低渗透/特低渗透储层启动压力梯度与非达西渗流相关问题探讨

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隔行如隔山啊

smartdou

讨论主题二： 低渗透储层的流体流动

        
        在K .C.巴斯宁耶夫、A.M.费拉索夫和B.M.马克西莫夫著的《地下流体力学》275页描述：地层体系之所以会表现出牛顿液体性质是由于若干物理机理，但重要的是非牛顿液效应表现出渗流速度低，孔隙很小的介质中，也即是说低渗透率时。这就决定了非均质非牛顿渗流的特点，低渗透区成了非牛顿效应主要表现区。
      由于上面的汉语来自俄文翻译，我们读起来很别扭，但大概的意思我们可以理解。本人不同意这些专家对低渗透储层中的非牛顿流体的表征。马克西莫夫等人的观点告诉人们：在低渗透储层渗流由于孔隙较小，流动会呈现出非牛顿流体的特征，但本人认为低渗透储层渗流与非牛顿流体流动有着本质不同。如果说流体流动在孔隙较小的介质中流动会呈现出非牛顿流体特征，目前尚需实验流体力学验证。我们目前还不能采用纯数学理论推导出孔隙较小的介质中流动与非牛顿流体的关系。
      在这里需要强调指出：一些土壤介质在实验室进行测试时，有人测试出启动压力梯度，这个启动压力梯度不是由于低渗透所引起的，而是这些土壤介质中含有许多物质，在采用水做驱替介质时，这些体材料与水产生反应产生多种胶体，是流动在开始呈现出非牛顿流体，而随着流体被采出，产生胶体能力减弱，流动再次出现达西渗流。
   

wwwitsum

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zfp123

“油藏压力系数低于1，储层属于低压储藏。压力系数=地层压力/静水压力,当测试地层压力为20.0MPa，埋深2800m时。压力系数=20/0.0098×2800×1.0=0.73。此油藏就属于压力系数低于1的低压油藏。”
这里压力系数=20/（0.0098×2800×1.0）=0.73。“/”后“=”前，应该有个括号括起来。

zfp123

“油藏压力系数低于1，储层属于低压储藏。压力系数=地层压力/静水压力,当测试地层压力为20.0MPa，埋深2800m时。压力系数=20/0.0098×2800×1.0=0.73。此油藏就属于压力系数低于1的低压油藏。”
这里压力系数=20/（0.0098×2800×1.0）=0.73。“/”后“=”前，应该有个括号括起来。

qiao0001

低渗储层存在启动压力与否尚存争议，就油田开发实际，3000m以内的低渗油藏，启动压力范围都在10Mpa以下，考虑各种参数，注水开发井口压力都在20Mpa以上，正常理论计算，都已突破启动压力，注入流体可以自然流入地层，但实际上，弱亲水性，正常压力系统下的低渗储层往往是，随着时间的推移，井口注入压力增高，地层吸水能力变差，水驱效率变差。这在理论上有如何认识。


个人观点：完全同意非达西渗流方程仅是一个判别式，不是流体的流动方程。故理论计算切随意莫搬用。
（2）低渗储层影响渗流能力，因素很多，任何计算方程只是宏观描述其渗流能力。
（3）室内试验很难模拟地下真实情况，渗流规律并非能像电泳试验那样描述清晰。

penaldo

第一次听说启动压力和压力系数有关，居然还解释为压力系数低于1的油藏缺乏能量所以需要注水补充"启动压力＂，无语～～  按您这么说，压力系数低于1的低渗透气藏都需要补充能量才能开发了？大家知道，在鄂尔多斯盆地很多气井压力系数都是低于1的。压力系数低于1，是指原始地层压力低于等高静水柱压力，如果渗透率较高，通过氮气气举降低井筒内流体密度后，完全能实现自喷。即使不能自喷，通过人工举升降低井底流压也能达到工业油流。而启动压力来源于低渗透储层流动阻力较大，没有＂足够大＂的压差油气就不能流动而提出的观点，所以才需要压裂降低近井地带渗流阻力，或者超前注水提供足够大的压差，且不说启动压力存在与否，反正和压力系数一点都沾不上边。即使楼主想标新立异自创名词，至少也应该把物理原理搞清楚后再发表吧？言多必失啊楼主，不知道审稿是怎么通过的，唉，，

smartdou

penaldo 发表于 2014-2-4 22:12
第一次听说启动压力和压力系数有关，居然还解释为压力系数低于1的油藏缺乏能量所以需要注水补充"启动压力＂ ...

