页岩气藏压裂水平井产能特征研究

页岩气具有独特的储层特性与流动特征,其数值模拟方法与常规油气藏有很大差异。基于多重介质模型建立及基质离散模拟吸附气和游离气的瞬变流动方法,对储层进行体积压裂改造,实现了体积压裂模型的构建;在此基础上结合X井的生产数据对吸附类型、基质离散程度、裂缝-基质耦合系数、基质渗透率以及裂缝渗透率等因素对产能的影响进行了分析。结果表明,吸附类型、裂缝-基质传导率、油藏具有天然裂缝和基质裂缝渗透率以及压裂增产区域裂缝渗透率可以影响页岩气的生产年限、递减率以及裂缝导流能力,这对页岩气藏水平井进行压裂优化设计具有一定的指导作用。     

页岩气成藏影响因素浅析

2002年起,在美国页岩气勘探开发取得骄人成绩的启示下,页岩气在我国逐步受到重视。目前我国页岩气研究还处于初步探索阶段,我国学者对页岩气成藏机制、成藏条件等进行了初步研究,已具有一定的认识。结合前人的研究,本文将页岩气成藏影响因素进一步总结,指出页岩气成藏影响因素主要包括:有机质含量、页岩有效厚度、裂缝发育、地层压力等。     

裂缝性页岩气藏考虑应力敏感的产量递减模型构建

 页岩气藏广泛采用常规气藏产量递减模型进行动态分析,而页岩气在储层中的赋存方式具有一定的特殊性,主要以吸附态和游离态为主,所以常规气藏递减分析方法已不再适应。本文在传统裂缝-基质双重介质模型基础上,引入无因次应力敏感系数,定义两个无因次吸附参数——无因次Langmuir体积和无因次Langmuir压力,建立了考虑应力敏感和吸附效应影响的裂缝性页岩气藏产量递减数学模型。利用隐式差分和牛顿迭代方法,进行数值离散,获得产量的数值解,并绘制了Blasingame型产量递减曲线。分析表明,裂缝性页岩气藏应力敏感越大,无因次产量、产量积分及产量积分导数越小;页岩气基质吸附量越大,无因次产量递减积分导数曲线出现下凹的时间越晚;同时结合页岩气井生产数据,页岩气藏的吸附常数和其他地层参数,以及应力敏感效应引起的产量下降都可以通过典型曲线得到。     

裂缝性页岩气藏水平井产能预测模型

基于页岩气藏线性、非稳态流动特点,考虑未压裂区双重介质特点及其对产气的贡献,建立页岩气多级压裂水平井渗流模型并求得定压条件下Laplace空间解。数值模型验证表明解析解与数值解吻合度高,在此基础上推导新的页岩气双孔瞬态产量典型曲线,补充和发展原有页岩气SRV模型典型曲线,并进行参数敏感分析,将新建典型曲线与SRV模型、Brohi模型典型曲线进行对比。结果表明:新典型曲线流动阶段表现为线性流与过渡流交替,较Brohi单孔外区模型典型曲线更复杂;气藏尺寸、窜流系数、内外区裂缝渗透率比对典型曲线影响很大,而储容比的影响不明显;未压裂区天然裂缝对气井产量有积极作用,对页岩气藏进行产能预测时不可忽略。     

页岩气藏分段压裂水平井产能分析

页岩气是主要以游离态和吸附态赋存于泥页岩系统中的非常规天然气资源,游离气和吸附气含量是影响页岩气藏水平井产能的关键因素。为了研究游离气和吸附气含量对水平井产能的影响,对含气量确定方法和影响因素进行了综述。在此基础上,利用Eclipse双孔介质和对数间距网格加密方法建立了页岩气藏水平井地质模型。设计5套不同游离气和吸附气含量方案进行模拟计算,将水平井日产气量、累积产气量、游离气和吸附气日产气量、游离气和吸附气采出程度、地层压力分布进行对比分析,明确了页岩气藏游离气和吸附气含量对水平井产能的影响。研究结果表明:随游离气含量增加和吸附气含量降低,水平井日产气量和累积产气量逐渐增加;水平井初期产气量主要由游离气贡献,吸附气主要在气井投产的中后期产出;游离气采出程度远高于吸附气的采出程度,高游离气含量是页岩气藏获得高产的重要前提。     

