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1、精品摘 要 底水锥进是底水气藏开发的难题之一，尽管国内外在理论研究和实践应用方面取得了一些成果；然而，由于底水气藏渗流机理复杂，开采难度大，因此，开展底水气藏水锥动态及合理开采对策应用研究，既具有必要性又具有挑战性。本文围绕底水气藏开发上存在的一些问题，分析了底水气藏的地质特征、产能特征、生产特征以及产水规律，开展了低渗透有水气藏水锥动态研究，并从理论和实践上综合分析了底水气藏产能的控制因素。底水驱气藏工程研究的主要任务之一是确定气井的临界产量，因为在气藏开发过程中，由于底水窜入井筒，导致气井产水，产量大大降低甚至停产，严重影响了气井正常生产和寿命。如何推迟气水两相流的出现和延长气井无水生产时
2、间成为关系到合理高效开发该类气藏的关键。本文围绕底水气藏开发上存在的一些问题，分析了底水气藏的地质特征、产能特征、生产特征,开展了底水锥进和临界产量规律的一些研究，并从理论和实践上综合分析了底水气藏临界产量影响因素和影响规律，建立底水气藏临界产量的方法，提出控制底水锥进的方法。关键词：底水气藏；气井；临界产量；锥进目 录摘 要I第1章. 绪论11.1题目的研究意义11.2国内外研究现状21.3主要研究内容31.4研究思路41.5设计的预期结果4第2章. 底水气藏气井锥进机理分析52.1底水锥进理论概述52.2底水锥进的物理现象52.3底水锥进的产生机理5第3章. 底水气藏气井临界产量的预测模型
3、、影响因素和规律73.1底水锥进模型73.1.1地层模型73.2气井水锥的临界产量公式的推导93.3临界产量的影响因素及其规律113.4其他几种临界产量的计算公式123.4.1 Dupuit临界产量计算公式133.4.2修正的Dupuit临界产量计算公式133.4.3 Scho1s临界产量公式143.4.4 Craft-Hawk1nsl临界产量公式143.4.5 Meyer-Gardner-Pisron临界产量公式153.4.6 Chaperon 临界产量公式153.4.7具有隔板的临界产量公式16第4章. 控制底水锥进的技术方法174.1影响水侵的各种因素174.1.1地质因素174.1.2
4、开发因素184.2控制技术方法184.2.1分隔注入调堵技术194.2.1定位注入调堵技术204.2.3笼统注入调堵技术21结 论22谢 辞23参考文献24第一章绪论1.1题目的研究意义底水气藏在我国气藏中占很大的比例，其储量相当丰富。除了有大量的天然底水气藏外，随着气田进入二次开采，更多气田的开发特征不断趋向于底水类型的气藏。底水气藏具有含气面积全部与底水接触的特点，这既是底水气藏在开发方面优于其它气藏的地方，同时也是底水气藏开发的困难所在。一方面，气藏与底水接触面积大，使得底水侵入气藏的能力大大增强，开采所消耗的地层能量能够及时从底水中得到补充，大多数底水气藏的开发都表现出能量充足的特征；
5、但另一方面，底水的存在又给气井生产带来严重的产水问题，在其生产过程中，常常表现出见水早、无水采气期短，见水后含水率上升快甚至暴性水淹的特征，从而导致气藏的采收率降低，气田开采风险增大。为了对底水气藏进行合理的开发，降低开采成本和开采风险，加强对底水锥进的控制，就需要加深对底水锥进规律的研究。水平井开发气藏的最大特点是能够有效减缓水锥进趋势和延长气井的见水时间。这是因为水平井的生产井段长，与气层接触面积大，和直井在相同产量下生产时，水平井要求的生产压差小。在供气区范围内，水平井压力梯度呈线形变化，而垂直井的压力梯度呈线形变化，在垂直井和水平井以相同产量生产时，垂直井周围的压力梯度高，因而在相同气
