氣層巖石流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)的新方法.docx

1、氣層巖石流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)的新方法王尤富樂濤濤K江大學(xué)石油工程學(xué)院王尤富等.與層巖石流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)的新方法.天然氣工業(yè).2009,29(10).80-82.摘要?dú)怏w通過氣度巖石流動的流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果是璘定、藏合理采氣速度的重要依據(jù).目前的氣層巖石流速致惑性的評價方法均沒有考慮氣體通過巖石的滑動效應(yīng)對滲透率的影響。為此根據(jù)伉體通過巖石孔道中的流動特性，提出了氣體通過巖石流動的流速敏感性的理論，介紹了氣層巖石流速散感性評價實(shí)驗(yàn)的新方法，包括氣層巖石流速敏感性評價實(shí)瞼的步驟以及臨界流速和速敏損害程度的確定。該新方法考慮了氣體通過巖石的滑動效應(yīng)對滲透率的影響,利用氣體在不同流速下流過巖石的滲

2、透率的變化來直接評價巖石的.流速敏感性，這避免了目前的氣層巖石流速敏感性的評價方法的不足。選取平湖濁區(qū)某凝析氣藏的巖樣進(jìn)行流速敏感性的評價，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明新方法是可行的.關(guān)繾詞氣層流動速度淺界速度氣體地層損害實(shí)驗(yàn)評價方法DOI：10.3787/j.issn.1000-0976.2009.10.025作者簡介：王尤富，1960年生.副教授；從事油氣田開發(fā)及教學(xué)工作.地址：(434023)湖北省荊州市南環(huán)路】號.電話:0716)8060457。Email：wangyoufu20010引言儲層巖石的流速敏感性(流體流動速度的變化引起地層微粒運(yùn)移、堵塞吼道，導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象)是合理開采油氣藏的重要

3、依據(jù)。實(shí)驗(yàn)室利用液體(煤油或地層水)作流動介質(zhì)評價油層巖石敏感性的方法已有詳細(xì)的介紹且油層巖石液體流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果已得到各油田的廣泛應(yīng)用文獻(xiàn)4、5介紹了將液體作流動介質(zhì)測定巖石的臨界速度轉(zhuǎn)換為氣體通過巖石流動臨界速度的方法，文獻(xiàn)6介紹了用氣體作流動介質(zhì)評價氣層巖石流速敏感性的實(shí)驗(yàn)方法.這些方法均沒有考慮氣體通過巖石流動與液體通過巖石流動的差異.即氣體通過巖石孔道的滑動效應(yīng)對滲透率的影響.其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際氣層巖石的流速敏感性將存在一定的誤差。因此，筆者根據(jù)氣測滲透曜的基本特性.解釋了氣體流速敏感性對氣測滲透率影響的特征，從而提出了氣體通過巖石流動的流速敏感性理論，在此基礎(chǔ)上介紹了氣層巖石流

4、速敏感性評價實(shí)驗(yàn)的步驟和確定氣體流速敏感性評價指標(biāo)的方法，以達(dá)到正確評價氣層巖石流速敏感性的目的。實(shí)際氣層巖樣的流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所介紹的氣層巖石流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)新方法是可行的。1氣體通過巖石流動的流速敏感性理論1.1氣測滲透率的基本特性氣體通過無微粒運(yùn)移的巖石流動時，由于氣體的滑動效應(yīng)的影響，使得用氣體作介質(zhì)測定的巖石的滲透率大于用液體測定的巖石的滲透率，旦氣體測定的巖石滲透率隨平均壓力的增大而減小。為了消除滑動效應(yīng)引起的氣測滲透率與液測滲透率的差距，文獻(xiàn)介紹了氣測滲透率與等價液體滲透率的計算公式:K.=Ks(l+6/T)(I)式中：K.為平均壓力下氣測巖石的滲透率.pm2；K-

5、為巖石的等價液體滲透率.“nF；。為與巖石孔道大小和氣體分子平均自由程所決定的系數(shù).小數(shù)；/,為氣體通過巖樣的平均壓力=(p+化)/2,Pi為巖樣入口壓力為巖樣出口壓力,MPa。由式(1)知，用氣體作介質(zhì)測定無流速敏感性的巖石滲透率時,滲透率與平均壓力的倒數(shù)成直線關(guān)系，如圖1中的曲線1所示。1.2流速敏感性對氣測滲透率的影響實(shí)際儲層巖石中，總是存在一些隨氣體流動而運(yùn)移的微粒，當(dāng)氣體通過巖石流動的流速增大到某一值時,附著在巖石孔道表面的微?；蛩缮⒌奈⒘D1氣測滲透率與平均壓力倒數(shù)的關(guān)系圖在氣體的拖曳力作用下產(chǎn)生運(yùn)移，微粒運(yùn)移到細(xì)小的孔隙喉道處將堵塞氣體的流動通道，減小了氣體通過巖石流動的能力，在