致密气藏的应力敏感性及其对气井单井产能的影响

为了研究致密气藏的应力敏感特征,同时评价其对致密气藏气井单井产能的影响,利用定围压变流压的方法进行了含束缚水致密气藏岩心的室内应力敏感性测试实验。结果表明:随着开采过程中岩心内孔隙流体压力的降低,岩心的孔隙度和渗透率均不断下降。随着孔隙度的降低,孔隙度应力敏感性也逐渐减弱;随着渗透率的降低,渗透率应力敏感性也逐渐减弱;致密气藏岩心的渗透率的应力敏感性要强于其孔隙度的应力敏感性。在实验基础上建立了考虑致密气藏岩心渗透率和孔隙度应力敏感性的气井产能方程,并进行了实例验证。     

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.     

考虑应力敏感和压裂液影响的页岩气井动态产能评价方法

页岩吸附气和应力敏感现象是影响气井产能的重要因素,目前页岩气藏水平井二项式产能方程未完全考虑二者影响,导致产能评价不准。结合多级压裂水平井特征和页岩吸附气特性,将应力敏感系数引入Forchheimer渗流方程,推导了考虑吸附气和应力敏感的页岩气水平井二项式产能方程。同时,基于考虑压裂液含量的页岩气物质平衡,建立了地层压力与累产气水量等参数的关系式。以某页岩气藏一口水平井生产资料为基础,结合地层压力表达式和改进遗传算法,采用计算机编程求解产能公式系数,井底流压拟合值与实测值平均误差仅2.01%;进一步预测生产,井底流压预测值与实测值平均误差仅2.02%,相比已有方法更加准确;同时计算出该井初始无阻流量为23.74×10~4 m~3/d,最终技术可采储量1.54×10~8 m~3。结果表明,考虑吸附气和应力敏感的页岩气藏多级压裂水平井二项式产能方程可靠性较高。该研究成果为页岩气动态产能评价提供了一种新的理论方法。     

页岩气藏纳米孔隙微观渗流动态研究

页岩储层孔隙结构复杂,孔隙空间小,纳米结构所占比例大,气体主要吸附于纳米孔隙表面。基于分析页岩纳米孔隙结构和划分孔隙内流态后,考虑克努森扩散、气体滑脱、解吸和干酪根扩散等多种现象,推导微观孔隙内气体渗流物理模型的物理渗流模型,并将得到的计算结果与达西流情况进行对比,发现多种效应存在下的渗流机制复杂,压降慢,累计产量大,生产周期长。     

页岩气藏压裂水平井五区复合模型产能分析

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发页岩气藏的有效手段。为此,建立并求解了综合考虑页岩气解
吸、扩散和渗流特征的页岩气藏压裂水平井五区复合渗流模型,获得了Laplace 空间的产量解析解。运用Stehfest 数值
反演技术得到了实空间的无因次产量,绘制并分析了无因次产能递减曲线。研究结果表明：产能递减曲线可划分为6
个流动阶段;窜流系数主要影响解吸扩散及以后的流动阶段;导流能力主要影响早期裂缝线性流动阶段;压裂区宽度
越大,产能越大;压裂区渗透率主要对中后期的产能曲线产生影响,渗透率越大,压裂之后形成的缝网与天然微裂缝沟
通的越好,产能越大。研究结果可为页岩气藏分段压裂水平井产能递减分析提供科学依据。     

致密气藏压裂水平井产能影响因素分析

针对致密气藏水平井开发产能主控因素难以明确的问题,基于致密储层渗流理论,建立了考虑应力敏感因素的压裂水平井渗流模型,根据渗流模型分析了裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力以及应力敏感等因素对水平井产能的影响。结果表明,压裂水平井单井产能随着裂缝条数增多、裂缝半长增大及导流能力增强而增大,随着应力敏感的增强而减小。通过定量比对,明确了各因素与压裂水平井产量的相关性为：裂缝数量>裂缝半长>应力敏感>导流能力。该项研究对水平井产能评价以及致密气藏水平井开发井网正确部署具有一定的指导意义。     

