页岩气多段压裂水平井渗流特征数值模拟研究

页岩气藏储层渗透率极低,需要经过体积压裂改造才能进行有效开发,页岩气多段压裂水平井的渗流特征非常复杂,准确认识页岩气井渗流特征是进行产能评价和试井分析的基础。目前对页岩气井渗流特征的认识还不够明确,而且大多是通过建立理论的解析渗流模型来研究的,解析模型的简化和求解对渗流特征研究影响较大。笔者建立了反映页岩气多段压裂水平井压裂缝网形态的数值模型,采用数值模拟方法结合实际气井分析,研究了页岩气井渗流特征。数值模拟研究表明:页岩气井在渗流过程中主要经历人工压裂裂缝线性流、地层和裂缝双线性流、地层线性流、过渡流、外围线性流和边界流六个渗流阶段,不同形态压裂缝网模型的渗流特征基本一致。实际页岩气井主要出现井储效应、地层和裂缝双线性流、地层线性流三个渗流阶段,很难出现裂缝线性流、外围线性流和边界流阶段。     

页岩气藏压裂水平井Blasingame产量递减分析方法建立与应用

根据常规油气藏压裂直井Blasingame产量递减样板曲线建立方法，使用渐近法建立了拟稳态流动阶段无因次压力与无因次时间的线性关系获取方法，重新定义无因次参数，形成了考虑气体吸附和溶解的页岩气藏压裂水平井Blasingame典型样板曲线。结合页岩气藏物质平衡理论，将实例数据与样板曲线进行拟合，验证了Blasingame产量递减分析方法在页岩气藏压裂水平井生产数据解释中的有效性。研究结果表明：①基于新无因次变量，吸附、溶解影响下页岩气藏压裂水平井Blasingame样板曲线边界控制流阶段再次归结为一条斜率为-1的直线，结合吸附等实验数据，可有效降低拟稳态阶段的多解性；②页岩气藏压裂水平井Blasingame样板曲线受储量相关参数和裂缝参数的双重影响，储量相关参数越大，样板曲线位置越低，裂缝参数越大，样板曲线位置越高。③长期动态资料分析可有效获取储层物性参数、改造情况以及单井控制动态储量参数，基于拟合结果，为未来生产动态预测奠定了基础。     

页岩气藏椭圆形多区复合模型不稳定压力分析

针对页岩气藏水平井体积压裂产生复杂缝网形态的特点,根据实际微地震监测结果,建立了页岩气藏椭圆形裂缝多区复合压裂水平井模型。考虑页岩气吸附解吸、气体扩散和气体高压物性参数与压力强非线性关系,利用非结构PEBI网格和控制体有限单元法建立了页岩气藏椭圆形裂缝多区复合压裂水平井数值试井数学模型,并结合全隐式法推导得到了其数值试井数学模型的离散形式。计算机编程绘制了其不稳定压力动态分析典型曲线,并开展了压力动态特征分析以及相关参数的敏感性分析。研究结果表明：①压力动态分析双对数典型曲线可划分为井筒储集、过渡流、裂缝间地层线性流、SRV区径向流或过渡流、体积改造区外响应段、系统径向流和边界响应8个流动阶段;②Ⅰ—Ⅴ流动阶段主要反映SRV区的渗流特征,Ⅵ—Ⅷ流动阶段反映外区物性及边界距离的影响;③吸附解吸作用越强,试井典型曲线的位置越低;④扩散系数能提高极低渗透率页岩储层的气体流动能力。研究结果不但扩展了页岩气藏水平井多级压裂模型,还可用于实测井的试井分析,为页岩气藏高效开发提供了指导。     

涪陵页岩气田分段压裂水平井非稳态产能评价方法

为了摸清页岩气井生产动态特征,明确气井真实产能,对页岩气分段压裂水平井产能评价方法进行研究。基于基质线性流理论,推导出页岩气分段压裂水平井非稳态线性流产能方程,建立了在直角坐标系中页岩气分段压裂水平井非稳态产能评价图版,提出了页岩气井产能系数。经涪陵页岩气田现场生产数据验证,涪陵气田页岩气分段压裂水平井长期处于非稳态线性流阶段,单井产能系数与生产压力保持水平呈良好正相关关系,与非常规产量预测软件预测可采储量呈良好的正相关线性关系。结果表明,页岩气井产能系数是评价页岩气分段压裂水平井处于非稳态条件下生产能力的有效指标,通过求取页岩气井产能系数可以预测可采储量。建议对页岩气分段压裂水平井连续监测井底流压3-6个月,获取可靠的页岩气井产能系数后对产能进行评价。     

