页岩气体积压裂支撑裂缝长期导流能力研究现状与展望

水平井分段压裂形成复杂体积缝网是页岩气有效开采的关键技术之一,复杂体积缝网依靠支撑剂支撑并成为页岩气渗流的重要通道。支撑裂缝长期导流能力是影响页岩气压后产能的重要因素,而关于页岩气体积压裂支撑裂缝长期导流能力的研究尚未形成统一认识。通过分析国内外最新研究动态,阐述了支撑剂支撑裂缝长期导流能力研究的重要性;分析了目前国内外关于支撑剂长期导流能力的实验测试与理论预测方面的研究成果;剖析了非达西渗流效应、多相渗流效应、地层水性质等特殊因素对长期导流能力的影响程度;提出了页岩气体积压裂支撑裂缝长期导流能力研究方向的着重点。     

川南深层页岩气藏支撑与自支撑裂缝导流能力对比

为研究页岩储层压裂后所形成裂缝的导流能力变化规律,对两种类型(剪切自支撑型、单层支撑型)页岩压裂裂缝导流能力进行测试,并对比分析了二者差异,结果表明:①研究区储层裂缝滑移量在4 mm以内,随着滑移量的增大,自支撑裂缝的导流能力逐渐增大;②自支撑裂缝与单层支撑裂缝导流能力数值上在同一个数量级,高闭合应力下,自支撑裂缝仍可为产能做出一定贡献;③剪切自支撑、单层支撑型裂缝导流能力和压力的关系均与Walsh理论存在着一定的偏差,该偏差反映了自支撑点破碎、支撑剂嵌入和破碎等的影响,且剪切自支撑的变化相对较小。研究结果对于页岩气压裂工艺优选、参数优化以及页岩气产能的预测方面具有一定理论指导意义。     

宁209井区裂缝控藏体积压裂技术研究与应用

为了解决页岩气开发面临的改造体积有限、产量递减快及储量动用程度低等难题,提出裂缝控藏体积压裂工艺技术.该技术通过减小簇间距、增加裂缝条数来加大缝控面积,形成连片控制区域,立体动用储层,大幅度提高一次可采储量.对该技术进行工艺设计优化,通过精细分段优化射孔位置、孔眼节流优化射孔孔数、渗流和应力干扰优化簇间距、气水置换和高...     

页岩气藏部分压开压裂井压力动态分析

 压裂井因为能够提高单井产量和降低成本在页岩气藏的开发过程中得到了广泛应用,然而在实际生产过程中由于页岩储层普遍厚度较大,难以被完全压开。为此,综合考虑页岩气的解吸、扩散和渗流特征,建立了页岩气藏部分压开压裂井的渗流模型,应用Laplace变换、Fourier变换和Duhamel原理,结合Stehfest数值反演对模型进行求解,绘制了相应的压力特征曲线并对其进行了流动阶段的划分,讨论了相关参数对压力动态的影响。研究表明,页岩气藏部分压开压裂井的压力特征曲线存在7个主要流动阶段;裂缝的压开程度主要影响球形流阶段表现的明显程度及压力导数曲线前期位置的高低,解吸系数主要影响压力导数曲线下凹的深度,无因次储容系数主要影响压力导数曲线下凹的宽度和深度,无因次窜流系数主要影响解吸扩散阶段出现的早晚。所获得的结果可为利用压裂井合理高效地开发页岩气藏提供理论支持。     

页岩气水平井体积压裂试井压力特征

 页岩气藏普遍采用体积压裂方式开发。通过考虑吸附解吸影响的渗流方程,建立了考虑压裂体体积及展布的水平井渗流模型,分析了不同压裂体体积及展布情况下的压力特征。研究表明:压裂体体积及展布主要影响早期线性流曲线形态特征;压裂体的压裂程度影响着早期线性流持续时间的长短;早期线性流曲线特征受多重因素影响,在对体积压裂进行试井评价时需要综合考虑。     

页岩气藏渗流机理及压裂井产能评价

为了掌握页岩气藏生产动态特征,提高页岩气井产能,对页岩气藏渗流机理及产能评价进行研究.页岩气藏与常规气藏最主要的差异在于页岩气藏存在吸附解吸特性.利用Lang-muir等温吸附方程描述页岩气的吸附解吸现象,点源函数及质量守恒法,结合页岩气渗流特征建立双重介质压裂井渗流数学模型,通过数值反演及计算机编程绘制了产能递减曲线图版.分析了Langmuir体积、Langmuir压力、弹性储容比、窜流系数、边界、裂缝长度等因素对页岩气井产能的影响.     