penalda 几日来以“圣人”自居，对本人的一些论点进行指责，但penaldo的无端指责没有任何论据，逻辑混乱，自相矛盾，下面将分4个问题进行分析其错误：
           第一个问题，penalda指责：“第一次听说启动压力和压力系数有关，居然还解释为压力系数低于1的油藏缺乏能量所以需要注水补充"启动压力＂，无语～～”。
           如果penalda不承认注水是补充底层能量，最终目的提高了压力系数，实在是荒唐。不知道penalda是否从事过油田开发，也不知道penalda如何看待注水？
           第二个问题：penalda指责：“按您这么说，压力系数低于1的低渗透气藏都需要补充能量才能开发了？大家知道，在鄂尔多斯盆地很多气井压力系数都是低于1的。压力系数低于1，是指原始地层压力低于等高静水柱压力，如果渗透率较高，通过氮气气举降低井筒内流体密度后，完全能实现自喷。即使不能自喷，通过人工举升降低井底流压也能达到工业油流。”   
            从这段话看，penalda前面几句是在说“低渗透气藏”，而后面几句是在说“低渗透油藏”。近年来，本人研究的是“低渗透油藏”的相关问题，但从未讨论过“低渗透气藏”的事宜。也从未说过，低渗透气藏如何补充能量。因为，油藏和气藏开发存在着很大差异，气体与液体有相同点，也有不同点，液体分子排列的最大特点是远程无序而短程有序，即首先液体分子在短暂时间内，在很小的区域(与分子距离同数量级)作规则的排列，称为短程有序；其次，液体中这种能近似保持规则排列的微小区域是由诸分子暂时形成的，其边界和大小随时改变，而且这些微小区域彼此之间的方位取向完全无序，表现为远程无序。因而液体的物理性质在宏观上表现为各向同性。液体分子间的距离小，相互作用力较强，分子热运动主要表现为在平衡位置附近做微小振动，但其平衡位置又是在不断变化的，因而，宏观上表现为液体具有流动性。液体没有一定的形状，只有一定的体积。而气体分子极度散乱，间距很大，以高速向四面八方运动，粒子间作用力较小，容易被压缩，具有流动性。体积不固定，形状不规定。换句话说，气体没有一定的体积，它总是充满它所能达到的全部空间，也就是说，把气体放进任何一个容器中，它总能充满整个容器。这个特点是他与液体不同的。气体是“无孔不入”，在地层中气体渗流的渗流方程也与液体不同，这里不做赘述，参见“气体渗流”或“气藏工程”。由于气体和液体本身特征和渗流特征不同，也正是低渗透气藏开发不需要补充能量，压力系数低于1也能正常开发的原因。同时，也是由于气体不同于液体，所以气体开采过程中，如果不是有水气藏，气井开采不需要下任何举升设备。同时，要强调的是：不是说低渗透气藏不需要补充能量，而是目前人们还没有找到最好的补充能量的方式而已，才导致低渗透气藏采收率较低。
            第三个问题：panalda还提到：“而启动压力来源于低渗透储层流动阻力较大，没有＂足够大＂的压差油气就不能流动而提出的观点，所以才需要压裂降低近井地带渗流阻力，或者超前注水提供足够大的压差，且不说启动压力存在与否，反正和压力系数一点都沾不上边。”
             panalda将启动压力归结到储层渗流阻力较大，没有足够大的压差。请问，没有足够大的压力，哪里来的足够大的压差？panalda不承认超前注水是增加了地层能量，提高了压力系数，也实在是很荒唐的事情。超前注水补充底层能量，提高了地层压力，压力系数被大幅度提高，一些地层高达1.6~2。同时，panalda还提到压裂，开发界有一句口头禅：“压裂不注水，地层干张嘴，哪有油流出来”，说的就是注水补充能量的重要性，对于低渗透油藏，压裂本身不能解决地层能量的补充问题。注水提高了地层压力，“压力系数”是人们用来衡量地层能量补充程度的重要指标。而压差只是一个相对概念，请问“压差”大小能用来衡量地层能量的补充程度吗？多大的压差就能保证“启动压力”不再需要？我想penaldo自己恐怕永远也不知道。
              第四个问题：panalda指责：“即使楼主想标新立异自创名词，至少也应该把物理原理搞清楚后再发表吧？言多必失啊楼主，不知道审稿是怎么通过的，唉，，”
                panalda指责审稿人不应该同意本人在《石油勘探与开发》、《石油学报》等杂志发表关于启动压力相关观点的文章。我想这些杂志目前审稿专家都是2~3位，不是专家们都不懂，难道审稿人都不懂学术，只有panalda本人懂一样，这实在也荒唐可笑至极。我奉劝panalda多学习液体渗流与气体渗流和油藏工程，不要再以“圣人”自居，不要妄加论断，学会谦虚和谦卑。