页岩气藏压裂水平井Blasingame产量递减分析方法建立与应用

根据常规油气藏压裂直井Blasingame产量递减样板曲线建立方法,使用渐近法建立了拟稳态流动阶段无因次压力与无因次时间的线性关系获取方法,重新定义无因次参数,形成了考虑气体吸附和溶解的页岩气藏压裂水平井Blasingame典型样板曲线。结合页岩气藏物质平衡理论,将实例数据与样板曲线进行拟合,验证了Blasingame产量递减分析方法在页岩气藏压裂水平井生产数据解释中的有效性。研究结果表明：①基于新无因次变量,吸附、溶解影响下页岩气藏压裂水平井Blasingame样板曲线边界控制流阶段再次归结为一条斜率为-1的直线,结合吸附等实验数据,可有效降低拟稳态阶段的多解性;②页岩气藏压裂水平井Blasingame样板曲线受储量相关参数和裂缝参数的双重影响,储量相关参数越大,样板曲线位置越低,裂缝参数越大,样板曲线位置越高。③长期动态资料分析可有效获取储层物性参数、改造情况以及单井控制动态储量参数,基于拟合结果,为未来生产动态预测奠定了基础。     

一种页岩油藏多段压裂水平井试井分析方法

水平井多段压裂改造技术能够极大地提高页岩油藏的采收率,因此,建立可靠的方法对准确评价多段压裂水平井压裂参数具有重要意义。针对页岩油藏多段压裂水平井,根据实际试井测试资料压力差导数曲线形态,建立了一种同时考虑主裂缝和次裂缝网的体积压裂改造试井模型,分析了模型的井底压力差和压力差导数理论特征曲线。结果表明:多段压裂水平井井底压力差及其导数特征曲线主要由6个阶段组成:井筒储集效应阶段、表皮效应阶段、主裂缝和次裂缝网双线性流阶段、次裂缝网线性流阶段、压裂改造区窜流阶段和拟稳定流阶段。参数敏感性分析发现:次裂缝网体积比越大,压力差导数曲线下凹程度越小;裂缝半长越长,压力差导数曲线上双线性流阶段持续时间越长、线性流阶段持续时间越短,曲线后期拟稳态流阶段整体下降。基于此模型提出了一种页岩油藏多段压裂水平井的压裂评价试井分析方法,实例分析表明,该模型能够有效拟合实际试井测试资料,并利用实际生产动态的产量和压力耦合分析验证了分析结果的正确性。该方法可以被推广到其他页岩油藏压裂参数评价中。     

多段压裂水平井的网格划分方法及其页岩气流动特征研究

复杂的流动机理、水平井与多段压裂的开发技术,导致页岩气数值模拟更为复杂。根据水平井及裂缝周围的流动特征,提出了多段压裂水平井的PEBI网格划分方法,即裂缝及水平井两端的扇形区域按径向流规律布点,裂缝及水平井的其它部位按线性流进行布点。将页岩简化为均匀介质,建立了耦合井储的数学模型,并基于全隐式离散格式进行了数值模拟。数值计算表明,多段压裂的水平井裂缝流动特征明显,在线性流阶段压力降落与压力导数曲线平行。在流动由线性流转为拟径向流后,曲线出现径向流特征,径向流特征的维持时间与油藏区域的大小相关。     

RTA软件在页岩气藏多级压裂水平井的应用

页岩的超低渗透率决定了页岩气井生产期间持续存在的压力瞬态效应,从而使得产量预测很困难而且是非唯一解。采用三种适用于致密气和页岩气日产瞬态分析法曲线对生产资料进行分析:①双对数曲线;②特征曲线:时间均方根曲线;③流动物质平衡曲线。基于页岩气井线性非稳态流动特点,运用双重孔隙线性瞬态流典型曲线分析涪陵页岩气田JS区块一口多级压裂水平井产量数据,并进行储量评价。根据产量与时间双对数曲线关系,将该气井生产分为表皮效应、线性流动、拟稳态流3个流动阶段,运用基质线性流模型计算该气藏基质渗透率,利用流动物质平衡曲线求取该井SRV范围内游离气储量,在此基础上进行产量预测。同时,采用常规气藏工程方法预测该井可采储量,结果对比表明,常规方法预测的页岩气产量过于悲观,RTA软件预测页岩气可采储量更为真实可靠。探索建立了一套适合JS区块页岩气可采储量的预测方法。     