基于GA-BP神经网络的长宁地区页岩气水平井产能预测技术

准确预测页岩体积压裂井的产能是确定合理开发决策的重要前提。目前页岩气井产能预测主要基于理论模型,需要理想化假设条件和不易得到的参数,导致体积压裂前的产量预测精度不高。为此,通过数据挖掘技术直接从影响产能的参数入手,突破传统理论模型的局限,首先利用灰色关联度确定影响长宁地区57口页岩气水平井压后产量的主控因素及权重,然后基于遗传算法优化的误差反向传播(back propagation,BP)神经网络方法,建立页岩气水平井体积压裂产能预测模型。基于该模型,针对长宁地区已生产井数据开展现场应用。应用结果表明:工程参数主要影响页岩气水平井的初期产量,总有机碳含量(total organic carbon,TOC)、单井百米液量、单井百米砂量、脆性矿物指数等工程参数是影响页岩气水平井测试产量和3个月累产气量的主控因素;TOC、I类储层钻遇长度、孔隙度、含气量等地质参数是影响页岩气水平井1年累产气量的主控因素;基于长宁地区已生产井数据建立的页岩气水平井体积压裂测试产量预测模型的平均误差为8.76%,预测误差同比多元回归模型预测降低了47.79%;基于遗传算法-误差反向传播(genetic algorithm-back propagation,GA-BP)神经网络的产能预测技术具有操作灵活和预测精度高的特点。利用大数据分析和产能预测方法为长宁地区页岩气井的产能预测提供一种新思路,提高了产能预测效率,并有效地指导现场施工。     

单井压裂产能预测分析

随着油田开发的不断深入,原有的压裂后产能预测方法已不能满足油田开发需要。为了更科学合理地预测压裂后油井产能,本文以萨中开发区高含水后期为例,在现有方法的基础上,提出了一种预测压裂后产能的新方法（因素分析——公式推导——实例验证）,其基本思路是：首先对影响油井压裂后产能的各因素进行分类分析,然后利用正交设计法对各主要影响因素按照影响权重进行量化打分,再根据打分情况由统计学原理拟和出压裂后产能预测公式,最后对产能预测公式进行实例分析以检验其合理性。就萨中开发区高含水后期而言,在影响油井压裂效果的地质因素中,我们分别考虑了压裂层砂岩厚度、隔层频数、含水、渗透率、生产压差、无因次导流能力、平均单缝厚度、渗流强度、表皮系数等九个因素的影响。通过逐一分析,认为前六个因素对油井压裂效果的影响较大,因此针对这六个因素并进行了模糊分析,结合正交设计法给出了各影响因素在油井适宜压裂情况下的量化界限,然后根据这一界限拟和出相应的压裂产能预测公式,最后实例验证。研究结果表明,这种预测方法能够基本准确地预测压裂后产能,能够切实满足油田开发需要,为压裂方案中的选井选层提供了可靠的理论依据。     

页岩气藏开发的关键因素

 页岩气藏是一种非常规气藏,属连续型气藏,其储层结构复杂,为低孔、低渗型,对开发技术要求很高。本文简述国内外页岩气开发现状,对北美页岩气藏开展研究并总结其勘探开发成功经验,认为其有效开发的关键是甜点区优选及储层压裂改造,综合地质评价是页岩气资源投入开发的基础,储层改造技术是动用页岩气储量的核心。介绍了开发目标区优选的主要地质参数及钻完井优化的主要内容,同时结合中国页岩气井地质及工程参数实际对比,提出了页岩气成功开发的工作思路,即在水平段储层评价基础上,进行有针对性压裂射孔设计,采用适合工程参数以增大缝网改造体积和效率,进而提高单井产量。     

