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。     

涪陵页岩气田定产生产分段压裂水平井井底流压预测方法

定产生产页岩气分段压裂水平井的井底流压预测是制约页岩气井稳产期预测的关键难题。为此以页岩气分段压裂水平井不稳定线性渗流理论为基础,提出了产量—时间叠加函数(Q_g·t~(0.5))_(sup)概念,建立了拟压力差[m(p_i-m(p_(wf))]与产量—时间叠加函数(Q_g·t~(0.5))_(sup)特征曲线识别图版,确定了反映页岩气气藏物性和压裂改造效果的综合参数团m,构建了页岩气分段压裂水平井定产阶段的井底流压解析解预测方程。涪陵页岩气田定产生产、变配产生产2类页岩气井应用情况表明:采用新建立的井底流压预测解析解方程预测单井井底流压和实测井底流压吻合度达到95%以上,单井稳产期预测精度达到90%以上。该方法对现场定产生产、变配产条件下的页岩气分段压裂水平井稳产期预测、合理配产具有重要指导意义。     

页岩气分段压裂水平井非稳态渗流模型

有关应力敏感页岩气藏分段压裂水平井渗流的解析模型很少,在考虑页岩气吸附解吸附、基质内非稳态扩散及应力敏感的前提下,应用拉式变换、摄动变换、镜像原理以及叠加原理等方法,建立了页岩气分段压裂水平井半解析模型。模型计算结果表明,页岩气分段压裂水平井可分为6个渗流阶段,即线性流、第一径向流、双径向流、天然裂缝系统径向流、窜流阶段和整个系统径向流动。应力敏感主要影响后5个流动阶段,考虑应力敏感的无因次井底压降是不考虑应力敏感的几倍之多,且开发后期无因次压降导数曲线往往上翘,表现出封闭边界影响的特征。如果计算分析时不考虑应力敏感的影响,计算结果会产生较大的误差,且会得出错误的试井解释。所建的半解析模型为快速预测页岩气分段压裂水平井的产能、认识压裂水平井渗流规律和评价分析压裂效果,提供了一种非常有用的方法。     

页岩气非均匀压裂水平井非稳态产能评价方法

微地震监测和产气剖面测试显示页岩气压裂水平井裂缝特征复杂和产气贡献不均衡.现有页岩气压裂水平井产能评价方法以均匀裂缝为主,无法考虑非均匀裂缝对产能的影响.文中考虑吸附气解吸、扩散、渗透率应力敏感等影响,在双重介质页岩气藏综合渗流微分方程的基础上,运用源函数势叠加方法建立并求解了非均匀压裂水平井非稳态产能评价模型,定量评价了页岩气藏特殊机理对涪陵页岩气井产能的影响;建立了变产变压生产方式下非均匀产气剖面预测方法,分析了产气剖面变化特征,并建立了非均匀裂缝参数解释流程.基于产气剖面和压力史拟合解释了焦页A-1井非均匀裂缝参数,两者拟合符合率均大于90％,说明文中建立的非均匀压裂水平井产能评价方法准确可靠.     

页岩气藏多段压裂水平井产能预测模型

页岩气已成为非常规能源开发的焦点,然而目前对于页岩气井产能模型的研究较少考虑气体吸附(或解吸)、扩散效应及压裂改造前后储层物性差异的影响。为研究页岩气藏多段压裂水平井的产能递减规律,根据页岩气的线性渗流特性,利用综合考虑气体非稳态窜流、扩散及吸附(或解吸)影响时的压力控制方程建立了矩形封闭地层多段压裂水平井渗流模型,运用Laplace变换求得了模型的解析解并利用Stehfest数值反演算法计算绘制了实空间内的产能递减曲线。根据产能典型曲线划分了流动阶段并进行了产能递减规律分析。研究表明:裂缝导流能力、裂缝系统储容比、窜流系数、压裂改造区宽度、吸附相关参数及扩散相关参数对气井产能存在不同程度影响;压裂改造区对气井产能的贡献较未改造时更大。提出了适用于气井的产量预测方法,实例计算结果证明该模型可用于多段压裂水平井的产能预测分析。     

