致密气藏产能分析方法研究

在我国广泛地分布着致密气藏,致密气藏的储量在整个天然气的储量中占有相当大的比例。气体在致密气藏中的渗流机理十分复杂,研究十分困难,以致于经常用常规气藏分析方法去分析致密气藏的生产动态,这使得分析结果的准确性降低。本文以致密气藏产能分析方法为研究目标,在系统调研国内外文献、深入分析国内外研究现状的基础上,综合油气藏地质、油气渗流理论、偏微分方程、最优化理论及计算数学等多方面的知识,通过深入系统地研究,取得了一系列的研究成果。很多成果都是在国内外首次提出,同时,通过大量的实例分析表明这些成果具有广泛的实用性。总的说来,本文在以下几个方面取得了重要的突破: ①从气藏地质的角度分析了致密气藏的成因、影响致密气藏渗透率的主要因素、致密气藏的储层特征和致密气藏的渗流机理。 ②根据致密气藏的实际渗流特征,通过将致密气藏低速渗流时的指数式渗流方程简化为达西渗流方程,既简化了问题的处理又同时囊括了临界流速、临界压力梯度和启动压力梯度对致密气藏压降动态的影响。通过运用Laplace变换和Green函数方法求解了该模型的Laplace空间解,通过数值反演方法,作出了理论图版,讨论了临界流速、临界压力梯度及启动压力梯度对致密气藏压降动态的影响。 ③通常在以正产量和负产量生产时的致密气藏的渗流方程具有不同的形式,从而为压力叠加原理的应用造成了障碍,本文将这两个表现形式稍加变换就统一成了一个方程,从而统一了正产量和负产量生产时的解。为推导压力恢复方程和多产量测试的压降方程通式奠定了基础。 ④根据Laplace变换及其逆变换的性质通过引入附加函数的概念,得到了形式简明的实空间上的解析解。通过对比多组该解析解的计算结果和数值反演结果,该解析解的计算精度在5%以内,通常情况下小于3%。同时由于该解析解形式非常简明,因而可以在工程中广泛应用。 ⑤由于本文成功地解决了气体在致密气藏中渗流时的解析解,进而推导了气体在致密气藏中渗流时的压力恢复公式和多产量测试时的压降通式。 ⑥提出了致密气藏的产能分析方法,建立了气井产能分析的最优化模型,并讨论了该模型的求解方法。 ⑦建立了地层压力不确定时的气藏产能分析模型。最后,对川西气田11口井的实测资料进行了分析,分析的结果说明了该方法和模型的强的可靠性和广泛的实用性。 通过本文的研究,形成了一套系统的致密气藏产能分析的理论体系,丰富和完善了气藏工程,具有很高的理论价值和广阔的应用前景,为今后的研究提供了理论基础和参考方法,为指导低渗透气藏的高效合理开发、气井合理工作制度的确定奠定了理论基础。