致密砂岩气藏钻完井关键技术研究进展

 从20世纪70年代开始,美国致密砂岩气藏的广泛开发受到了普遍关注,在致密砂岩气藏钻、完井等方面形成了一系列成熟的先进技术,井型设计从最初的单一直井发展到水平井、丛式水平井,最长水平段超过3000m;布井方式也从单口井钻井转变为工厂化钻井,提高了施工效率;钻井提速采用欠平衡钻井、控压钻井、优质钻井液等技术,实现了长水平段水平井安全、快速钻井;完井技术由常规酸化发展为大型分段压裂技术,改造级数最多超过60级,单井产量提高45%以上,实现了致密砂岩气藏低成本、高效益开发。根据中国致密砂岩气藏储层特征,先后在长庆、吉林等油田进行了丛式水平井工厂化钻井和长水平段加砂分段压裂改造技术的试验应用,钻井最长水平段为2800m,改造级数最多已超过25级,单井成本节约100万元以上,产量是直井的3～10倍,取得了显著的应用效果。这些配套技术的形成推动了中国致密砂岩气藏钻完井技术的进步,对加快中国致密砂岩气藏开发步伐具有重要的指导意义。     

延安气田致密砂岩气藏开发井距优化研究

鄂尔多斯盆地延安气田上古气藏是典型的强非均质多层复杂叠置致密砂岩气藏,单井控制规模小、开发及动用难度大,为提高区块开发效果,在地质及气藏动态研究基础上,优选泄气半径法、干扰试井法、经济评价法对延安气田Y145井区开发井距进行优化调整。泄气半径法结果表明,井距在580～736 m较为合适;干扰试井法结果表明,山2层>500 m较为适宜,山1及盒8层控制规模相对山2较为有限;经济评价法结果表明,Ⅰ+Ⅱ类储量区整体经济极限井距为617 m,合理井距为702 m。综合3种方法的研究结果,得出在目前经济技术条件下,采用600～700 m井距逐步完成加密调整可进一步提高区块储量动用程度和整体采收率。该研究可为同类气田井网加密调整提供一定的理论依据。     

低渗-致密砂岩气藏开发中后期精细调整技术

低渗-致密砂岩气藏进入开发中后期,面临如何进一步提高储量动用程度与采收率问题,开展开发中后期精细调整是改善其开发效果的重要技术手段。针对该类气藏进入开发中后期地质、生产动态以及开发方式上相对于开发早期的变化,梳理了开发中后期在剩余储量描述、提高储量动用程度和井网适应性评价中面临的关键技术问题,围绕气田挖潜与提高采收率,有针对性地提出了技术对策,提出了以开发中后期精细气藏描述、储量动用程度评价和井网井距优化为核心的气藏开发中后期精细调整的技术思路及流程。以C气田为例,采用该技术方法进行了气田中后期的开发调整,解决了剩余储量的有效动用问题,整体提升了气田开发效果和经济效益。     

低渗致密气藏的产量预测模型研究

本文列出了气藏产量预测的几种常规模型:ARPS模型,Main模型,Weng旋回模型。并在分析这些模型的优缺点的基础上,结合低渗致密气藏的特征给出了适合低渗致密气藏产量递减分析和预测产能的理想模型。并举例说明此模型的适应性,为预测低渗致密气藏的产量及递减分析提供参考依据。     

透镜状致密砂岩气藏井网加密技术与应用

致密砂岩气藏中,多层叠置连片分布的透镜状砂岩气藏约占一半,井网加密是此类气藏提高采收率的技术关键。该文介绍了国外两种可以进行快速评价的井网加密技术：地质统计法和“移动窗口”法。然后通过大量实例分析,探讨了井网加密时机、加密程度和加密效果：动态确认具有加密潜力,即可实时井网加密;加密后井网密度约等于气藏范围内地质统计泄气面积的中值;采收率可以提高到50%以上,Rulison气田甚至达到75%。最后以我国苏里格气田为例,分析了苏6井区井网加密潜力,认为利用直井开发极限井网密度可以达到0.24 km2/井,采收率可以在目前基础上提高一倍。     