penaldo

哈哈，有意思，不知道大家看懂了窦先生的回复没有？他是否有正面回答我的疑问?
一直关注李窦论战，本不想参与讨论，因为李传亮教授已经解释得够多的了，实在看不下去才忍不住说了两句。我还在休假，手机打字不方便，先占个位，等过两天回去再慢慢驳斥如此混乱的逻辑。

penaldo

“penaldo的无端指责没有任何论据，逻辑混乱，自相矛盾”
首先，我不知道窦专家何出此言？又在哪里自相矛盾了？我是第一次听说压力系数低于1的油藏需要注水补充“启动压力”，注意，我打了引号，我质疑的是补充“启动压力”，并没有反对注水是补充地层能量。低渗透油藏由于需要较大的压差才能形成工业流量，所以即使用人工举升方法将油井的井底压力降到很低的水平，仍然产油效率很低，所以需要注水补充地层能量，提高生产压差。窦专家企图转移话题，让人质疑我连基础的油田开发知识都不懂。
退一步来说，即使我确实对油田开发一无所知。你可以指责我知识匮乏，或者不懂装懂，但我并没有推理和结论矛盾的地方，因为我并没有给出结论，我只是质疑您。因此，您指责我“逻辑混乱，自相矛盾”，就没有任何根据了，这只会让人觉得您在虚张声势。并且，我相信，所有网友都是第一次听说窦专家提出的“注水是补充压力系数低于1油藏的启动压力”这个说法，不是吗？

好，我知道窦专家又会接着钻空了，“penaldo承认注水补充地层能量，从而提高压力系数，这不就是承认了压力系数低于1的油藏存在启动压力吗?”我发现窦专家有一个习惯，当他遇到回答不了的问题的时候，就会想方设法写一大段让人看了云里雾里的论述（见下文），莫测高深，把很简单的道理整得很复杂，或者转移话题，但从来不正面回答问题。可惜这种伎俩在逻辑严密的人看来，不堪一击。不好意思，我不会给您钻空子的机会。首先，大家都知道，启动压力是针对低渗油气藏储层提出的概念，且不说存在与否（李传亮教授已经有详细的论述），至少启动压力和压力系数一点关系没有。注意，我说的是“低渗透”如果压差不够，产油量很低，并没有说“压力系数低于1的油藏”，也没有说不流动。如果渗透率足够高，即使压力系数低于1，我不需要注水，只需要通过泵降低井底压力，就能实现足够高的油流，就像农村里抽地下水的抽水机一样。如果油质较轻，有的低压油藏甚至还能通过氮气气举实现自喷。

窦专家引用了胡文瑞院士的一段话并加以评论：“这口‘干井’自喷原油了，说明压力系数超过了2，或者更高，污水井压力回灌的重要作用就是给80多年“有油而不出油”的三叠系储层提供了“启动压力”，导致渗透率较低的三叠系储层产油了。上面的实际已经证明了异常低压的低渗透油藏存在“启动压力”，已经成为一种事实，总不能视而不见吧！”。注意，这句话逻辑不混乱，但是有漏洞。这种只能说明压力系数低于1并且“低渗透”的长庆油田通过注水实现了“工业”油流（请注意我的引号），并不能说明压力系数低于1并且“高渗”的油田存在启动压力。这就是我提出质疑的重点。窦专家连我质疑的点都没搞清楚，就上来一阵乱喷。窦专家说压力系数低于1的油藏存在启动压力梯度，所以需要注水补充启动压力才能开发。换句话说，如果压力系数低于1的油藏不通过注水就能实现工业油流，那么窦专家的观点就错了。请接着看下文：

