有水气藏开发过程中,边底水的侵入严重影响气井产能,但是目前对底水气藏水侵规律缺乏深层次认识。为此,基于元坝长兴组气藏2类产水气井生产特征,结合气藏实际地质特征、水体性质及气-水界面关系,分别设计直井和水平井水侵机理数值模拟模型,重点分析采气速度、水体大小、致密层连通性及避水高度等因素对生产及水侵影响规律。研究结果表明:(1)采气速度是影响水侵的主要因素,水体一定,采速越高,水侵越快,气井稳产期越短,水平井在一定程度上能有效抑制水侵;(2)水体大小是影响水侵重要因素,水体倍数越大,水侵越严重,气井稳产期越短;(3)致密性夹层能在一定程度上抑制水侵,渗透性夹层($K_{\mathrm{i} z}=100 \% K_{z}$)对应的底水锥进速度最快,稳产期最短;(4)随着避水高度的增加,水气比上升变缓,气井见水时间变晚。结论认为:对于底水气藏,保持合理的生产压差或优化配产是控制底水快速锥进的关键;若储层中天然致密层无效,则可通过建立较低垂向连通性的人工隔夹层(致密夹层)抑制底水锥进;同时,钻井设计或后期补射孔时,需兼顾射开程度和避水高度对生产的影响。本文研究成果以期为底水气藏高效开发提供理论指导。

深层缝洞型碳酸盐岩油藏具有埋藏环境复杂、作用机制复杂、储集空间复杂3大特征,这使得这类油藏难以有效动用和高效开发。为了揭示深层高温、高压和高应力条件下碳酸盐岩缝洞储层的应力敏感特征,本文基于改进的储层应力敏感性流动实验方法,构建了具有不同裂缝发育程度、不同裂缝粗糙度、不同孔洞类型以及不同充填类型的碳酸盐岩缝洞介质模型,深入探究了不同缝洞发育特征对碳酸盐岩介质应力敏感性的影响规律。研究结果表明:(1)深层条件下碳酸盐岩缝洞介质普遍存在“应力敏感滞后效应”,孔隙压力恢复阶段的实测绝对渗透率均小于孔隙压力降低阶段的绝对渗透率;(2)具有相同发育特征的碳酸盐岩缝洞介质的最大渗透率损害率与不可逆渗透率损害率之间存在较好的相关性,即最大渗透率损害率越大,相应的不可逆渗透率损害率也越大;(3)不同充填型碳酸盐岩缝洞介质的应力敏感效应表现出明显的孔隙型介质特征,孔隙压力降低和恢复阶段的渗透率损害率普遍偏小;(4)裂缝是影响碳酸盐岩复合介质应力敏感程度的主控发育结构,裂缝型介质的应力敏感效应明显强于孔洞型介质;(5)随着裂缝数量和形态展布复杂性的增加,深层条件下碳酸盐岩缝洞介质的应力敏感性明显减弱,而溶蚀孔洞和溶洞的存在进一步减弱了复合介质的应力敏感效应。本研究阐明了深层条件下不同发育特征碳酸盐岩缝洞介质的应力敏感特性及其存在的显著差异,为深层碳酸盐岩缝洞型油藏开发技术政策的制定提供了理论依据。

深层离散裂缝油藏介质类型多、尺度变化大,存在离散介质与连续介质,且高压下介质易变形,对压力敏感,现有的油藏数值模拟方法虽然考虑了离散介质,但没有考虑裂缝变形的影响,方法不再适用,为此创建了深层离散裂缝油藏多尺度流固耦合数值模拟方法。首先,提出了基质、微裂缝、中小尺度裂缝和离散裂缝的分尺度模拟方法,建立了多尺度离散裂缝网络流固耦合模型。其次,创建了不同尺度离散裂缝流固耦合数学模型,针对不同尺度裂缝中流体流动和应力敏感特点分别考虑压力敏感或流固耦合:微裂缝存在应力敏感,与基质一起采用压力敏感方法来处理,建立压缩系数计算方法;中小尺度裂缝随油田开发容易闭合,提出采用裂缝开启闭合计算方法,建立裂缝开启闭合的计算模型;离散裂缝控制着流体流动方向和规模,同时裂缝容易填充,需要采用流固耦合处理,建立流固全耦合数学模型。再次,建立了有限体积和有限元数值模型,流动问题采用有限体积法进行离散,应力问题采用有限元法进行离散,并通过收敛性相对较好的全隐式数值求解方法进行求解。最后,通过理论模型与实际油藏模型进行方法验证:采用二维固结模型数值计算结果能够较好吻合理论解,验证了方法的正确性;采用实际油藏模型计算,由于考虑了压力敏感和流固耦合问题,吻合性较好,说明本方法计算准确性更高。因此,针对深层离散裂缝油藏高压、高应力和介质尺度差异大的特点提出了一种新的多尺度流固耦合数值模拟方法,方法新颖且实用性强,为该类油藏高效开发提供了技术支撑。