考虑段间SRV非均质性的海陆过渡相页岩气压裂水平井产出剖面预测模型

准确认识水平井压裂后各段产出贡献、返排规律及井底生产动态是判断压裂改造有效性和提升设计针对性的依据，对提高气井产能和降本增效具有重要意义。为此，针对海陆过渡相页岩气长水平井非均质性和差异化增产改造引起的各段改造程度差异性问题，建立了考虑页岩储层非均质性和各段改造体积与改造程度差异的5区不稳定线性流压裂水平井产出剖面预测模型，运用现代数学物理方法和Stehfest数值反演方法获得了气井产量及各压裂段流量产出贡献曲线,并分析了各段的天然气产出规律及其影响因素。研究结果表明：(1)压降双对数、产能递减和各段产出贡献曲线可划分为裂缝线性流、裂缝改造区流、改造区外流、系统拟径向流及边界控制流5个流动阶段；(2)改造区渗透率和面积对裂缝线性流动阶段、裂缝改造区流动阶段的产出贡献率影响为正相关关系；(3)改造区外渗透率增加，系统拟径向流阶段产出贡献率增长且持续时间增加；(4)实际页岩气井产出剖面预测与示踪剂监测结果吻合较好，验证了模型的实用性和可靠性。结论认为，考虑段间SRV非均质性的页岩气压裂水平井产出剖面预测模型，可以有效解决页岩气藏工程中产出剖面预测难的问题，对页岩气压裂工艺优化及效益开发具有...     

致密油藏压裂水平井缝网系统评价方法——以准噶尔盆地吉木萨尔地区为例

压裂水平井缝网系统评价是致密油藏高效开发的关键。针对目前缺乏完善的评价方法这一现状,基于动态反演理论建立了一种致密油藏压裂水平井缝网系统评价方法。首先,基于致密油渗流特征和缝网形态,考虑了非均匀缝网和弱补给等复杂因素,推导了其试井数学模型。利用解析方法获得了其井底压力解,并建立了压裂水平井缝网系统评价方法。其次,为验证评价方法的可靠性,以准噶尔盆地吉木萨尔地区为例,开展了实例应用分析。结果表明,复杂缝网水平井流动阶段包括井筒储集效应和表皮效应阶段、裂缝双线性流、裂缝线性流、压裂改造区窜流、压裂受效区线性流和拟稳态流阶段。同时发现,经过压裂改造后,实例井附近形成了主裂缝和压裂改造区,主裂缝半长为135 m,导流能力为118.87×10^-3 μm²;次裂缝网络储容比为6.30%~17.99%,压裂改造区渗透率为100.8×10^-3 μm²。本次研究工作为致密油藏参数反演、压裂评价及动态监测提供了理论基础。     

页岩气无限导流压裂井压力动态分析

我国页岩气可采资源量巨大,但页岩气藏大多数井的自然产能很低或无自然产能,开发过程中要实施储层压裂改造才具备生产能力。为此,在常规气藏压裂研究的基础上,针对页岩气产出过程中的降压、解析、扩散、渗流等特点,从页岩气渗流机理入手,以点源函数方法为基础,应用菲克拟稳态扩散模型,研究了页岩气在基质和裂缝中的单相流动,建立了页岩气藏无限导流压裂井评价模型,讨论了吸附系数、裂缝储容系数和窜流系数等参数对压力动态的影响,分析了页岩气藏压裂井动态特征及部分参数估计方法,解决了无法确定页岩气藏动态参数的难题,首次绘制了页岩气藏压裂井典型曲线。研究成果可为页岩气藏的合理高效开发提供技术支持。     

苏里格气田致密气藏水平井指标分类评价及思考

致密砂岩气藏是我国天然气资源的重要类型,水平井是提高该类气藏单井产量的主要技术手段。鄂尔多斯盆地苏里格气田致密气藏砂体的内部结构复杂,气层薄而分散,具有很强的非均质性,水平井产能差异极大。因此,采用气井分类评价的思路,建立不同类型气井地质模型与产能动态特征关系,按产能和经济效益将气井分为好、中、差３类。根据目前该气田水平井的部署情况,分类评价水平井优选井位加密部署和区块整体部署两种方式下水平井的开发指标,用以指导致密气藏水平井的开发评价。在此基础上,针对致密气藏产能评价的难点,提出了基于单裂缝的水平井产能评价新思路;从致密砂岩气藏提高储量动用程度的角度,初步讨论了水平井砂体内部构型、开发后期剩余储量的分布方式,并给出了相应的开发建议：非主力层未动用储量采用混合井型井网进行开发,主力层段内的未控制储量要在经济技术允许的条件下;水平井井距和压裂间距应按照合理范围的下限来考虑。     

