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新疆某地衰竭气藏地下储气库地应力特征研究

作　者: 曹锡秋
导　师: 杨进
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 储气库地应力孔隙压力物性变化产能
分类号: TE972.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

储气库的建库、运行是一个综合诸多高新技术的领域。本文在常规地质研究的基础上，开展了影响储气库建库运行的包括应力、渗流特征等地质特征研究。利用成像测井资料，定量评价了地应力大小和方向，构建了储层的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力等三压力剖面。在测井解释进行物性分析的基础上，利用试井分析成果开展了储气库衰竭开采后物性随孔隙压力的变化特征，定量确定了渗透率变化对储气库运行时对单井注采能力的影响。本次研究还作为储气库研究的国内先例引进了将储层、单井和地面集输一体化研究的数值模拟技术，利用该技术将储气库的气藏工程问题和开发过程中的应力与应变关系等复杂物理问题耦合在一起，开展储气库的各项指标的模拟和预测，本文侧重分析了储气库运行时的孔隙压力变化、裂缝、水体入侵情况、储气库的注采调峰能力以及库容等储气库运行的关键指标。主要结论：长期衰竭式开采对储层的物性有所影响，渗透能力略有下降。对单井产能有一定影响；目前储层段最大水平主地应力方向为N23°，孔隙压力13.7MPa，储层段的破裂压力为57MPa。为了防止突破两个主要断裂带及盖层，储层最高压力应低于69.16MPa，盖层的突破压力为49MPa。推荐方案可以在满足储气库调峰要求的前提下，确保储层的地应力在安全范围内，储气库运行过程中不会出现应力导致的裂缝。气藏工作气量达到45.1×10~8m~3时，库容为127.7×10~8m~3，大于设计库容107×10~8m~3，气藏压力为30.38MPa，小于设计压力34MPa，进一步的模拟结果表明在气藏压力上升至上限压力34MPa时的库容为145×10~8m~3。储气库目前控制边底水效果较好。水侵对储气库建库运行影响较大，因此，业内常会使用的压边底水扩容的做法在本地区不适用；数值模拟预测系统最大产气量为2535×10~4m~3/d，最小产气量为252×10~4m~3/d。单井最大注入量范围为35～314×10~4m~3/d。本次研究为储气库建库运行实施方案的编制提供了强有力的技术支撑，利用一体化模型跟踪模拟可以作为储气库的运行监测手段指导生产。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章引言  11-23
  1.1 项目背景及意义  11
  1.2 国内外储气库现状与发展趋势  11-19
    1.2.1 国内外储气库技术应用情况  11-14
    1.2.2 衰竭气藏储气库建库及运行技术现状  14-19
  1.3 本文研究内容  19-20
    1.3.1 地应力变化特征及与储气库运行能力关系研究  19-20
    1.3.2 衰竭气藏开发后期储层物性特征研究  20
    1.3.3 衰竭气藏开发后期孔隙压力特征研究  20
    1.3.4 衰竭气藏开发后期储集空间特征变化研究  20
    1.3.5 地应力耦合数值模拟研究应用  20
  1.4 研究技术路线  20-21
  1.5 本次研究创新点  21-23
第2章气藏地质特征及开发现状  23-33
  2.1 地质特征  23-31
    2.1.1 构造圈闭特征  23-26
    2.1.2 地层特征  26-27
    2.1.3 沉积、储层特征  27-30
    2.1.4 流体分布及性质  30-31
    2.1.5 地层压力及温度系统  31
  2.2 研究区衰竭式开发历史  31-33
    2.2.1 开发历程  31-32
    2.2.2 开发现状  32-33
第3章衰竭开发后期地应力状况  33-53
  3.1 地应力研究技术概况  33-34
  3.2 区域地应力概况  34
  3.3 H 地区地应力研究  34-45
    3.3.1 H 地区地应力方向的确定  35-37
    3.3.2 垂直主应力的确定  37
    3.3.3 地层孔隙压力预测  37-38
    3.3.4 最小水平主应力的确定  38-39
    3.3.5 地层岩石力学参数的确定  39-40
    3.3.6 最大水平主应力大小建模  40-41
    3.3.7 H 地区地应力模型校验  41-44
    3.3.8 现地应力模型与原地应力模型对比  44-45
  3.4 断层和盖层封堵性分析  45-51
    3.4.1 H 北断裂带的封堵性及确定最大储层压力  45-48
    3.4.2 H 断裂带的封堵性及确定最大储层压力  48-51
    3.4.3 根据地应力模型分析盖层的突破压力  51
    3.4.4 H 储气库断层和盖层封堵性分析结果  51
  3.5 储气库运行过程的地应力变化模拟  51-53
第4章储气库衰竭开采后期物性变化  53-69
  4.1 从裸眼测井资料研究储层物性变化  53-55
    4.1.1 测井采集数据  53
    4.1.2 测井解释模型  53-54
    4.1.3 计算结果  54-55
  4.2 用节点分析方法研究储层物性变化  55-64
    4.2.1 计算方法  55-56
    4.2.2 单井建模计算参数准备  56-57
    4.2.3 单井垂直管流模型建立  57-59
    4.2.4 单井流入特征 IPR 曲线建立  59-62
    4.2.5 渗流能力变化特征  62-64
  4.3 用试井分析方法观察储层物性变化  64-65
    4.3.1 方法  64-65
    4.3.2 测试结果统计  65
  4.4 利用衰竭开采的物性变化特征指导储气库运行  65-69
    4.4.1 用于建立新井产能方程  65-66
    4.4.2 用于确定临界出砂产量  66-69
第5章衰竭开发后期孔隙压力变化  69-77
  5.1 压力特征  69-71
    5.1.1 单井压力变化情况  69-70
    5.1.2 总体压降特征  70-71
  5.2 驱动特征  71-72
  5.3 水侵特征  72-77
    5.3.1 产水分析  72-73
    5.3.2 水侵计算  73-75
    5.3.3 水侵对储气库的影响  75-77
第6章储气库地应力模拟技术  77-92
  6.1 储气库的地应力模拟  77-78
    6.1.1 方法原理  77-78
    6.1.2 计算步骤  78
  6.2 气藏模型  78-87
    6.2.1 油藏基本参数  78-79
    6.2.2 地应力及岩石强度参数  79
    6.2.3 相对渗透率  79-80
    6.2.4 气藏流体相态拟合  80-83
    6.2.5 历史拟合  83-87
  6.3 储气库注采系统综合模型  87-91
    6.3.1 储气库注采系统综合模型的内容  87
    6.3.2 注采一体化分模型研究重点  87-88
    6.3.3 注采系统一体化的综合模型的建立  88-91
  6.4 储气库建库及运行工作制度  91-92
第7章储气库建库运行关键指标计算结果  92-103
  7.1 库容  92
  7.2 储气库运行地应力稳定性  92-93
  7.3 储气库水侵风险  93-95
  7.4 储气库建库注采能力  95-103
    7.4.1 新井单井产能  95-96
    7.4.2 储气库注采能力  96-103
第8章结论  103-105
致谢  105-106
参考文献  106-112
个人简历  112-113
发表论文  113

新疆某地衰竭气藏地下储气库地应力特征研究

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