李相方,天气气藏开发中几个理论及实践问题
李相方 天然气藏开发中几个理论和实践问题
1 气藏开发中不同井型的适应性需要注意哪些方面？ （1）垂向渗透率和水平渗透率的大小 一般水平井起重要作用的垂向渗透率远低于直井起重要作用的水平渗透率。
（2）储层厚度 （3）储层改造差异，多层；产层很厚；非均值严重；储层渗透率低；直井需要压裂才具有产能；水平井压裂困难。
（4）稳产期比较：典型水平井稳产期大于直井稳产期，其前提是适合水平井开发的储层 （5）控制储量比较：因储层特征有差异。当储层多层时，直井可多层合采，其控制储量可能大于水平井的控制储量 （6）废弃压力比较：典型水平井废弃压力小于直井废弃压力，也即采收率高，其前提是适合水平井开发的储层。
2 、如何评价煤层气解吸后从基质孔隙到割理的运移方式，如扩散及渗流机理？ 原始煤储层基质孔隙与裂缝中水为连续相，且水中含有游离气及溶解气。此外，大量煤层气吸附在煤岩颗粒表面。吸附气一般介于 80~90%，游离气一般介于 8~12%，溶解气一般<1%。吸附气存在煤岩颗粒表面与孔隙水之间，固体煤、固溶态吸附气、液态水、溶解气与游离气构成了一个气液固三相平衡系统， 煤层气藏开发要进行排水降压，当地层压力小于临界解吸压力时，基质孔隙吸附气将解吸。如果基质孔隙水已饱和甲烷气，陆续解吸的甲烷气分子将聚集成核进而形成气泡；如果基质孔隙水未饱和甲烷气，则解吸的甲烷气分子将溶解到水中，并在浓度差驱动下扩散进入煤层割理及裂缝，并满足 Fick 扩散定律。但是由于当煤储层基质孔隙与裂缝水中已经饱和了甲烷气，如果排水降压，可以导致环境压力降低使得溶解度降低而甲烷气从水中逸出当煤储层基质孔隙与裂缝水中已经饱和了甲烷气，如果继续排水降压，由于这种状态甲烷在水中的溶解度没有增加，因此基质孔隙解吸的气将不再溶解于水中，也就不能通过水扩散到煤层割理及裂缝。鉴于上述原因，煤层气藏开发过程降压解吸扩散形成的产气能力非常小。
对于一定温度压力下，溶解度较小的组分来说，相际传质微弱，甚至可以忽略，而应主要考虑压差驱动下的两相流。流动的两相间不发生相变，而是在压差的驱动下克服粘滞阻力产生流动。气液两相不（微）溶流体在多孔介质中的流动可通过相渗来体现：相对渗透率与饱和度有关，气相相对渗透率随着气相饱和度的增加而增加，水相同理。对于每一相而言，又符合达西定律或非达西定律。而达西定律、非达西定律都是基于压力驱动下的流动，若无压力驱动，则气液两相不（微）溶流体则不会流动。
煤层气解吸后从基质孔隙到割理的流动属于气液两相系统，游离气微溶于水。游离气从基质孔隙非线性渗流至割理。
游离气从基质孔隙非线性渗流至割理模型 该种情况不满足浓度扩散理论：（1）属于气液两相系统；（2）游离气微溶于水。
考虑范德华力、毛管力、浮力、分子力、粘滞力、界面张力、压差等非线性渗流模型（求解方法尚未建立）。
3 影响天然气藏合理配产的主要因素有哪些？为什么？ 1)稳产期：保持气井具有一定的稳产年限，只有合理的配产才能保证气井稳定向下游长期供气，保证气藏的可持续稳定高效开发。对于一个采气速度对采收率无明显影响的气田，配产应依据气田稳产时间及经济效益。在气藏储量一定的情况下，气藏的稳产期限受配产的制约，气田的配产越高，其稳产期也就越短。气藏开采速度小，稳产期长，但同时应从经济效益进行考虑，开采速度小则投资回收期长，生产周期内的财务净现值小，经济不划算。