涪陵地区页岩气层地震预测技术在水平井压裂评价中的应用

近年来涪陵地区页岩气的开发实践表明,页岩气水平井压裂改造的好坏是影响压后产能的重要因素。因此,为提高产能,压前或开发方案编制时对目标区进行压裂评价,压后对目标区各井压裂参数的差异进行压裂对比显得尤为必要。利用构造研究及地球物理预测成果,从构造特征、裂缝预测特征、地应力特征及地层脆性特征四个方面对水平井压裂目标区进行评价分析,其中构造特征和裂缝预测特征主要是对水平段区域目的层的原生裂缝进行预测,包括裂缝的尺度、数量及规模等,地应力特征及地层脆性特征主要是对地层压裂改造后次生裂缝发育的难易程度进行预测。该评价分析方法在涪陵地区页岩气层压裂开发过程中取得了较好效果。     

中石化页岩气水平井首次重复压裂施工获得成功

正2017年12月1日,中石化涪陵页岩气田焦页9-2HF井完成页岩气水平井重复压裂施工,标志着中石化页岩气水平井首次重复压裂施工获得成功。涪陵页岩气田的页岩气井随着开采时间延长,产量出现明显递减,亟须对其进行重复压裂,以提高气田的采收率。这对压裂设计水平、现场指挥能力均有很高的要求。面对工艺参数复杂、工期紧迫等困难,中国石化江汉油田石油工程技术研究院(以下简称江汉工程院)     

页岩气分段压裂水平井渗流机理及试井分析

分段压裂水平井在国内的应用愈来愈广泛,但对其渗流机理及渗流特征的认识还不够明确,由于页岩气井特殊的生产方式,对其试井分析的研究基本上还处于空白状态。为此,首先研究了水平井分段压裂产生的裂缝形态,进而系统分析了分段压裂水平井在开发过程中的主要渗流特征及其在双对数曲线上的特征表现,考虑页岩储层的特殊性,给出了页岩气井生命期内通常表现出的渗流形态;结合中国第一口页岩气分段压裂水平井--W201 H1井的压力恢复测试数据,分析了该井在压力恢复双对数图上表现出的渗流特征,明确了该井在测试期表现出的径向流应属早期径向流,并验证了该井在未来1年内的生产均处于复合线性流阶段;通过前后3次压力恢复试井曲线的对比分析,指出要展现页岩气分段压裂水平井完整的渗流流态及其演化过程,获取准确的储层与裂缝参数,需要较长的关井时间,确保压力计尽量靠近水平段位置,并选择合适的关井点以最大限度地降低井储和井筒积液的影响。     

涪陵页岩气田“井工厂”压裂工艺实践及认识

加快涪陵页岩气田焦石坝区块页岩气井大规模开发建设进程,完成一期产建目标,对于缓解我国能源资源短缺的现状具有重大的意义。通过借鉴国外已有的"井工厂"压裂模式理论,总结焦石坝一期试验井组单一机组加砂压裂施工过程中的经验和教训,初步形成了适合焦石坝地区的水平井组"井工厂"压裂模式分段压裂工艺。先后在焦页9#≠平台和焦页42#平台针对性开展了"井工厂"交叉压裂和同步压裂现场试验,均取得了较好的效果,极大的缩短了施工周期,为页岩气井进入快速投产创造了良好的先决条件。随着涪陵页岩气田一期产建的进行,逐步推广应用"井工厂"压裂模式,并根据现场实际情况,进行针对性的改进与优化,探索一整套适合于页岩气水平井高效试气压裂施工模式的技术和方法。     

焦石坝地区页岩气水平井压裂快速选段方法

针对页岩气非均质储层水平井压裂有效段数少、段贡献率低的状况,研究了一种针对页岩气水平井分段压裂的选段方法。该方法筛选出影响页岩气含气量计算的地层密度、声波时差、自然伽马、气测全烃含量和钻时等主要参数,结合主要参数对压裂效果的影响程度,赋予每个参数特定的权值。根据各参数实际值的变化范围,建立该参数权评价系数计算公式,将各参数权评价系数相加得总评价系数,对页岩气水平井进行选段。经40多口页岩气水平井实际应用表明,水平井段内评价系数大于0.5段越多,压裂后产量高,水平井段内评价系数大于0.5段越少,压裂后产能较低。该方法提高了页岩气水平井段压裂选段的准确性,对页岩气水平井压裂方案设计具有一定指导意义和借鉴作用。     