致密砂岩气藏应力敏感的全模拟试验研究

高温高压全模拟全直径致密砂岩气藏岩石降压开采试验数据揭示了致密砂岩气藏高速开采可对储层造成渗透率损害 ,损害的机理是孔隙介质中微粒迁移堵塞孔喉和高速开采所导致有效上覆压力增加使孔喉缩小所造成的综合效应。微粒迁移可通过提高生产压差解决 ,而防止大压差生产所引起的应力敏感则必须严格控制生产压差在 0 .2～ 8MPa范围内 ;,对渗透率低于 0 .2× 1 0 - 3μm2 的储层则可适当放大生产压差     

基于蒙特卡洛模拟的导弹级间分离干扰仿真

级间分离的稳定性、可靠性关系到主级导弹的稳定飞行,采用蒙特卡洛方法对干扰作用下的导弹级间分离进行模拟仿真。首先分析影响级间分离过程的各种随机干扰因素,在此基础上建立了包含随机干扰因素的分离动力学数学模型,然后利用蒙特卡洛方法和随机干扰参数对分离过程进行仿真。仿真结果表明,各种干扰作用下助推级和主级可安全分离。蒙特卡洛方法可快速对级间分离潜在风险以及失败概率进行预测,同时也能定量评估各项干扰因素对分离的影响程度。     

致密砂岩气藏地层孔隙压力预测方法

 收集新场构造须二气藏的地质、测井、钻井和压裂等相关资料,尝试运用包括等效深度法、Eaton法、有效应力法在内的多种方法对研究区地层孔隙压力剖面进行了预测。根据前人对川西地区异常高压的产生机制的研究分析,认为川西前陆盆地上三叠统地层异常高压的形成主要受欠压实、生烃增压、黏土矿物脱水增压及构造抬升多种机制影响。最终选用Eaton法建立工区的地层孔隙压力剖面。对地层孔隙压力预测模型进行验证与单井评价,结果表明,模型的预测结果精度较高,能够满足工程要求。根据各单井地层深度划分,新场构造地压梯度情况可大致划分为正常压力带、过渡压力带、高压异常带和压力相对平稳带4个压力区间。该成果对指导后续钻井施工作业和区域地应力场等相关研究具有重要的现实意义。     

致密砂岩气藏气水相对渗透率计算方法改进

采用传统的JBN方法对致密砂岩气藏进行非稳态法气水相对渗透率测定由于气体滑脱效应明显,容易致使气相相对渗透率值偏高,误差较大,需考虑气体滑脱效应的影响对JBN方法进行改进。由于流体的渗流与孔隙结构有关,且气体滑脱也与岩石孔隙半径有关,通过建立渗透率与孔隙半径的关系,采用将不同含气饱和度下的气相渗透率转化为液体渗透率进行相渗计算的方法,消除滑脱效应的影响,对气水相对渗透率曲线进行修正。修正后的气体相对渗透率曲线下降明显,得到的相渗曲线也更能准确地反映致密砂岩气藏气水相渗变化规律,为气藏开发提供依据。     

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究

利用岩心流动实验、毛细管及束缚水膜理论模型研究了不同温度、驱替压力条件下的束缚水饱和度变化特征。研究结果表明,温度、驱替压力对束缚水饱和度具有重要影响,温度越高、驱替压力越大,致密砂岩束缚水饱和度越低。忽略温度等条件可能导致束缚水饱和度测定值误差较大,因此,准确测定束缚水饱和度应考虑实际地层温度并选择合理的驱替压力。     

致密砂岩气井的应力敏感效应渗流模型

 常规气藏的压裂气井生产时一般包括线性流动和径向流动阶段,椭圆流动被认为是过渡阶段而往往被忽略.致密砂岩气藏的渗透率极低,具有较强的应力敏感性,压力传播速度较慢,各个流动阶段在时间尺度上被延长,椭圆流动将持续很长一段时间,成为致密砂岩气井的重要流动阶段.目前试井分析中,常规模型与实际压力双对数曲线往往有较大差距.为精确描述致密砂岩气井的流动特征,运用保角变换方法建立椭圆系坐标下的渗流模型,采用应力敏感系数表示储层的应力敏感特征,通过摄动方法和变量分离,将拉普拉斯空间下的控制方程转换为马丢方程和变型马丢方程从而求解.通过分析理论曲线发现:应力敏感效应增加了拟井底流压降,并使得拟压力导数曲线末端上翘,产生假边界现象.该模型能够更加准确表达致密砂岩气井的渗流特征,对致密气试井具有较好的研究意义.     

