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

smartdou

我想大家看了penaldo在30楼的回复，除了一些“指责”和“谩骂”以外，那些解释我想大家依然看不懂他在解释些什么？是否将什么是低渗透储层渗流过程中的“启动压力”或者“启动压力梯度” ？我想不会令大家满意吧！为了讨论问题方便，将其回复贴在下面:      
（1）本人并没有说过”“注水是补充压力系数低于1油藏的启动压力” （图中第一个红线的句子）。这是penaldo自己的话。
    本人一直强调的是低渗透或特低渗透油藏压力系数低于1启动压力的存在问题，在任何文章、论坛及发言中一直没有讨论过“渗透率高，且压力系数低于1”的状况，而penaldo使用了如此恶毒的语言：“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”。


上面是penaldo的质疑，大家可以看看，哪里有提到过他所提到的“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（penaldo语）”。所以，我们看看是谁在“转移话题，但从来不正面回答问题（penaldo语）”。而本人对启动压力的定义是：低和特低渗透储集层致密，储集层压力较低，一些地区的储集层内压力系数小于1，我国长庆油田压力系数在0.6~0.8之间，储集层中流体流动的压力梯度未达到一定压力界限，流体在储集层中不具备流动条件，导致储集层内的流体不会发生流动，需要外加流体压力才能流动，将这个外加的使流体流动的压力，通常称“启动压力”。如果是平面线性流动，将其折算到单位长度的压力，通常称其为“启动压力梯度”（Threshold PressureGradient）。
（2）试油过程中的“氮气气举诱喷”不能和工业生产过程相提并论。
    在许多井中试油过程中现场都使用大排量“氮气气举诱喷” ，由于这种操作在井底形成的负压较大，是近井地带的油可以流到井底，并自喷，但维持时间都相当短，在现场工作时间较长的工程师们都很了解，它形不成工业油流的。
    另外，很奇怪的是大家一直都在讨论的低渗透油藏的“启动压力”而penaldo突然就跳到了高渗透油藏来进行质疑，“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？（penaldo语）”，难道这种逻辑很正常？
    我们再来分析penaldo给出的例子，并讨论几个问题：“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？”
    1）请问不给地层补充能量这种生产能维持多久？
    2）讲泵下到井底，就能降低4MPa的压力吗？地层压力是谁想降多少就能降多少？
    3）请问生产压差是可以想要多少就能有多少？如果这样的话地层的原油就是取之不尽用之不竭吗？
    4）长庆渗透率在2mD以下的油藏，无自然产能的油井，请问这样的油井将压差放大到多少就可以长期实现“工业生产”？
    难道这不“荒唐”吗？
（3）气藏渗流与油藏渗流有着本质的不同
    气体和液体在性质上存在较大差异，导致其在渗流过程中也与液体不同：   
    1）气体产量不是和压差成直线关系，而是和压力平方差成正比关系。
    2）气体体积随温度和压力都会发生变化，越靠近出口端，压力越低，气体体积越膨胀，流速增加比液体快的多。
    但由于人们“在研究气体渗流时，引入了一些新的变量，仿照研究液体渗流所采用的方法，得出来的渗流方程及解和液体渗流方程及解具有相似的形式，但在物理实质上则有差别(葛家理：《油气层渗流力学》1982年版，p123)”。所以，Penaldo下面批判的语言正确与否，大家评判：
   “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”。
    我们比较葛老师的论述与penaldo上面的语，气体与液体渗流相比是形式和本质究竟谁变了，谁没有变，我想也就一目了然了。比较完这两段话，让读者评判究竟谁不懂渗流力学。
（4）我们再来分析penaldo下面一段话，看看他的无端指责

    本人在在任何地方都未说过压力系数低于1的气藏渗流需要“启动压力”之说，或目前气如何补充能量的研究论文。上面的红线部分都是penaldo靠自己的一些假设进行了无端攻击。
   还是要强调一下气体与液体性质的不同，导致气体和液体在储层中的分布形式不同，人们“把气体放进任何一个容器中，它总能充满整个容器”，而液体就不能。这就是为什么气体可以在渗透率极低极低的地层中渗流的原因，而液体则不能。由于气体的性质与液体差异较大，在地层压力下只要有孔隙，气体就会有流动，并充满它。我想其他的大家去思考和理解即是。
（5）谁再将“启动压力”和经典教材中的“启动压力”混淆？
    我定义的低渗透储层渗流过程中的“启动压力”或“启动压力梯度”，又何时将它与经典教材中的“启动压力”混淆过？在何处“混为一谈”了 ？再说，经典教材中何处又有“启动压力”的概念？压汞得到的毛管压力曲线中的“阈压”，有人称“启动压力”，这个启动压力不是我们在低渗透油藏渗流中讨论的“启动压力”。这个压力是指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力。这个压力与人们讨论的低渗透储层渗流中的“启动压力”之间有一定函数关系。这里不再赘述。因此说，让大家评判：谁“连问题都没搞清楚就开始发言（‘喷’(penaldo语）”，谁在骂人，使用不文明语言，是就事论事吗？