6、藏条件下，水平井的临界产量大于垂直井的临界产量。但无论是水平井或者垂直井，在临界产量上开发，就会使底水锥进加快，最后底水突入井中，造成气、水同产，降低气井的产量，最终导致气层的采收率降低。水平井出水的类型由于水平井的特点，其出水方式与直井不同。主要有两种底水脊进和裂缝突进。根据出水区域在水平段上的分布，底水脊进又细分为点状、线状和曲面状。由于同一气层的垂向渗透率不同，或者是水平段轨迹高低起伏，早期底水首先从高垂向渗透率的区域，或者接近气水界面的拐点进人气井，此为点状出水。在水平井生产上表现为含水率上升相对缓慢。如果油层纵向是均质的，井身轨迹呈直线，底水均匀脊进，形成线状出水。油井一旦见水，含水
7、率上升很快，产气量明显下降。如果底水能量充足，气层渗透性较高，量较大，线状见水就会发展成曲面出水。此时，气井严重水淹，气井成了水井。在塔里木油田，塔中油藏水平井出水属于底水脊进类型，初期以点状见水为主，由于底水能量充足，部分井很快水淹。轮南油田虽为边水油藏，但发展到后期成为次生底水。地层水沿与水平段连通的裂缝进人油井是裂缝油藏常见的出水形式。在开采初期裂缝是油的通道,后来油层压力降低，裂缝变成了水的通道。与底水脊进不同的是，此类水平井见水后，一个月甚至几天之内，产水急增，产油骤减。新疆裂缝油藏水平井见水后的生产状况即如此裂缝油藏水平井堵水的关键是找准出水裂缝，用大剂量高强度堵剂封堵。不论是底水
8、脊进，或是裂缝突进，水平井见水后如不采取堵水措施，含水率将一直上升，因为水层的能量大于油层的能量，底水气藏的体积大于油藏的体积，且在同样的地层中水的渗流能力大于油的水平井产水的危害水平井产水后降低了产油量，甚至损失储量。塔里木油田水平井中已有三分之一处于中、高含水期，产水已成了影响原油生产的问题。在新疆油田、冀东油田、大港油田等只要用水平井采油，就会产水，就有对堵水技术的需求。总之，不论是中国石油西部的新油田还是东部的老。油田，不论是从技术应用还是从技术储备上讲，都有必要开展水平井堵水研究。1.2国内外研究现状水锥对气井的开发生产具有极大的影响。国内外十分重视底水气藏中可能出现的底水锥进的预防
9、和控制，通过早期的水文地质研究以及早期认识边底水的封闭性、水体能量、气水边界附近储层物性和岩性变化以及驱动类型等，用以指导气藏开发和重大技术的决策。国内外对于底水锥进问题研究是从底水油藏开始的，在此基础上，进行底水气藏的研究。围绕临界产量、见水时间和水锥形态这三个主要研究内容，国内外研究者对水锥预测作了大量的理论和实验研究。基于油水界面上存在重力平衡以及不考虑水锥对油相压力分布的影响这一假设条件下，Muskat-Wyckoff于1935年首先提出了水锥的理论，给出了求极限产量、极限压差和极限水锥高度计算关系式和相应的计算图表。1954年，Myaer和Gdarer指出，油以径向流动方式流入井筒，
10、井筒周围产生了一个压降，该压降导致了水锥的形成。在此基础上，Myaer和Gdarer推导了新的临界产量计算公式。1972年，ShcolS进行了大量的锥进实验，并利用实验数据得到了计算临界产量的经验关系式。考虑到水锥形状对油相势函数的影响，Eatylle于1985年提出了计算垂直井的临界产量的新方法和油水锥进剖面形态的确定方法，该方法结合了线源理论和点源理论。1986年，Chaperson叫考虑了油藏边界与产油井之间距离的情况，推出了均质各向异性油藏中直井的临界产量计算式，并将Muskat方法推广到渗透率各向同性和各向异性的水平井;并且通过对垂直井和水平井的临界产量的比较分析得出了水平井的临界产