考虑滑脱效应的页岩气压裂水平井产能评价理论模型

水平井多级压裂和储层低孔低渗特性使页岩气呈现长期的瞬态线性流,吸附气的解吸和纳米级基质孔隙中气体的滑脱效应使页岩气藏的产气规律不同于常规气藏.基于瞬态线性流和吸附气解吸的特点,考虑基质孔隙中气体的滑脱效应,建立并求解页岩气多级压裂水平井产能评价模型.在此基础上,通过数值反演和计算机编程绘制页岩气多级压裂水平井产量典型曲线,总结出页岩气多级压裂水平井包含裂缝线性流、双线性流、基质线性流和边界效应4个流动阶段.参数敏感性分析发现储容比、窜流系数、气藏尺寸对典型曲线的影响较大.通过分析滑脱效应对产能的影响,得到滑脱效应考虑与否的判定图版,对页岩气产能模型的选择具有指导意义.     

FSI产出剖面测井技术在涪陵页岩气田的应用

水平井是页岩气藏的主要开发方式,利用流体扫描成像FSI(Flow Scanner Image)产出剖面测井技术可以了解水平井段的分段产出情况、主力产出层段等。介绍了流体扫描成像测井技术原理,运用实例阐述了FSI产出剖面测井技术在四川涪陵页岩气水平井的实际应用情况。利用产出剖面测井资料,可以认识水平井流态分布规律;求取分层产量,优选穿层;优化分段压裂参数;优化井身轨迹;指导生产。该技术的应用对涪陵页岩气水平井的轨迹优化、分段压裂参数优化及生产管理提供了技术依据。     

页岩气藏产量递减预测模型研究及应用

页岩气藏普遍采用水平井体积压裂方式开发,压裂体积是影响气井产气特征的重要因素。在实际开发中,由于储层非均质性等影响,各压裂段压裂体积各不相同。为研究压裂体非均匀展布对产能递减规律的影响,根据页岩气渗流特征,在水平井渗流模型的基础上,引入压裂体大小及分布等表征参数,建立了页岩气藏非均匀压裂水平井渗流模型,并绘制了产能递减曲线。同时根据典型产量递减曲线划分了流动阶段,分析评价了不同压裂体展布类型下产量递减曲线特征。研究表明压裂体的展布特征主要影响产气量及线性流阶段曲线特征;非均匀压裂造成水平井产气量较少、早期线性流持续时间较长。结合压裂数据,提出了气井产量预测方法并进行了实例计算。     

页岩气藏水平井拟稳态产能研究及影响因素分析

页岩气是赋存于富有基质泥页岩及夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气。页岩气储量巨大,开发前景被业内广为看好,但其低孔低渗特性使得开发难度高于常规气藏。水平井分段压裂技术开发页岩气已成为世界趋势,但由于页岩气在页岩基质和人工裂缝中呈赋存状态,且独有的渗流特性,压裂在储层内部形成的复杂裂缝网络,使其产能分析较为复杂。以常规压裂机理为基础,利用水平井特定生产指数,考虑页岩气朗格缪尔解吸附作用,建立水平井体积压裂拟稳态产能模型,完整推导了拟稳态流下页岩水平井裂缝产能公式,并对影响产能的因素作出具体分析。对于我国页岩气开发中的适应性问题及页岩压裂特点的裂缝扩展和产能预测具有重要的理论指导意义。     

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。     

考虑应力敏感与非达西效应的页岩气产能模型

页岩气在储层中存在解吸、扩散和渗流相互作用,同时由于其特殊的孔渗特征,裂缝闭合引起的应力敏感效应和近筒地带的高速非达西效应对页岩气产能影响不能忽略。为此,基于块状模型,综合考虑页岩气解吸、扩散,渗流,应力敏感效应以及非达西渗流,建立了页岩气藏压裂水平井产能模型,应用全隐式有限差分法和牛顿—拉普森迭代法,进行数值离散,获得产量数值解,并绘制了页岩气无因次产量和无因次产量导数曲线。分析结果表明:1页岩气流动过程分为线性流阶段、双线性流阶段、窜流阶段和边界控制流阶段;2应力敏感主要发生在双线性流和边界控制流阶段,随着应力敏感系数的增大,产能降低;3考虑非达西效应影响,页岩气产能降低,并且产能越大,非达西效应影响越显著;4兰格缪尔体积越大,兰格缪尔压力越小,无因次产量递减积分导数曲线出现下凹时间越晚。上述成果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、评价预测产能及优化压裂参数具有一定的借鉴意义。     