penaldo

又在偷换话题，满篇的漏洞，自己找找再贴出来吧，别这么仓促，省得我说出来又让您难堪。我开始好意提醒您，您却来质疑我的动机和人品，当一个人穿着西装打着领带以一种看似文明的方式跟你耍**的时候，你该怎么办？那就是无情地回击他。窦专家先违反规则，对您这样的人就不能客气。我建议您的话想清楚再说，您想继续是吧？我奉陪，不过过几天再说，这段时间太忙了，没时间跟你多耗。也好让大家发表一下自己的见解。

sunyuanwei6

窦老师，您好！有几个问题想请教一下。
（1）气体跟液体非达西渗流要求的地层条件有什么不同吗？
（2）低渗透气藏压裂生产的时候，在储层内的渗流认为是非达西的，在裂缝内是不是认为是达西的，但是我看到很多不同的说法，您能不能给个肯定的答复。

smartdou

sunyuanwei6 发表于 2014-4-1 15:43
窦老师，您好！有几个问题想请教一下。
（1）气体跟液体非达西渗流要求的地层条件有什么不同吗？
（2）低 ...

窦老师，您好！有几个问题想请教一下。 （1）气体跟液体非达西渗流要求的地层条件有什么不同吗？ （2）低渗透气藏压裂生产的时候，在储层内的渗流认为是非达西的，在裂缝内是不是认为是达西的，但是我看到很多不同的说法，您能不能给个肯定的答复。

      答问题1：气体与液体在地层的条件是不同的。一般气层渗透率和孔隙度都要比油层的渗透率要小。一般低渗透气层K<0.01毫达西，孔隙度<10%;而高渗透气层K>50毫达西，孔隙度>20%。而油层的渗透率和孔隙度都要比气层的高。
      答问题2：实际上，低渗透储层在压裂（特别是目前的体积压裂）后层内流动是否是非达西流动，在地面进行测试也是目前一个渗流力学实验的难题。
      是否流动呈现非达西渗流，可以通过产量进行判断，其实也就是气藏试井，如果是非达西流动的话，气井产量Q和压力P的平方差之间的关系不是直线关系，而是抛物线关系。采气指示曲线是一条通过远点的抛物线。供您参考，同时您也可参考学习气藏工程和气藏试井等。

sunyuanwei6

smartdou 发表于 2014-4-1 21:57
答问题1：气体与液体在地层的条件是不同的。一般气层渗透率和孔隙度都要比油层的渗透率要小。一般 ...

首先，谢谢窦老师！
然后，我想再请教几个问题：
       （1）低渗透储层生产的时候，往往在井的周围划定一个区域，认为是非达西渗流的，然后距井较远的地方的渗流，认为是达西的，这是为什么？这样认为有什么依据吗？如果只是划定这么一个区域的话，那么考虑非达西和不考虑非达西得出的产能应该不很大，是吗？
       （2）如果没有试井资料的话，如何确定低渗储层是达西渗流还是非达西渗流？一般计算产能的话，认为低渗储层是达西还是非达西渗流？如果是垂直压裂井的话，认为低渗储层内是达西流动，裂缝内是非达西流动，影响大吗？
再次谢谢窦老师！

smartdou

sunyuanwei6 发表于 2014-4-2 10:21
首先，谢谢窦老师！
然后，我想再请教几个问题：
       （1）低渗透储层生产的时候，往往在井的周围划 ...

