得多，十个岩心单独试验时平均驱替系数为0.702，而与高渗透岩心组合后，试驱结果驱替系数平均只有0.496。 低渗岩块的水封也会发生在非均质孔隙型水驱气藏中,3、岩心顺向和三维两种毛细管渗吸水驱气试验 顺向试验 把岩心一端面接触水，在毛细管力作用下，水渗入岩心向另一端驱替孔隙中的气 （非选择性水侵） 三维试验 把岩心全部侵入水中，水全方向的从岩心表面向核部浸入驱
5、替孔隙中的天然气 （选择性水侵）,试验结果 -顺向毛细管渗吸水驱气试验，驱替系数平均0.634（0.420.723），封闭气量平均36.6%（58.027.7%） -三维毛细管渗吸水驱气试验，驱替系数平均0.504（0.2830.691），封闭气量平均49.1%（71.730.9%） -非均质水驱气藏的选择性水侵对气藏的采收率影响很大。,4.中坝气田须二裂缝孔隙型砂岩水驱气藏岩心顺向水驱气试验,基质岩块水驱气最终采收率为40.12%63.95%，平均50.47%。采收率随孔隙度、渗透率的增加而曾线性增加,在水驱气过程中，压力20MPa，采出程度很低（小于20%），自18MPa开始，采出程度增幅
6、加大，小于7MPa后，增幅变缓,经过10小时的试验后，取出岩心观察发现，只在岩心进口端12cm范围才有水的侵入，其余45cm的岩心仍是干的，产出端根本无水产出。实际进入岩心的水饱和度只有11.0531.63%，平均19.26%，说明致密砂岩水驱指数约为0.2左右，气驱指数在0.31左右。 中坝须二气藏这种低孔低渗的致密砂岩基质孔隙不是水侵的主要通道,通过岩心水驱气试验，可获得以下认识 岩心水侵后，不同岩类的残余气饱和度一般较高，均大于30%，最高可达60%，表明了水驱气藏的采收率，由于地层水的侵入，比气驱气藏低得多，但变化很大，说明了水驱气藏采收率的提高有较大的空间。,第六节 提高水驱气藏采收
7、率的途径,一、开发早期尽量延长无水采气期 1、控制气井在临界产量（压差）以下生产 目的 控制水侵延长气井的无水采气期,威2、23井坚持了控制临界产量生产，收到了无水采气期长、稳产期长、递减小、无水采气量和总产气量大的最佳效果,2、控制气井的钻开程度 均质或似均质的气井 一般底水气藏钻开程度30%，边水气藏5060%为宜 非均质裂缝性水驱气藏 水侵主要决定于裂缝的发育程度、产状及水侵方式，与气井钻开程度的大小关系不明显,3、堵水 对于气水不同层或薄高渗夹层水侵，进行非选择性堵水效果较好 对气水同层、气水同缝的气井，选择性堵水效果不好，即使能降低水产量也是短期的，因为堵水剂达到的范围有限，并且逐渐
8、被气水带出来，故选择性堵水国内外目前已很少采用,二、排水采气 排水采气：水驱气藏在开采中，水侵波及到某些气井、区块、甚至全气藏时，采用人工举升、助排工艺、接合自喷井的带水采气、排出侵入储气空间的水及井筒积液，使部分水封气“解封”变为可动气而被采出，这种生产技术叫“排水采气”。,1、排水采气的地质基础 1）储层非均质性强 气藏的选择性水侵，产生多种形式的水封，一次采气采收率低，残余水封气的丰度较大，实施排水采气对提高采收率及产气能力的效果较为明显。 2）水体具封闭性，非刚性水驱的气藏 水体弹性能量有限，具可排性，排水可消耗水体能量，降低水体压力，使水封气解封而产出。,3）剩余储量较大 与气藏排水
9、采气系统相配套的工艺设备，注排系统、卤水处理系统和修井作业工程等投入较大，剩余储量大，则增产气量多，工艺投入回报率高，经济效益才好。 4）有一定高产气、水井的水驱气藏 气藏实施排水采气，排水强度必须达到气藏工程要求，需要一批大排水井作保证。,5）产出的地层水有出路的气藏 地层水是气田主要污染源之一，在制定排水采气方案时必须首先考虑卤水集输处理方案。 目前气田水处理有以下几种方式： -回注：包括异层回注和同层回注； -浓缩、制盐，提取稀有化工元素进行综合利用； -达标排放。,2、排水采气模式 边底水整装气藏（单一水动力系统气藏）和多裂缝系统（多水动力系统气藏），由于地质特征、气水关系、连通关系、
10、开发动态和排水采气动态特征各不相同，形成了两类气藏不同的排水采气模式和五种气井排水采气模式。,1）气藏排水采气的两种模式,整装气藏是以气藏整体为对象进行排水采气规划、设计和实施。对气藏水侵实行早期控制，中期进行技术准备、科研攻关、编制方案、配套建设，后期全面实施排水采气方案。 多裂缝系统气藏实行滚动勘探开发，一旦发现水侵、气水同产或钻至水体只产水的井，应实施早期排水。,2）气井排水采气的五种模式 （1）整装气藏气井排水采气三种模式 根据气井类型分为大缝型、中缝型、小缝型,大缝型 一是排积液阶段 二是自喷生产阶段，GP2WP2关系曲线表现为陡升上翘。 第三阶段是恢复气举阶段，GP2WP2关系曲线
11、变缓。,排积液阶段与自喷生产阶段的长短，主要与裂缝发育程度和裂缝发育带范围大小有关，裂缝发育且范围广，排积液和自喷生产两个阶段都长。,气井裂缝发育中等，水淹后裂缝中积液较少，水侵强度也较弱，一般排积液阶段较短，恢复自喷生产阶段较长。,中缝型,气井裂缝小且不发育，水侵强度不大，裂缝中积液少，一排就产气，不排就无气，气水产量也无大的变化，GP2WP2关系曲线分不出三个阶段，近似一条直线。,小缝型,整装气藏气井排水采气模式特征对比,（2）多裂缝系统气藏排水采气井的两种模式 后期排水型和早期排水型 后期排水型 气井未钻至水体完钻 投产初期只产天然气不产水，到气井出水时，地层压力已较低，在水侵影响下气井递减加快，水气比上升，直至气井水淹停产。,排水采气地层压力很低，水侵严重，效果不佳。GP2WP2关系曲线由陡变缓，水气比不断上升。,气水同产井GPWP关系曲线基本为一直线； 排水找气井在气井出气后，生产稳定时也基本为一直线。,早期排水型 气井钻穿气水界面或钻至水体边水部位。 投产初期气水同产或只产水不产气。,多裂缝系统气藏气井排水采气模式对比,