一种已压裂页岩气水平井的产量预测新方法

水平井加多段压裂已成为页岩气藏的主要开发模式,针对压裂后的页岩气藏具有人工裂缝、天然裂缝及纳米
级孔隙等多种流动空间,开展了渗流数学模型的建立与求解研究。通过等效简化构建了三线性渗流模型,考虑了具有
解吸吸附作用的基质空间线性渗流、以等效天然裂缝为主的裂缝网络空间线性渗流、等效主裂缝内的线性渗流。对
三重渗流分别建立了极坐标空间和拉普拉斯空间下的数学模型,并对数学模型进行求解,得出单井气藏的产能公式和
井底压力公式。应用所建立模型,对实际压裂水平井的产能进行了求解,与实际产量进行对比,表明利用文中方法建
立的模型及解析解进行产能预测分析是可行的。     

页岩气储层压裂水平井三线性渗流模型研究

具有天然裂缝发育及纳米级孔隙的页岩气储层渗流具有多种模式,压裂水平井开发模式已成为页岩气藏主要开发模式,渗流数学模型的建立与求解具有很强的理论意义和现实价值。借鉴已有的三线性渗流模型思路,重新设计了模型的构成,并建立了包括解吸吸附的渗流数学模型,借助无因次化及拉普拉斯变换推导出单井压裂水平井页岩气藏的产能公式和井底压力公式,最后,应用得到的结果进行了单井生产过程中影响因素的分析。通过研究与应用表明,由该简化模型得到的公式能方便而且准确地计算并预测页岩气的产量变化,而且对于压裂设计也可提供设计参数的优化分析方法。     

直井体积压裂不稳定试井研究—单孔双区模型

借鉴近年来美国迅速发展的页岩气储层体积改造技术,长庆油田提出了"体积压裂"的概念,作为一种新兴的增产措施,体积压裂的相关渗流理论及试井模型研究尚未大力展开,因此从裂缝性油藏储层特征出发,对Cinco-Ley的模型进行推广,提出一种可以描述体积压裂井渗流规律的基础模型:首先将渗流过程视为油藏不稳定渗流和裂缝内部稳定渗流两部分的叠加,然后利用源函数与叠加原理描述油藏渗流过程,利用一维达西渗流理论来描述裂缝内部稳定渗流过程并对其进行离散,最后在裂缝壁面处进行压力和流量的耦合。经过数学求解后得到了新模型下的压力及压力导数双对数特征曲线,并分析了导流能力和流度比对模型曲线的影响。该模型有效实现了垂直井、有限导流裂缝以及径向复合储层的耦合。     

定向射孔体积压裂复杂裂缝扩展机理试验研究

基于线弹性岩石力学和定向射孔增产理论,提出了利用定向射孔诱导地层形成复杂体积裂缝的增产设计思路。通过大型真三轴水力压裂物理模拟实验对其压裂机理进行了研究,分析了射孔方位、水平地应力差、射孔深度等对破裂压力以及裂缝扩展形态的影响。结果表明:定向射孔方位角和水平地应力差对破裂压力的影响最为明显;并且控制着裂缝转向半径。随着射孔方位角的增大,破裂压力逐渐升高;随着射孔深度的增加,破裂压力逐渐降低;同时存在一个最佳射孔方位角范围,在此范围内可以诱导地层产生"S"型、"X"型等复杂裂缝形态。研究成果可为定向射孔压裂施工参数优选提供理论支撑。     