问题： （1）低渗透储层生产的时候，往往在井的周围划定一个区域，认为是非达西渗流的，然后距井较远的地方的渗流，认为是达西的，这是为什么？这样认为有什么依据吗？如果只是划定这么一个区域的话，那么考虑非达西和不考虑非达西得出的产能应该不很大，是吗？答：通常您说的这种划定，也是一种认为的假定。流体在地层中的流动，影响到地层边界一般经历3个阶段，第1阶段是先期的不稳定流，第二阶段是拟稳定流，第三阶段是稳定流。对于中高渗透油藏而言，不稳定流动的时间很短，一般是几个小时或者几天。对于低渗透/特低渗透油气储层而言，不稳定流动可以延长数月。不稳定流持续的时间长短，通常采用导压系数K/（μφC）来衡量，导压系数越大，不稳定流的持续的时间就越短。由于储层油气流动是逐渐向边界传递的，所以有人划分为什么离井远的认为是达西流，距井较近的是非达西流。但如果是非达西流动就应该按非达西流动来处理。
问题：（2）如果没有试井资料的话，如何确定低渗储层是达西渗流还是非达西渗流？一般计算产能的话，认为低渗储层是达西还是非达西渗流？如果是垂直压裂井的话，认为低渗储层内是达西流动，裂缝内是非达西流动，影响大吗？
答：是否是非达西流动不论采用什么样的试井方法，您都要采用一种，去判断是否是非达西流动。没有其他任何办法。
    关于储层呈达西流动，裂缝内流动呈非达西流动也是一种假设而已。这样假设的话，问题会很复杂，如果认为流体从基质中流出，通过裂缝交换，然后再流入井筒的话。您就需要考虑基质中的流动模拟，同时要考虑裂缝中的流动模拟。

sunyuanwei6

smartdou 发表于 2014-4-2 21:04
问题： （1）低渗透储层生产的时候，往往在井的周围划定一个区域，认为是非达西渗流的，然后距井较远的地方 ...

首先，谢谢窦老师的答复，但是仍然有些疑问。
（1）“由于储层油气流动是逐渐向边界传递的，所以有人划分为什么离井远的认为是达西流，距井较近的是非达西流。”这句话是什么意思，我还是没弄明白。这是说波及到了是非达西流，没波及到是达西流吗？但是压力没波及到的时候流体不应该是不流动的吗？
（2）不通过试井就不知道低渗透储层的渗流规律，这是不是说有的低渗透储层里面渗流规律是达西渗流，而有的是非达西渗流，那达西渗流和非达西渗流储层的比例大约各占多少？
（3）压裂优化是在明确了低渗储层渗流规律的前提下进行的，那么假设低渗储层内渗流是达西的，裂缝内流动是非达西的这么个前提，压裂优化设计有研究的意义吗？能对实际产生指导吗？

smartdou

sunyuanwei6 发表于 2014-4-3 09:23
首先，谢谢窦老师的答复，但是仍然有些疑问。
（1）“由于储层油气流动是逐渐向边界传递的，所以有人划 ...

问题：（1）“由于储层油气流动是逐渐向边界传递的，所以有人划分为什么离井远的认为是达西流，距井较近的是非达西流。”这句话是什么意思，我还是没弄明白。这是说波及到了是非达西流，没波及到是达西流吗？但是压力没波及到的时候流体不应该是不流动的吗？答：流动从井点到边界的响应，流动从不稳定流经历拟稳定流再到稳定流，不是说远离井点流体就不流动，而是在流动速度要比井点附近的低。
问题：（2）不通过试井就不知道低渗透储层的渗流规律，这是不是说有的低渗透储层里面渗流规律是达西渗流，而有的是非达西渗流，那达西渗流和非达西渗流储层的比例大约各占多少？
答：通常气井产量在超过5万方 /天的气井流动基本就是非达西流动了。
问题：（3）压裂优化是在明确了低渗储层渗流规律的前提下进行的，那么假设低渗储层内渗流是达西的，裂缝内流动是非达西的这么个前提，压裂优化设计有研究的意义吗？能对实际产生指导吗？

答：其实这个问题很复杂，对于低渗透而言，通常都有天然裂缝，而且也很发育，您假设水力压裂的裂缝是非达西流动，那么天然裂缝中的流动考虑为什么流动？如果只考虑水力裂缝是非达西流动，压裂裂缝也就是那么几条，就只认为这几条裂缝向井点供气，也同样是不合理的。您可学习一下斯伦贝谢等公司的压裂软件，也可能会有一些帮助。压力模拟有几种不同的模拟，像PKN模型、KGD模型及三维模型等可供压裂设计。