6、此流速下測得的氣體滲透率將小于由公式（1）所確定的氣體的滲透率；隨著氣體流速的增大，微粒運(yùn)移堵塞愈嚴(yán)重，氣體滲透率減小的程度愈大，氣測滲透率與平均壓力倒數(shù)的關(guān)系將出現(xiàn)圖1中曲線2所示的特點(diǎn)。國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室用氣體作流體介質(zhì)測定巖石的滲透率時，巖石出口端壓力Pz一般小于200mm水柱（2X10-3MPa）。因此，由以上分析結(jié)果知道，實(shí)驗(yàn)室通過增大氣體的流量，即巖石人口端莊力的增大，測定不同流量（與P對應(yīng)）下的巖石的滲透率，能夠根據(jù)氣測滲透率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定巖石中是否存在氣體流速敏感性：若增大氣體的流量時巖石中無微粒運(yùn)移，即巖石無流速敏感性，則測定的Kb與1/p的關(guān)系如圖1中曲線1所示；若增大氣體的流量

7、時巖石中有微粒運(yùn)移，即巖石有流速敏感性，則測定的K*與l/p的關(guān)系如圖1中曲線2（在小流量即大1/P.下與曲線】重合）所示。2氣體流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)方法2.1流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)步驟氣層巖石流速敏感性評價實(shí)驗(yàn)主要步驟是：將洗油烘干的巖樣放入巖心夾持器中，實(shí)驗(yàn)中保持巖心夾持器環(huán)壓大于巖樣進(jìn)口壓力的23MPa,以氮?dú)鉃榱黧w介質(zhì)，將氣體以5mL/min的流速通過巖樣.當(dāng)巖樣入口端和出口端壓力以及巖樣出口流量穩(wěn)定時，記錄巖樣入口端和出門端壓力以及氣體的流量值，計算平均壓力倒數(shù)和滲透率；依次將氣體以每分鐘12.5mL、25mL、37.5mL、50mL、75mL、100mL、200mL、300mL、400m

8、L、500mL、600mL的流最通過巖樣，計算出各個氣體流量下的平均壓力倒數(shù)（1/P-）和巖樣的滲透率（K叩）；繪出實(shí)測氣體滲透率與平均壓力的倒數(shù)的關(guān)系曲線（圖1中曲線2）。2.2流速敏感性評價指標(biāo)的確定2.2.1臨界流速作實(shí)測氣體滲透率與平均壓力的倒數(shù)的關(guān)系曲線直線段的延長線（圖1中曲線1所示），在延長線中讀取各平均壓力倒數(shù)下的滲透率（KmIi）；計算各平均壓力倒數(shù)下的值（/）（3）式中：為氣層巖石的臨界線性速度，m/d；A為巖石的截面積,cm?件為巖石的孔隙度，。2.2.2速敏損害程度流速敏感性引起的儲層損害程度由滲透率損害率的大小來確定，即：=（/）2/K,（4）式中：殊為流速敏感性導(dǎo)致

9、的滲透率損害率，小數(shù);（KQa,為大于臨界流速的某氣體流速下最大的Kg,值iKi為（Kgi）m所對應(yīng)的Kgu/zm2o根據(jù)文獻(xiàn)口提出的流速敏感性損害程度的確定方法，由表1可以確定氣層巖石速敏損害程度。表1氣層巖石速敏損害評價指標(biāo)表滲透率損害率損害程度0.71強(qiáng)速敏3氣層巖石流速敏感性評價實(shí)例選取平湖地區(qū)某凝析氣藏J巖樣，利用上述實(shí)驗(yàn)方法，在溫度為25T下用氮?dú)庾髁黧w介質(zhì)，實(shí)測該巖樣氣體滲透率與平均壓力的倒數(shù)的關(guān)系，曲線見圖2中曲線1,作圖2中曲線1直線段的延長線（即圖2中曲線2）。由圖2可知.當(dāng)平均壓力倒數(shù)為0.41（平均壓力為0.245MPa,對應(yīng)的氣體流量為400mL/min）時，曲線1所