复杂裂缝条件下压裂井压力动态分析

建立了考虑裂缝形状和导流能力变化的压裂井不稳定渗流的数学模型,并采用有限元方法求解,获得了井底压力随时间的变化规律。同时绘制了相应的压力动态曲线,并对曲线的特征和影响因素进行了分析。研究结果表明:圆形封闭地层压裂井的压力动态曲线可以划分为6个流动阶段;在相同裂缝开口宽度和相同裂缝长度的条件下,与矩形裂缝相比,楔形裂缝压力消耗大,表现为无因次压力及压力导数曲线较高;在相同裂缝开口渗透率的条件下,与导流能力呈线性降低的裂缝以及常导流能力裂缝相比,导流能力呈幂指数降低的裂缝压力消耗最大,表现为无因次压力及压力导数曲线最高。     

页岩自支撑裂缝导流能力预测方法研究

页岩气井的产能主要取决于支撑剂充填层裂缝和储层剪切滑移形成的自支撑裂缝提供的导流能力,目前对页岩自支撑裂缝导流能力变化规律和影响机理的认识仍不够充分,采用分形理论方法,引入裂缝开度分形维数和迂曲度分形维数对裂缝空间进行定量表征,建立了考虑闭合应力作用的自支撑裂缝导流能力数学模型。开展自支撑裂缝导流能力实验,结果显示初期裂缝导流能力可达30~50 D·cm,在40 MPa的闭合压力下仍可保持在1 D·cm以上;理论模型预测的结果与实验测试结果基本吻合;模型敏感性分析表明,裂缝开度分形维数与导流能力呈正相关关系;迂曲度分形维数与导流能力呈负相关关系。利用此方法可实现自支撑裂缝导流能力的快速、准确预测,为合理预测气井产能提供支撑。     

页岩气藏压裂井产能评价及分析

页岩气储存在自生自储的纳米级孔隙中,压裂成为页岩气开发的重要技术。在考虑了多尺度非达西渗流机理的基础上,建立了多种流态多尺度渗流模型,求出考虑有限裂缝流动的页岩气藏压裂井稳态产能方程,在该模型中充分考虑了孔隙尺寸对Knudsen扩散系数的影响,并探索了滑脱现象、Knudsen扩散系数D_K、渗透率K、裂缝半长L_f、裂缝穿透比L_f/R_e与裂缝流动能力K_f·W_f对压裂井产能的影响规律。研究结果表明,渗透率修正因子ξ对产能的影响较大,以多尺度渗流模型确定的页岩气压裂井产能与实际生产数据非常稳合。当井底流压<15 MPa时,滑脱效应对压裂井产能的影响开始增强,并且随着滑脱因子增加,压裂井的产能随之增加;岩芯渗透率越低,Knudsen扩散系数D_K和滑脱效应对产能影响越大。     

页岩气压裂水平井拟稳态阶段产能评价方法研究

根据页岩气藏的实际特点,以渗流理论为基础,考虑地层向裂缝的变质量流,通过叠加原理建立了多段压裂页岩气水平井拟稳态阶段产能方程,分析了裂缝条数、裂缝半长、页岩基质有效渗透率和裂缝导流能力等因素对页岩气井初始无阻流量的影响。研究结果表明,可以采用新的二项式方程评价页岩气井产能。裂缝参数是影响页岩气井初始无阻流量的主要因素,无阻流量随裂缝条数、裂缝半长和裂缝导流能力的增加而增加。该方法可以在早期通过多工作制度试气资料确定压裂水平井产能方程和初始无阻流量,并已成功应用于涪陵龙马溪组页岩气井的产能评价。     