页岩气藏水平井分段压裂渗流特征数值模拟

页岩气藏具有独特的存储和低渗透特征,其开采技术也有别于常规气藏的开采技术,水平井完井技术和分段压裂技术是成功开发页岩气藏的两大关键技术。水平井完井和分段压裂后形成的复杂裂缝网络体系以及吸附气的解吸作用等因素,都给页岩气井的渗流机理研究带来极大挑战。研究表明,利用数值模拟软件来模拟页岩气井的裂缝网络系统,不仅能模拟页岩气的渗流机理,也能为编制页岩气藏开发方案提供可靠的理论依据。因此以Eclipse2010.1数值模拟软件为研究平台,建立了３种考虑吸附气解吸的页岩气分段压裂水平井数值模型,能够模拟页岩气藏水平井的生产动态,对体积压裂后形成的裂缝参数进行优化模拟。结论认为：只有通过增加水平井的数量和储层改造体积（SRV）、选取异常高压区钻井和压裂出具有充分导流能力的裂缝,才能有效提高页岩气藏的采收率,实现页岩气藏的有效开发。     

川南页岩气体积压裂技术发展与应用

我国四川盆地页岩气资源丰富,经过10余年探索,中国石油在川南地区实现页岩气的规模效益开发,掌握了页岩气勘探开发核心技术,页岩气压裂理论、技术和方法从无到有,从单一到配套,实现了从跟跑到部分领跑的全面进步。2010年至今,川南地区页岩气压裂经历了先导试验、自主研发、系统完善、技术升级4个发展阶段,形成了以体积压裂工艺技术、体积压裂配套技术、压裂裂缝监测与压裂后效果评价技术、工厂化压裂技术为核心的3500m以浅页岩气水平井体积压裂技术体系。研究总结了现阶段页岩气压裂技术进展和应用成效,分析了已有技术的局限性、川南地区压裂难点,提出需要针对不同埋深的页岩储层地质特征开展针对性的压裂理论深化研究与技术攻关,需攻关3500m以浅老区提高采收率、3500m以浅新井提高产量和储量动用程度、3500m以深页岩气提高单井产量及复杂防控等领域,以支撑未来页岩气高效开发。     

页岩气体积压裂压后试井分析与评价

经过体积压裂后的页岩储层,其压后评估和产能预测目前均缺乏相对成熟准确的分析手段,而单一的微地震监测、停泵压降测试等方法在应用上又具有一定的局限性。为此,在充分分析体积压裂所形成的裂缝网络形态和预期改造效果的基础上,采用"较短有效裂缝半长+改造体积内较高的有效渗透率"的方法,对页岩气井体积压裂的改造效果进行分区描述,突出近井地带的主裂缝通道形态,还利用平均有效渗透率概念对中远井地带由复杂、密集的裂缝系统切割破碎的压裂体积的改造效果进行等效描述,解决了传统多长直平面缝模型不能描述改造体积内部拟径向流的问题,更加合理地评价了体积压裂对于改造体积内部渗流能力改善的效果,提高了产能预测的准确性和稳定性。四川盆地威远区块页岩气水平井压裂实践表明:(1)体积压裂所形成网络裂缝的渗流特征与面源缝大不相同,而更近于以射孔孔眼或近井地带一定范围内主裂缝通道为中心点源流动;(2)从试井动态上呈现的是径向或拟径向流特征,而非线性流;(3)利用较短的主裂缝长度和高于页岩基质若干数量级的有效渗透率,可对改造体积进行描述。     