10、對應(yīng)的滲透率（J巖樣實(shí)測氣體滲透率）為12.5X1O3曲線2所對應(yīng)的滲透率（J巖樣無速敏影響的理論氣體滲透率）為14.1X10-3pn?,理論氣體滲透率與實(shí)測氣體滲透率的差值與理論氣體滲透率的比值等于11.34%,大于10%,由此可知J巖樣實(shí)驗(yàn)室溫度和壓力下的臨界氣體流最為400mL/min；當(dāng)平均壓力倒數(shù)為0.33（平均壓力為3.0MPa,對應(yīng)的氣體流量為600mL/min）時,J巖樣實(shí)測氣體滲透率為10.7XIO3/im。理論氣體滲透率為13.7X10-3滲透率損害率等于21.89%。因此可知J巖樣氣體的速敏損害程度為弱速敏損害。圖2J巖樣氣測滲透率與平均壓力倒敷的關(guān)系圖4結(jié)論1）綜合考慮

11、了氣體通過巖石的滑動效應(yīng)以及氣體流速敏感性對巖石滲透率的影響，提出了用氣體作流動介質(zhì)評價氣層巖石流速敏感性的實(shí)驗(yàn)新方法。2）氣層巖石流速敏感性評價實(shí)例結(jié)果表明，筆者介紹的新方法是可行的。參考文獻(xiàn).1宋向程.油氣田開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)M.合訂本口.北京：石油工業(yè)出版社.1996.2宋漢華，王尤富，江厚順.等.中原油田濮67塊沙三中低滲透油藏儲層敏感性實(shí)驗(yàn)研究J.新廈石油學(xué)院學(xué)報，2004,16（3）:37-39.3李克向.保護(hù)油氣層鉆井完井技術(shù)M.北京：石油工業(yè)出版社，1996.4李如金.氣體合理天然氣流量的確定方法氣體流速敏感性實(shí)驗(yàn)口.夭然氣工業(yè)，2060,20（6）:106-107.5李治平，趙必榮，張

12、敏渝.氣藏巖石速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法及應(yīng)用研究J.鉆采工藝.1998,21（6）：39-40.6陶紅，曹珍，梁愛武.氣藏巖心氣速敏實(shí)驗(yàn)方法與應(yīng)用初探J.鉆采工藝，2003,26（4）191-92.7洪世鐸.油藏物理基礎(chǔ)M.北京：石油工業(yè)出版社，1985.（修改回稿日期.2009-07-24編輯韓曉渝）發(fā)展前景廣闊的碳捕捉和封存技術(shù)2009年10月13日，第三屆碳封存領(lǐng)導(dǎo)人論壇CSLF（CarbonSequestrationLeadershipForum）部長級會議在倫敦開幕。與會的多國部長都呼吁應(yīng)重視發(fā)展及商業(yè)化利用碳捕捉和封存（CCS）技術(shù)以應(yīng)對氣候變化.所謂CCS技術(shù)指的是碳捕捉和封存技術(shù)，

13、即將能源工業(yè)和其他行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳分高、搜集并集中埋存于地F數(shù)千米的地層中與大氣隔絕.這頊技術(shù)的英文全稱是CarbonCaptureandStorage,縮寫為CCS（以下簡稱CCS技術(shù)）.目前，CCS技術(shù)尚未成熟，仍處于研發(fā)階段，但是該項技術(shù)的發(fā)展前景極其廣闊.據(jù)專家預(yù)測，這項技術(shù)最多可令全球發(fā)電廠的二氧化碳排放量減少90%。2009年5月.全球第一家經(jīng)改造而配備CCS技術(shù)的發(fā)電廠在法國南部落成。這座電廠位于法國拉克，能源巨頭道達(dá)爾對其中的一個煤氣鍋爐進(jìn)行了升級.每年將有6萬噸二級化碳從這里被運(yùn)送和存儲到其附近一座被廢棄的天然氣田.這將是世界上第一條完整的碳捕捉鏈：首先燃燒天然氣,然后分離出燃?xì)庵卸趸迹詈髮⑵渖盥竦叵?。目前主流的碳捕捉工藝按操作時間可分為三類：燃燒前、燃燒中和燃燒后。其中燃燒中捕捉是最佳的選擇.燃燒前捕捉實(shí)現(xiàn)起來最為復(fù)雜，而燃燒后只能捕捉到排出二氧化碳的10%,既不經(jīng)濟(jì)，也不節(jié)能.“碳封存則需要首