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水驱疏松砂岩气藏在我国天然气工业中占有一定的比重,但是由于气藏地质条件的复杂性和水侵的多样性,目前的技术水平还无法满足气藏开发的需要。因此,急需针对水驱疏松砂岩气藏开发评价中所存在的问题进行理论和方法研究,为高效开发该类气藏提供理论依据及技术支持。
首先,通过室内岩心水驱气试验研究了影响水驱砂岩气藏残余气饱和度的主要因素,通过气藏数值模拟方法研究了影响气藏开发动态的主要因素。根据渗流力学原理,建立了气、水两相稳定渗流的数学模型,将气、水两相流动的二项式产能方程相结合,推导出了一种考虑紊流影响的产水气井动态预测模型。
其次,通过理论分析与矿场资料相结合,分析在地层、井筒中形成稳定气液两相流动的条件,提出了新的气藏动态分析理论与方法。在物质平衡方程分析的基础上,利用数值模拟方法研究了采气速率和水体规模对水驱砂岩气藏开采动态的影响。结果表明,由于水侵系数与开采速率都是变化的,所以不同的开采方案会使水驱气藏的视地层压力曲线出现上翘、下凹或直线段,而并非必然上翘。在采气速率低、水体规模大时,传统的物质平衡认识才适用;而在特定的采气速率和水体规模时,水驱气藏的视地层压力曲线也可能向下弯曲或出现直线关系。因此,不能仅依靠视地层压力曲线判断气藏的驱动类型。
然后,在系统分析的基础上,将水驱砂岩气藏开发系统划分为技术、体制、管理等三个层面。通过系统分解实现子系统的优化,通过综合实现系统整体优化。多学科专业团队、多项先进或常规技术的集成、“专用”工具的整合以及数据共享是水驱砂岩气藏高效开发系统优化的基础。
最后,为了高效开发有限水驱砂岩气藏,提出了气水均衡同采的理论与方法。研究结果表明,在气藏尚未发生严重水侵之前,气水均衡同采能使两区的地层压力均衡下降、气水界面保持稳定,从而使水驱变为纯气驱。利用该理论与方法可以避免选择性水侵,能够提高宏观波及系数和微观驱替效率,大幅度减少水锥程度,从而提高气藏的最终采收率。