致密压裂气井裂缝动态评价新方法

压裂是致密气开发的重要技术手段,致密气只有经过压裂才能获得工业气流。而对压裂裂缝的深入认识则是气田高效开发的重要基础。目前关于裂缝评价的技术诸如微裂缝检测等多为静态描述,且大部分技术成本昂贵,实施难度大。提出了一种裂缝动态评价方法,该方法通过将成熟的不稳定试井技术和生产动态分析方法相结合,可以准确获得裂缝的参数,并通过生产数据分段拟合则可获知裂缝的动态变化状况。同时以苏里格致密气井为例,并且调研分析前人的研究成果,回归出了裂缝与地层压力的关系式。     

致密气藏多尺度支撑机理研究与应用

致密砂岩气作为重要的非常规天然气资源,需经过压裂改造才能实现有效开发。选取四川盆地致密砂岩露头岩芯,雕刻制作粗糙裂缝面岩板开展多尺度裂缝导流能力和支撑剂回流实验,分析导流能力及支撑剂回流的影响规律。研究表明,为了获得较高且稳定的导流能力,近井主裂缝需要有足够的支撑剂以提供更大的剩余缝宽,远井剪切裂缝只加入少量小粒径支撑剂也能有效改善高闭合应力条件下的导流能力;对于支撑剂充填的主裂缝,裂缝导流能力随着闭合应力和支撑剂浓度的变化存在临界闭合应力及临界支撑剂浓度。在支撑剂充填层中加入纤维,临界出砂流速呈数量级增长,可以有效预防压后裂缝的支撑剂回流。致密气藏多尺度支撑理念在四川盆地川西拗陷致密气储层开展的压裂工程实践取得了显著的增产效果,为中国致密气藏经济高效开发提供了有效支撑和借鉴。     

致密气藏水平井产量预测及影响因素分析

致密砂岩气藏具有极低的孔隙度、渗透率以及高有效应力等特征,其气水渗流规律并不满足传统意义上的经典渗流理论。针对致密砂岩气藏渗流特征,结合水平井渗流场特征,将水平井渗流区域划分为近井非达西流动区域和远井达西流动区域,并综合考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感效应的影响,推导出致密砂岩气藏水平井产能方程。并以某致密砂岩气藏为例,研究这3 个因素对致密砂岩气藏水平井产能的影响。结果表明：（1）启动压力梯度对水平井产能影响呈线性下降关系,应力敏感效应呈幂函数下降关系,而滑脱效应呈近似上升趋势;（2）应力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产能影响更为强烈,而滑脱效应影响相对较小。     

致密气藏多级压裂水平井生产动态机理分析

为准确预测致密气藏多级压裂水平井在非线性渗流和复杂裂缝下的生产动态特征,通过双重连续介质-离散裂缝耦合模型对原始致密储层和水力压裂裂缝系统流动特征进行刻画并构建综合渗流数学模型,采用非结构三维四面体网格和控制体积-有限元方法建立全隐式数值模型,并通过修正Peaceman方法建立复杂压裂水平井数值井模型,从而获得准确的数值解。开展含水饱和度、应力敏感系数、压裂裂缝压开程度和空间非对称分布等关键参数对X致密气藏某区块压裂水平井生产动态的影响因素分析。研究表明,该模拟方法能准确预测致密气藏压裂水平井生产动态特征,为致密气藏的高效开发提供理论支撑和计算工具。     