“液体分子排列的最大特点是远程无序而短程有序，即首先液体分子在短暂时间内，在很小的区域(与分子距离同数量级)作规则的排列，称为短程有序；其次，液体中这种能近似保持规则排列的微小区域是由诸分子暂时形成的，其边界和大小随时改变，而且这些微小区域彼此之间的方位取向完全无序，表现为远程无序。因而液体的物理性质在宏观上表现为各向同性。液体分子间的距离小，相互作用力较强，分子热运动主要表现为在平衡位置附近做微小振动，但其平衡位置又是在不断变化的，因而，宏观上表现为液体具有流动性。液体没有一定的形状，只有一定的体积。而气体分子极度散乱，间距很大，以高速向四面八方运动，粒子间作用力较小，容易被压缩，具有流动性。体积不固定，形状不规定。”
求求您能说点人类能听懂的语言行不？一位诺贝尔奖得主（名字我忘了）在每次学术交流之前，都会先给高中学历的妻子演讲，反复修改讲稿，直到他的妻子能听懂了之后，再上讲台讲给大家听。难道非要整得如此高深才能代表您水平高吗？我也不知道哪位专家能看懂如此晦涩的语言，或者您自己都不知道自己在说什么，反正我学历低看不懂。我只想和大家做几道简单的数学题。埋深1000m的油藏，油质较轻（相对密度0.8），压力系数0.9（低于1），也就是原始地层压力大约9MPa。完井后我通过氮气气举（由油套环空大排量注入氮气，从油管中返出），顶替出油管中的泥浆或水，有效降低了油管内的流体密度，后期油管中逐渐被地层原油占据充满，1000m深的油柱形成8MPa的井底压力，换句话说，井口还有余压1MPa。我想请问，现在压力系数低于1的油井能不能自然喷出原油？还需不需要人工注水补充“启动压力”？进一步说，如果压力系数再低点，油质再重一点，自喷不了，我通过泵把井底压力降到4MPa甚至更低，如果渗透率足够高，在没有注水补充“启动压力”的情况下，生产压差高于5MPa能不能满足工业油流？

“从这段话看，penaldo前面几句是在说“低渗透气藏”，而后面几句是在说“低渗透油藏”。近年来，本人研究的是“低渗透油藏”的相关问题，但从未讨论过“低渗透气藏”的事宜。”
窦专家以为我也像他一样，偷换话题，其实不是。我们知道，不管是油藏工程还是气藏工程，不管是油渗流还是气渗流，都是基于Darcy公式推导而来的。既然都是基于Darcy公式，那么对于地下渗流来说，油和气的差别在本质上仅仅是粘度不同而已。油的粘度随压力有一定幅度变化，在一般情况下我们可以简化给定一个值。而气体的粘度和体积压缩系数Z随压力P的变化幅度较大，因此在一定条件下必须处理为压力P的变量。所以才出现了压力、压力平方和拟压力等气体渗流方程。形式变了，本质没有变。我这么说是省略了中间一些话，以为窦专家您明白这个道理，而这番话恰恰反应了您不懂油气渗流。既然油气渗流的本质是一样的，那么按照窦专家的说法，压力系数低于1的气藏同样需要注入水或气补充“启动压力”才能流动，否则不会流动。然而我们为什么不需要补充“启动压力”就能开采低压气藏呢？窦教授的解释是“气体没有一定的体积，它总是充满它所能达到的全部空间，也就是说，把气体放进任何一个容器中，它总能充满整个容器。这个特点是他与液体不同的。气体是‘无孔不入’”。那么我就请问了，气体由地下流向地面的动力是什么？我们姑且姑且假设窦专家这番话是对的，为什么我用井筒将气藏和地面连通后，不是地面的空气流向地下，而是地下的天然气流往地面呢？大家都会说，是因为地下的压力比地上高。这句话是对的，但是问题就来了，按照窦专家的说法，如果压力系数低于1的气藏存在启动压力，地下的压力不足以举升气体达到地面，这不就自相矛盾了吗？好吧，我来给大家解释一下真实的原因，其实就是相对于油藏来说，气藏更容易达到自喷的条件。我们回到上面的算术题，通过氮气气举有效排出油管内的水之后，1000m的气柱大约只有0.1-0.2MPa的压力，因此生产压差最大能达到9MPa，并且气体粘度小，流动阻力小，完全能靠流体的弹性能实现自喷，所以压力系数低于1的气藏一般都能采用衰竭式开采。不知道我的论述窦专家是否能听明白？

