低渗气藏岩石变形渗流机理及应用研究

近年来,我国发现了大量的低孔低渗透气田,如何科学合理开发这类气田是目前急待解决的课题,而气田的渗流机理又是解决气田开发的关键。为此,本文根据我国低渗气藏的特点,运用室内实验和理论研究相结合的方法,对高含束缚水的低渗气藏渗流机理进行了深入的研究,将岩石力学、渗流力学、气藏工程、气藏数值模拟等多学科相结合,将非达西渗流、介质的变形和束缚水的变化作为一个整体来研究,突破传统上各种因素相分离的研究方法,找到了含束缚水的低渗透变形介质气藏的渗流机理,建立了相应的数学模型并求解。并以苏里格气田为例进行应用研究,为高效开发低渗透变形介质气藏提供更科学的理论指导。本文首先设计低渗透率气藏岩石的变形实验,根据岩石变形的特点做了相应的实验:即岩石孔隙度、渗透率随围压和孔压的变化关系;测试不同束缚水饱和度下的岩石的变形。其次,从理论上分析了低渗透气藏储层岩石变形机理、建立了岩石随应力变化的数学模型,探讨了影响岩石变形的因素,研究了束缚水在岩石压缩变形影响下的变化规律与束缚水临界值问题,建立了考虑束缚水的影响变形数学模型,第三,本文将渗流力学和弹塑性力学相结合,首次建立了考虑束缚水影响的低渗透气藏岩石变形与气藏渗流的流固耦合渗流数学模型并研究了求解;最后,本文将上述研究成果运用于长庆苏里格气田气井生产中的井眼周围渗透率变化特性,生产过程中, 井眼周围渗透率的分布情况,产能试井资料异常的机理等研究中,得出了许多新的认识,为低渗透气田的科学开发和动态分析提供了基础。