本文以气水两相渗流实验研究为基本出发点,对水驱气藏水侵的微观及宏观机理、裂缝水窜气藏模型及动态预报理论与方法、气井出水及井筒积液规律研究的基础上,对中坝气田雷三气藏的水侵规律及合理生产规模进行了研究,取得的主要成果如下。 (1) 通过激光刻蚀可视化气水两相人工物理模型水驱气等大量实验,研究了水驱气藏水侵过程和封闭气形成机理。并结合对水驱气藏地质特征、水侵特征和开采特征的研究,指出裂缝水窜是形成气藏水侵活跃的主要原因,影响气藏采收率的主要机理是地层水沿裂缝窜入气藏后占据了气流的主要通道,造成气藏死气区块的气难以采出。同时研究了平面径向流条件下的气水分布关系以及裂缝对水封气的影响。 (2) 将微观渗流实验研究中观察到的水封气现象及裂缝与基质之间的窜流存在启动压差的现象进行了数学描述,同时对大裂缝中的窜流,采用高速非线性渗流理论进行描述,从而建立起气水在裂隙、裂缝和大裂缝等复杂介质中流动的数学模型及模拟理论与方法,成功实现了对水侵气藏动态的动态模拟。从理论和方法上解决了水驱气藏的定量动态模拟问题。 (3) 针对气井的出水问题,提出了计算气水呈不稳定流动时的气水两相管流计算方法,同时计算气水呈不稳定流动时的井筒气水空间分布和压力分布,获得了井底产水量随时间的变化关系,从而建立起气井出水规律的研究理论与方法。 (4) 针对气井积液问题,提出了识别气井井筒积液的方法,研究了气井凝析积液量的计算方法,通过天然气含水量的计算来分析气井的凝析积液量还未见文献报道,同时提出了气井井简液柱体积变化规律的方程。为选择合适的排水采气工艺提供了理论依据。 (5) 以中坝气田雷三气藏为背景,在实验及理论研究成果的指导下,在对气藏地质特征、生产动态特征研究的基础上,研究了气藏的水侵规律,获得的主要认识是:气井产水主要来自于气藏西翼和南端的边水,水侵方式表现为整体上从外向内、从下向上均匀推进、在局部沿裂缝“水窜”。气藏边水在横向上已推入气区,纵向上受局部裂缝发育状况和单井产量的影响而表现为不均匀推进,该气藏实施“控气排水”可以提高气藏开发效果,通过模拟研究确定了合理的生产规模。 本文的研究为裂缝—孔隙型边水气藏的合理开发及调整方案的制定提供了理论和方法的指导。