11、量通常大于垂直井的临界产量这一结论。1988年，Abbas和Bas在水锥研究中，最早考虑了井筒射开程度对临界产量影响。结合解析方法、数值方法和实验方法研究了不同边界条件下的水锥动态;运用一种全隐式、强祸合数学模型来处理压力与饱和度。针对均质各向同性及各向异性油藏底水锥进，Hoyland等人于1989年分别采用了解析法和数值法两种方法来确定相应的临界产量;采用解析法时，将Muskat关于井筒中存在均匀流量的假设条件转换为井筒无限导流，而数值法则是通过对四十多个临界产量数据进行模拟运算，在回归分析基础上得出了各向同性油藏的临界产量计算式。1992年，Guo和Lee提出描述水锥物理过程的图解分析法，
12、并给出最佳井筒射开程度的解析解来优化各向同性油层的临界产量；该方法考虑了井筒射开程度对油井产能的影响。1993年，我国的李传亮在考虑了油井表皮因子的情况下，对DuPult临界产量计算公式进行了修正;他提出了底水油藏中存在夹层时的“隔板理论”，推导出有隔板存在时的底水油藏临界产量和见水时间(1997年，2001年)计算公式，并对底水油藏油井最佳打开程度川以及利用矿场资料确定临界产量的方法“进行了研究(1994年)。2003年唐人选即基于底水油藏具有两种渗流模型的假设(即射孔段上部为水平径向流动，射孔段下部为半球状向心流动)，推导出油井见水前离井轴任一半径在任一时刻的水锥高度的隐式函数，由此确定底
13、水的突破时间和不同时刻水锥的剖面形态。2004年，谢林峰、李相方推导底水气藏水锥高度与形状模型；在推导时分别将气相流动考虑为平面径向流但不考虑气相非达西流动，和将气相流动考虑为球面向心流并考虑气相非达西流动。以上调研表明，前人在水锥研究方面作了很多研究并取得了重大研究成果。然而，同时也可以看出，这些成果主要集中在底水油藏的研究方面，并且对于底水锥进过程研究较少，有待进一步深入。1.3主要研究内容目前，用气井开发底水油气藏得到了十分广泛的应用。但是由于气井井筒流动压降的影响，使得气井开采时沿井筒的地层流入剖面不均一，底水突破后仍有很多气井的产能受限而难以采出。论文将主要从底水锥进机理出发，讨论影
14、响底水锥进的主要因素及其影响规律，建立预测底水气藏的临界产量的方法，并通过求解分析，提出控制底水锥进的方法，具体内容包括： （1）国内外研究现状分析；（2）底水气藏气井锥进机理分析；（3）底水气藏气井突破指标预测模型；（4）影响底水锥进的主要因素及其影响规律；（5）控制底水锥进的技术原理和方法；（6）结果分析和讨论。1.4研究思路首先调研国内外研究资料，明白研究现状和意义；然后研究底水气藏气井锥进机理分析；再找出底水锥进控制方法；最后是找到底水气藏气井临界产量的预测方法。1.5设计的预期结果通过12周的论文研究工作，从各个环节锻炼科研能力、独立工作、协作能力以及综合运用所学知识解决实际问题的能
15、力，预期结果为：熟悉和了解国内外研究现状；（1）掌握底水气藏底水锥进机理与临界指标的预测方法；（2）具体利用VB编程解决简单工程计算问题的能力；（3）提出控制底水锥进的基本对策；（4）完成“底水气藏底水突破临界参数预测”论文。完成论文相关图件的绘制。第二章 底水气藏气井锥进机理分析开发底水气藏气井最大的问题就是底水脊进。对底水气藏底水脊进问题的分析应该包括三个方面的内容，即临界产量、见水时间、见水时的产水规律。底水锥进现象的存在制约了气井的有效开发。利用镜像的解析解,同时结合矿场实例给出实际优化气井最佳井筒位置,其结果反映和势的叠加原理,给出底水气藏气井稳定渗流情况下不同时刻和临界条件下底水脊进高度和水脊面距井轴的向距离和方法对底水气藏气井气藏工程设计和理论研究具有一定的指导意义1。2.1底水锥进理论概述 国内外关于底水锥进的研究现状与进展和对底水气藏底水锥进问题的研究主要包括三个方面的内容，即临界产量、见水时间、见水后的产水规律。在本论文中，主要研究临界产量的预测和锥进机理和控制底水锥进。2.2底水锥进的物理现象 在气井采气中,由于井筒周围产生压力降及气藏中的物质平衡关系,使得底水气藏中会出现气水界面发生变形呈锥形上升的现象