页岩气水平井体积开发产能评价模拟

页岩气产能提高的主要方式是长水平井多段多簇水力压裂制造大规模的沟通缝网。为了进一步提升开发储层动用率,尤其是储层纵向动用程度,本文探索了储层开发的体积开发模式。相对于单井开采,体积开发需要考虑层间气体动用的问题。根据层间干扰强度划分层间沟通模式为：层间不沟通、层间渗流沟通和层间缝网沟通。结合势的叠加原理和流场边界层效应建立层间渗流沟通判据和计算模型。通过引入裂缝应力敏感的页岩气基质-裂缝渗流修正方程和主裂缝-次生裂缝-基质三重介质模型描述页岩气多尺度输运,揭示和评价了三种沟通模式下的长宁区块龙马溪组页岩气开采效果。结果表明：层间渗流沟通的体积开发模式最终产能提升效果显著,相较于单井开发叠加,估算的最终可采储量EUR可增加0.25亿方,增加比例达9.84%。缝网沟通过强的储层改造程度使储层流体压力下降过快,应力敏感现象显著,中后期开采能力下降严重,最终影响到整个产层储量的有效动用。体积开发三种模式中渗流沟通效果最好,缝网沟通和层间不沟通采收效果相当。该研究为实现储层体积开发高效动用所需的合理立体井位布置和压裂施工方案提供了理论指导。     

非常规油气藏水平井体积压裂改造体积计算方法

压裂改造体积(stimulated reservoir volume,SRV)计算是非常规油气藏压裂效果评价、生产动态预测等的关键环节.通过中外文献调研,梳理了SRV的概念、内涵以及目前主流的SRV计算方法,基于此总结了目前SRV计算方法在工业应用中的不适应性,并针对这些不适应性介绍了目前业界提出的SRV替代指标,即有...     

水平井体积压裂基质-裂缝渗流规律分析

为了揭示水平井体积压裂流体渗流特征和优化裂缝参数,基于流体在基质改造区、未改造区、裂缝中的渗流特征,建立了一种新的水平井基质-裂缝流动模型,利用修正贝塞尔函数求得模型解析解,与现有模型和数值结果对比,验证了模型可靠性。研究了缝间距、导流能力、缝长和基质渗透率对流体渗流的影响。结果表明,缝间距越大,渗流距离越长,未改造区越大,渗流阻力越大;施工液量恒定时,产量随缝长的增加呈先增加后减小的趋势;基质渗透率越小,裂缝越趋近为无限导流裂缝。相比于改造区渗透率,裂缝之间未改造区渗透率对产量的影响更大。     

径向井引导水力压裂裂缝定向扩展技术研究

目前,利用径向井压裂改造技术开发低渗透油层、薄油层、裂缝性油气层、注水后“死油区”等受到越来越多地关注,但国内外尚未对此进行系统的研究。受地应力控制和储层非均质性影响,水力压裂裂缝很可能无法顺利沿径向井方向延伸沟通目标区域,导致储层增产效果不理想。基于多径向孔压裂裂缝起裂压力分析和塑性区理论,推导出多口径向井在地应力条件下引导压裂裂缝定向扩展准则。满足该条件时,多径向井会在储层中产生连续塑性区,裂缝在塑性区内扩展不受地应力影响而保持定向扩展,这保证了压裂施工时各径向井间裂缝相互贯通,形成沿径向井轴心面方向的的主裂缝。兼顾经济性优化出了径向井间的最大间距,为径向井水力压裂技术的有效实施提供了可靠的科学依据。     

低渗油藏体积压裂井压力特征分析

 体积压裂技术的发展正处于起步阶段,国内多个油田进行了大型水力压裂尝试,其中最典型的是长庆油田实施的分段多簇压裂技术。体积压裂渗流理论发展相比工艺具有滞后性,目前尚未有完善的用于现场指导的渗流理论体系。本研究以矿场体积压裂直井的微地震测试资料为依据,建立了可以描述其渗流规律的数学模型:首先将渗流过程分为油藏到主裂缝的流动和主裂缝内部流动;然后利用达西渗流理论描述主裂缝稳态渗流过程,利用源函数与叠加原理描述油藏渗流过程;最后在主裂缝壁面处进行油藏渗流与主裂缝渗流的耦合。经过数学求解后得到了该模型井底压力的特征曲线,并且分析了各种因素下该特征曲线的变化规律。对该数学模型和数值模型的结果进行比对,证实了该模型的准确性。