异常高压页岩气藏应力敏感及其合理配产研究

异常高压页岩气藏生产中表现为初期产量迅速递减的特征,这种情况一方面和页岩气低渗透压裂投产的方式 有关,另一方面可能和储层及压裂缝应力敏感有关。分析了页岩气井储层及压裂缝应力敏感特征,认为储层和压裂缝 在力学性质上有较大差别,应分别进行考虑,采用数值模拟方法计算了考虑应力敏感和配产大小对最终采气量的影 响,结果表明,储层的应力敏感对页岩气的生产影响较小,压裂缝应力敏感影响相对较大,如果考虑渗透率应力敏感只 和压力有关,则配产大小对最终采气量影响不大,而假设高产下具有更强的渗透率应力敏感衰竭曲线,则初期配产对 最终采气量影响较大,并采用图形诊断法进行分析,证实了这种情况下初期低配产气井生产潜能更大,研究成果可以 用于高压页岩气井的合理配产优化。     

页岩气藏流固耦合数学模型

页岩层是超低渗透率的储气层,页岩气藏开采过程中流固耦合效应表现明显.基于渗流力学和Biot固结理论,综合考虑页岩气藏储层的启动压力梯度,页岩气渗流过程中的解吸附,建立了一个适用于滑脱流、孔内扩散等页岩基质孔隙内所有气体流态形式的流固耦合数学模型.页岩气开采流固耦合数学模型包含了气体渗流和页岩变形相互作用的耦合项,必须进行耦合求解.使用显式迭代编制相应程序求解其数值解,计算结果表明,考虑流固耦合和不考虑流固耦合对页岩气开采过程中压力分布影响较大,考虑流固耦合情况下,压力降低趋势比不考虑耦合情况下要快,更符合实际开采情况.流固耦合现象对页岩气渗流过程影响较大,页岩气开采过程中必须考虑流固耦合影响.     

页岩气藏数值模拟研究进展

页岩气开发越来越得到人们的重视。页岩气藏渗透率极低、孔隙结构复杂,并伴有天然裂缝、人工压裂裂缝等复杂网络结构,页岩气藏流体流动特征的高度非线性以及开采机理的复杂性对页岩气藏数值模拟提出了挑战。综述了目前用于页岩气数值模拟的地质物理模型,主要包括等效连续介质模型、离散裂缝网络模型、离散化基质模型和混合模型。总结了描述页岩气吸附解吸模型、页岩气藏基质和裂缝流动模型,以及流固耦合模型等研究现状。分析了目前已有代表性页岩气藏数值模拟方法。在此基础上,认为将来的商业化软件地质物理模型将趋向于采用综合考虑基质和裂缝系统特征的混合模型,同时具有局部网格加密和分区采用不同模型的功能。流动模型要既接近于页岩气藏实际特征又利于计算。在优化算法的同时,将解析和数值方法结合提高整体计算速度会是未来商业化软件发展的方向。     

页岩气藏分布地质规律与特征

对不同类型盆地内页岩气藏的页岩特征、深度、压力、天然气成因、裂缝、含气饱和度及气藏模式等气藏特征进行分析,对我国相似构造演化、相似类型盆地页岩气成藏条件进行类比研究。研究结果表明:江南—雪峰隆起北缘、鄂西及塔里木南缘等早古生代前陆盆地,准噶尔盆地周缘、"钦防海槽"和"十万大山"等晚古生代前陆盆地,扬子板块南北两条前陆盆地带等中生代前陆盆地以及塔里木、四川和鄂尔多斯等克拉通盆地都具备页岩气藏发育的地质条件。     

水平井产能计算新方法

研究表明,低渗透油藏中存在启动压力梯度及应力敏感效应,且在钻完井及试油过程中,由于钻井液滤失,易导致储层污染。推导了同时考虑启动压力梯度,应力敏感效应及表皮因子的低渗透油藏水平井压力分布及产能公式,运用质量守恒原理及二分迭代法得到水平井产量精确解。并以某油田为例,进一步分析了启动压力梯度,应力敏感效应,表皮因子等因素对水平井产能的影响。最后,对比了几种经典水平井产能计算方法,结果表明运用本文公式计算水平井产量是合理可靠的。