基于有限体积方法的页岩气多段压裂水平井数值模拟

为了实现页岩气在多尺度介质中的流动模拟,考虑页岩气在基质—天然微裂缝和人工大尺度压裂缝中的流动特征,建立页岩气多段压裂水平井不稳定渗流数学模型,针对模拟区域采用非结构四面体网格进行网格剖分,基于有限体积方法离散建立页岩气三维渗流数值模型,然后通过顺序求解的方法进行求解,进而模拟页岩气多段压裂水平井的生产动态和储层压力分布变化,并对模拟结果进行分析。研究结果表明:(1)采用所建立的数值模拟计算方法与商业数值模拟软件Eclipse计算的多段压裂水平井产气量基本一致,证实该模型正确、可行;(2)分别采用顺序求解方法和全隐式求解方法计算得到的页岩气水平井产气量虽然在生产初期存在着差异,但随着计算的推进,二者迅速趋于一致,进一步验证了该模型的正确性;(3)尽管解吸气对地层压力具有补充作用,但作用有限,对产气量的影响不大,随着生产时间的延长,解吸气量在产气量中所占比例逐渐上升;(4)确定合理的压裂段数且获得较长的压裂缝长,是页岩气水平井增产改造的核心。结论认为,该研究成果有助于页岩气储层体积压裂的设计以及多段压裂水平井生产动态的预测。     

页岩气储层录井配套技术应用新进展

经过10余年的探索和实践,四川盆地南部地区3 500 m以浅的页岩气资源已进入了规模开发阶段,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气藏目的层小层明确,但如何依靠录井配套技术实现水平井批量优快钻井是当前需要研究的重点问题之一。为此,从分析该盆地五峰组—龙马溪组页岩气储层特征入手,结合100余口页岩气井的录井成果,开展页岩气储层识别、小层划分与评价方法等方面的研究,优选适用于页岩气评价的录井采集参数,形成了页岩气储层识别与评价的录井配套技术系列。研究结果表明:①利用元素录井+自然伽马能谱录井,可有效划分页岩气目的层小层,结合随钻伽马可有效辅助地质导向,确保页岩气水平井入靶成功率及水平段井眼轨迹的适时调整;②综合利用元素录井+自然伽马能谱录井+核磁共振录井+气体录井,结合页岩气储层评价标准,可实现对页岩气储层的划分和定量评价,为水平井导向提供支撑;③现场应用效果证实,所形成的录井配套技术拓展了录井技术的应用领域,能够快速识别、评价页岩气储层,有效指导了该区的钻井作业、提高了页岩气优质储层的钻遇率。     

页岩油气藏储量和产量预测方法综述

水平井分段压裂技术取得的突破性进步,极大地推动了全球尤其是北美页岩油气资源的快速发展。页岩油气藏通常可归为裂缝性油气藏,基质、天然裂缝及人工裂缝形成的复杂储集体使其油气储集空间和渗流通道更为多样化,渗流机理更为复杂,因而储量和产量预测方法也有别于常规油藏。调研了美国目前主要的页岩油气藏产量递减方法和采收率预测方法,并就相关问题开展初步探讨,对于我国页岩油气藏储产量的预测评价工作具有借鉴意义。     

产量不稳定法评价水平气井动态储量

水平井技术作为提高气田采收率的一项重要技术,已开始在各大气田广泛应用。动态储量是确定气井合理产能和井网密度的重要依据,是编制气田整体开发方案的基础。因此,对水平气井动态储量进行评价,对于高效开发气田、优化井网、缩短开发周期至关重要。为此,提出了一种评价水平气井动态储量的新方法——产量不稳定法。采用该方法只需要日常的生产历史数据就可以简单、直接、快速地计算动态储量,并且可以免去昂贵的试井测试。该方法是在建立圆形封闭气藏水平井不稳态流数学模型的基础上,应用积分变换等方法求得模型的Laplace空间解,再通过Steh-fest反演算法绘制水平气井的产量递减典型曲线图版。最后用实例说明了水平气井递减典型曲线图版的应用过程。结果表明:产量不稳定法可以很好地计算水平井的动态储量且精度较高。     

页岩气井EUR评价流程及影响因素

EUR是页岩气藏开发的基础,规模效益开发的前提条件。具有纳米尺度的孔隙特征、多重运移机制和“非定压、非定产”的生产模式导致其流动特征复杂和EUR评估存在较大的不确定性。为了降低EUR评价的不确定性,在文献调研的基础上探讨了页岩气井现有七大类EUR计算方法的适用性。结合国内页岩气的开发特征,建立了一套综合考虑数据质量、流态和输入参数等不确定性因素,以生产历史为检验标准的EUR计算方法优选评价流程。最后基于优选的模型,采用蒙特卡洛方法和主成分分析法评价了EUR的主要影响因素,即优质储层的钻遇体积、原始地层压力和改造程度。