焦石坝页岩气井垂直管流计算新模型

涪陵焦石坝页岩气田已经实现商业开发,但一直存在页岩气井井底流压难以准确预测的问题。页岩气井井底流压是页岩气藏动态分析的重要参数,目前计算井底流压的方法较多,每种方法适用的条件又不相同。针对页岩气井井底流压难以准确预测的问题,基于目前焦石坝页岩气井筒垂直多相管流中多相流处于稳态流动,运用气藏工程方法,以焦石坝页岩气井实际生产参数和多相渗流理论为依据,建立了一种页岩气井垂直管柱计算修正新模型。研究成果应用于焦石坝气田6口井的井底压力预测,理论模型计算结果与实际测量值相符较好,平均误差为8.72%。研究结果对页岩气开发有重要意义。     

涪陵页岩气田井筒完整性实践与认识

为了确保涪陵页岩气田页岩气水平井的安全开发,开展了页岩气水平井生产套管井筒完整性技术探索研究。基于管柱力学理论及套管设计+水泥浆固井+大型压裂的一体化理念,提出了页岩气水平井生产套管有效外载荷计算方法和生产套管柱优化设计方案,并对生产套管气密封螺纹进行特殊设计,完善了下套管现场操作保障措施和现场氦气密封检测工艺,形成了基于射孔与大型压裂的水平段弹韧性水泥浆固井配套技术,研发了针对页岩气生产套管螺纹密封失效的柔性化学堵漏技术。一期产建期间共完成了189口水平井的压裂投产,其中,仅有2口井井筒密封失效,采用柔性化学堵漏技术,使井筒密封失效的井得到了很好的治理。形成的生产套管井筒完整性系列技术基本满足了涪陵页岩气井安全正常生产的需求,为国内类似页岩气开发井井筒完整性工作提供了有益借鉴。     

致密砂岩气藏主要产气阶段渗流特征

针对致密砂岩气藏渗透率极低,导致其渗流规律复杂的问题,以压裂直井非稳态渗流阶段的渗流特征为基础,运用渗流力学分析方法、叠加原理和渐进分析手段,得到分段压裂水平井非稳态时期水平井日产气量倒数与生产时间呈线性关系的产能方程及单井产能预测中“拐点”的判别方法。结合现场生产数据,验证了公式的正确性。研究成果表明,分段压裂水平井主要产气阶段渗流为非稳态渗流,为致密砂岩气藏现场开采的产能预测、“死气区”优化及单井控制储量优化提供理论基础。以西加盆地B气藏为例,研究成果使单井产能预测误差降低至1.74%。研究成果对致密砂岩气藏的开发策略及开发方案编制具有指导意义。     

JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术

JY1HF井是涪陵地区第一口海相页岩气水平井,为了获得商业性页岩气产量,对JY1HF水平井进行了分段压裂设计和工艺优化。在借鉴北美海相页岩气压裂经验的基础上,通过该井岩心资料、测井、岩石力学等数据,对龙马溪组页岩储层进行了压前评价。采用岩石力学试验、X衍射试验、诱导应力场计算和体积压裂动态模拟等方法,开展了压裂段数、压裂液、支撑剂、射孔方案和压裂工艺优化等综合研究,提出采用组合加砂、混合压裂工艺,泵送易钻桥塞射孔联作工艺进行大型水力压裂改造的方案。JY1HF井共压裂15段,累计注入液量19 972.3 m3,支撑剂968.82 m3,放喷测试获得无阻流量16.7×104 m3/d的高产页岩气流。结果表明,龙马溪组海相页岩采用水平井大型分段压裂技术,可获得较大的有效改造体积。JY1HF井的成功压裂为中国海相页岩气压裂改造积累了经验。