致密气藏压裂水平井动态产能评价新方法

由于裂缝与裂缝之间、裂缝与井筒之间和水平井筒渗流的综合影响,导致致密气藏压裂水平井的渗流场十分复杂,二项式产能公式难以确定。鉴于此,采用一种新的思路,建立多级压裂水平井的数值模型,通过拟合生产历史曲线得到井筒和储层的相关参数,进而获得该井的初始及目前的二项式产能方程。苏里格气田苏53区块的实际应用表明,该方法对于致密气藏压裂水平井产能评价具有很强的适用性和可操作性,使产能评价真正地实现"动态化"。     

火山岩气井动态储量预测模型研究

气藏单井控制储量的确定在气藏的开发过程中占有重要地位。由于火山岩气藏在横向上物性差异很大,它的动态储量的计算应当考虑火山岩气藏双重介质储渗模式和存在启动压力梯度的特点。通过流动分析,将火山岩动态储量的增加分为未达到拟稳态流阶段和拟稳态流阶段,建立了火山岩气藏井控储量预测数学模型。以徐深1-1井为例,通过模型计算结果与试井解释结果的对比,验证了模型的正确性;并参照试井解释结果,进一步给出了井控储量随时间的变化模式,从而更加有利于确定动态储量,为火山岩气藏的开发提供了依据。     

新召东致密气藏水平井整体压裂技术

新召东井区即将进入规模评价开发阶段,需开展整体压裂研究。以基于弹性开发的气田整体采收率、井组收益率为评价指标,从井组布井方案及单井裂缝参数两个方面进行针对性研究,基于产能模拟明确布井方案及其设计思路,基于裂缝扩展模拟明确整体压裂下单井的裂缝形态。研究表明,考虑储层的非均质性时,布井应向河道沉积中部集中,可有效提高整体产能,相同井距下四井井组的产能可达到五井井组产能的94%;非均匀布井方案可提高整体产能,且井距越大非均匀布井的效果越好。根据研究结论最终确定布井方案为半缝长195m、井距690m、导流能力100mD.m、缝间距50-60m,并通过外侧两井中线的位置进行非均匀布井方案的调整。     

页岩气储层压裂水平井非线性渗流模型

水平井+体积压裂技术已经成为目前高效高速开发页岩气藏的主要技术手段。针对页岩储层存在的吸附扩散效应和应力敏感效应以及流体的滑脱效应和高速紊流效应,建立了水平井多级压裂复合渗流模型,并获得了其在Laplace空间的解析解;通过Stefest数值反演和Duhamel原理,得到了考虑井筒储集效应和表皮效应影响下的实空间无因次产量模型,从而绘制了无因次产能模型图版并进行了产能影响因素敏感性分析。根据实践应用结果显示,模型能够预测水平井产量并具有更高的预测精度。研究结果表明:页岩气藏压裂水平井产能可划分为三个渗流区域和五个流动阶段,前期由裂缝线性流占主导地位,产量高但递减速度快;中期由天然裂缝供气,是处于基质和裂缝供气的过渡阶段;后期由基质线性流占主导地位,产量低但递减缓慢。启动压力梯度对水平井前期产量影响较大,而储层应力敏感性对后期产量影响较大。模型为认识体积压裂水平井复杂渗流规律、预测页岩气藏压裂水平井产能、评价压裂效果以及优化水平井压裂参数提供了有效的科学依据和理论支撑。     

基于矿物组分差异的致密气层识别方法

四川盆地天府地区侏罗系沙溪庙组为典型的致密砂岩气层,与沙溪庙组沙二段产气无水特征不同的是,沙一段存在明显的产水现象,而前期建立统一的电阻率与孔隙度交会图难以区分不同的流体性质,适用性较差。为解决流体性质识别的问题,基于密度和中子测井的相关性原理,在考虑不同岩石矿物组合类型差异的基础上,提出了应用密度和中子测井曲线分离的程度表征不同的矿物组合类型,进而建立了基于密度中子分离度的电阻率与孔隙度交会图版。该图版明显提高了气层和气水层的的区分能力,并结合饱和度计算结果确定了气层的饱和度下限,实际试气资料应用效果验证了该方法的有效性。研究成果对于复杂矿物组分的致密气储层流体性质识别具一定的借鉴性。