因此，对该类气藏的配产应根据稳产时间并通过经济评价以达到最好的经济效益。2）采气速度：气藏的开发应首先考虑最大限度提高采收率。对于具有储层敏感性的气藏，不合理的开采速度会对储层造成伤害，提高了气藏废弃压力，从而降低采收率。因此采气速度的控制原则如下：①对于理想气藏，采气速度可以服从生产任务需要。②对于近理想气藏，采气速度基本可以服从生产任务需要。③对于一般气藏，采气速度需要因考虑主要伤害因素而受限制。④对于复杂气藏，采气速度需要因考虑多种伤害因素而受严格限制。低渗气藏无应力敏感，对于没有水、反凝析及出砂等影响的低渗气藏可根据市场需求放大压差生产，采用稀井高产的方式，降低投资成本。3）产水：气井生产过程中，出水是重要的影响因素。有边、底水的气藏单井配产过高时，就会引起边水舌进和底水锥进。从而造成以下几方面的影响：①造成死气区；②由于气层均为水湿性，孔隙、孔洞、裂缝的周壁都存在薄膜状水，边底水的侵入，使得水膜加厚，气相渗透率急剧降低；③导致气井过早水淹最终降低气藏采收率。4）井底积液：气井生产中，气体将地层产液携带出井筒所需的最小流速被称为气体携液临界流速。地层水进入井底后，井筒出现气液两相流。对于原始地层含有层内水的气田而言，井底积液的问题可能会影响配产。应保证气井产量大于临界携液速度，避免井底积液对产气的影响。
理论上讲，在气井井筒内液体若要流出井筒不一定是在环雾流流型下才能实现，即使井筒内存在多种流型或其它单一流型，如果井筒内压力足够高以克服多相流动造成的更高的摩阻依然可以保证气井内流体正常生产流动而不会造成井筒内的积液。但在一般情况下，环雾流下气体携带液体的效果是最好的，按照传统的观点来看，一旦井筒内出现了搅拌流或段塞流，不满足“液滴”模型，气体携液能力就大大下降。因此将气体产量小到一定程度，使井筒内出现非环雾流时的气体产量称为气体携液临界产量，并认为低于临界产量的气井产量就会出现“井筒积液”。5）出砂：出砂伤害：○1 出砂的排出可局部改善储层渗流状况；○ 2 储层骨架破坏造成出砂在储层或近井地带堵塞地层，劣化流体渗流；○3 地层产出砂容易在近井地层形成堆积并堵塞孔喉，造成近井地带渗透率降低。在岩石发生坍塌破坏之前，地层中游离砂产生的微粒运移伤害，造成储层的相渗降低了 25%左右。随着气体流速的增加，受剪切应力的作用储层骨架遭到破坏，近井地带大量出砂。在游离砂和骨架砂的复合作用下，储层的相渗降低至储层原始渗透率的 20%左右；○4 水侵和出砂都会劣化储层近井渗流，两者的复合对渗流影响更甚。在实际气藏开发中，地层产水后，储层中粘土矿物遇淡水极易膨胀和运移, 胶结变差，储层更易出砂。在水砂复合伤害的情况下，气藏的绝对渗透率 K 和气相相对渗透率降低 K rg 同时降低，气体绝对渗透率在双因子的作用下急剧降低。其对近井地带渗透率的伤害程度是单一因子伤害程度的倍数关系。○5 如果气藏进行机械防砂实验，当气藏近井地带
出砂时，砂粒被防砂屏障阻挡不能进入井筒，但同时也在近井区域形成砂堵，随着出砂量的增加，近井筒地带堵塞程度逐渐上升，这在一定程度上就降低了气井的打开程度，增大了近井区域的表皮系数，降低了气井产能。6）反凝析：凝析气藏开发必须研究气藏烃类相态特征，配产时要尽量考虑地层压力高于上露点压力，若配产过高地层压力下降快，压力低于上露点压力后，天然气中的重烃组分（C5 以上）则会在储层析出，造成气相渗透率下降，气井产量下降。