“为什么需要启动压力？其实道理很简单，就是压力系数低于1的油藏能量不够，地层有流体而不能流动，通过其他手段提供能量使这些流体流动起来而已。”
我是看到这句话才忍不住质疑窦专家的。本想质疑您逻辑混乱，偷梁换柱。结果发现您是自己定义“启动压力”了，所以说您“标新立异，自创名词”，你原本沿用的是长庆油田对超前注水补充地层能量这个做法的一种解释，但是您自己把自己搞晕了，您把这个“启动压力”和我们油层物理教材里经典定义的“启动压力”混为一谈了，并且越谈越离谱，最后您提出压力系数低于1的油藏存在启动压力，这是完全不对的。长庆超前注水的本质是“低渗透”，而不是“压力系数低”，“压力系数低”仅仅是长庆油田的另一个特征而已。然而您在解释启动压力的时候又时不时会回到经典的“启动压力”定义上，所以李传亮教授一开始没注意，还以为您讨论的是经典的“启动压力”。“压力系数”可以用来衡量地层能量补充程度的重要指标，没有问题。这只是一种评价方法，我们可以提出很多种方法，但机理只有一个。这和我质疑您的观点是两回事。您连问题都没搞清楚就开始喷。什么叫“逻辑混乱，自相矛盾”？我相信您的表演已经充分展示给大家看了。

我说审稿的事是我开始以为您发的是已通过期刊发表的文章，后来才注意到这只是一篇网络文章。我记得您以前有篇文章《质疑不存在启动压力之观点》说过，“实验是检验和验证认识是否正确的唯一手段”，从此以后我就对您的文章再也没多少兴趣。看来窦专家一直以来是很擅长偷换概念的。我还真不知道您在《石油学报》等刊物发表了类似观点的文章，如果真是这样，我会给《石油学报》的编辑发一封邮件，提醒他们的审稿专家遗漏了这么明显的错误。毕竟人都会犯错误，这很正常。但是明明指出错误了还不改，甚至强词夺理，在我看来就是耍流氓了。

窦专家给我回复之后，我就把这个贴子发给很多学者看，他们都叫我不用回应如此文章，说没有必要。我先前质疑的每句话都有理有据，窦专家居然用了3个“荒唐”来回复我。我这次的回复在窦专家看来是不是还是很“荒唐”呢？学术讨论本应该就事论事，我只针对窦专家的观点提出质疑，然而窦专家的回复就不那么专业了。窦专家说我“逻辑混乱，自相矛盾”，虽然没提出事实依据，但毕竟是针对我的观点而言，这没什么，我可以再反驳您的推断。但是“以圣人自居”、“荒唐可笑至极”、“奉劝学习谦卑”这样的语句就涉嫌质疑我的动机和人品了。讨论问题的基础就是只问是非，不问动机，更不能人身攻击。上面的文字如有让大家感觉不舒服的地方，敬请原谅。我只是针对窦专家3个“荒唐”的一点反击，连这么简单的道理还需要在这讨论，我感到很无奈。但逻辑我相信还是讲得比较清楚，耍流氓我不会。我相信这几道数学题还是做对了的，大家也可以去问问身边的老师或者油田的专家，或者和现场还有什么矛盾的地方。如果大家还有疑惑，小弟愿意亲自解答。我的电话是13661386208，随时欢迎来电讨论。