基于脉冲注入理论的页岩储层微破裂试井解释技术及应用

微破裂测试可以获取页岩储层大规模体积压裂之前的物性参数,为资源量计算以及地质、工程双“甜点”的评价提供关键信息。目前基于常规关井压力恢复试井理论的解释方法在处理微破裂测试这类“短暂注入、长期关井”的特殊问题时精度低,且常出现流态无法识别及参数难以诊断的问题。结合微破裂测试的特殊性,提出了一种基于脉冲注入理论的页岩储层微破裂试井解释方法,即将开井注入和关井压降过程看作整体,假设关井后的压力响应是注入期和关井期的总和,在渗流数学模型的内边界条件处考虑,从而建立微破裂试井解释模型。求解得到压力动态曲线,通过敏感性分析明确各参数对测试曲线的影响。之后通过渐进分析得到测试曲线关键段压力解,据此引入3条组合诊断线,用以获取测试曲线上的流态信息,并在不同流态下解释对应的参数,最终建立了主控流态识别+特种直线分析的微破裂试井解释方法和流程。利用该方法对涪陵页岩气田南川区块平桥背斜不同构造部位两口测试井进行了分析解释,验证了方法的实用性,解释结果为认识该区页岩含气性提供了依据,并正确预测了不同构造部位气井压裂效果将存在分区差异,为之后正确划定甜点区和优先部署区提供了指导,后续试气和试采动态进一步证明了结果可靠性。     

页岩气田开发方案多目标优化研究

页岩气田的开发特征和经济运行规律具有特殊性,页岩气田开发方案需要综合技术指标和经济指标进行综合评价,因此确定页岩气田最优开发方案是一项复杂的多目标优化工程。本文以国内某页岩气田为例,为了确定最优的开发方案,考虑不同的技术参数设计了多套开发方案,并在不同的经济参数条件下,对各个开发方案开展了经济评价,认识了开发方案的经济效益变化规律;建立了基于灰色优化理论的页岩气开发方案多目标优化方法和流程,在开发方案指标预测和经济评价的基础上,以总产能、建产规模、稳产年限、EUR、财务净现值及内部收益率为评价指标,综合确定了某页岩气田在目前气价和补贴政策情况下的最优开发方案。     

油藏渗流物理和数据联合驱动的深度神经网络模型

深度学习已被广泛应用于油气田开发领域的各个方面,但是纯数据驱动的深度学习模型存在数据需求量大、预测能力不稳定和泛化能力弱等问题,而且模型无法考虑数据背后蕴藏的物理规律。针对油藏压力动态预测问题,建立了油藏渗流物理和数据联合驱动的压力场预测深度神经网络模型,将非均质油藏渗流数学模型以正则化的形式加入到损失函数中,使得模型既能够服从数据训练的结果,又遵守渗流物理方程的约束。结果表明:联合驱动的深度神经网络模型可以实现压力场数据的高效学习和准确预测。对比纯数据驱动的深度神经网络模型,联合驱动的深度神经网络模型预测值与参考值的误差可降低93.1%,决定系数提高20.3%。在观测数据具有噪声的情况下,联合驱动的深度神经网络模型仍然可以保持较高的稳定性,具有较强的抗噪能力。     

支撑剂在交叉裂缝中运移规律的数值模拟

支撑剂运移是水力压裂体系中一个重要的流体-颗粒两相流问题.如何改善支撑剂在缝网中的铺置情况,是压裂改造后提高储层有效传导率的关键.针对这一问题,结合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法,文中对支撑剂在交叉裂缝中的运移规律进行了数值模拟研究,主要分析了在不同裂缝交角和携砂液黏度条件下支撑剂的运移规律.结果表明:随着裂缝交角增大,支撑剂进入支缝的比例不断下降;提高携砂液黏度,能够改善支撑剂在支缝中的运移情况;在特殊条件下,支撑剂在狭窄支缝中可能出现空间非均匀性的聚团效应.利用CFD-DEM方法能够准确刻画颗粒与颗粒/壁面及流体与颗粒之间的相互作用.     

基于嵌入式离散裂缝模型的页岩气水平井立体开发优化设计

为提高页岩气区块整体采收率,涪陵页岩气田2020年以来采用在上部、中部及下部气层井间部署调整井的立体开发模式,并在涪陵页岩气田部分井组试验中取得了良好效果。采用数值模拟方法评估不同页岩气立体式开发技术方案的开发效果,是进一步优化方案,提升区块整体动用率和采收率的基础。提出一种基于嵌入式离散裂缝模型的数值模拟方法,并以涪陵江东区块为例,综合分析不同工艺压裂结果、井间干扰等因素对井组产能的影响,评估了立体开发的效果,提出相应的稳产增产对策。研究结果表明：采用嵌入式离散裂缝可以刻画多层系水平井立体开发中裂缝的分布,从而准确模拟裂缝的干扰情况;在下、上部气层分别存在未有效动用、基本未动用储量,具有加密调整潜力;立体开发可以有效提高页岩气储量的动用。     

考虑多尺度裂缝表征的致密油藏CO2吞吐智能历史拟合

致密油藏经过体积压裂形成多尺度复杂缝网,强非均质性使储层参数不确定性显著增强,精确表征裂缝和降低储层参数不确定性对精确建立油藏数值模拟模型非常重要.为此,建立了基于嵌入式离散裂缝模型的致密油藏CO2吞吐数值模拟方法,有效表征了致密油藏压裂后的多尺度复杂缝网;结合集合卡尔曼滤波方法,对致密油藏CO2吞吐生产数据进行了智能...     

基于返排产水数据的页岩气井压裂效果评价方法

对于页岩气藏,采用水平井多段压裂技术可在地层中形成一个复杂裂缝系统,实现经济有效开发,因此复杂裂缝系统的定量刻画对准确预测页岩气井产能具有重要意义。为分析早期返排产水数据并获取储层改造信息,假设裂缝内流体流动为径向流和线性流,考虑基质向裂缝系统供气对产水的影响,得到气井定产量生产时的水相渗流数学模型,结合物质平衡方程得到压力解,根据杜哈美原理将模型的适用范围扩展到气井放喷排液阶段变产量生产条件下。模型求解分析发现,当裂缝系统进入整体泄压阶段后,双对数坐标中规整化产水量和物质平衡时间的关系表现为斜率为-1的直线段,特征线分析可确定有效裂缝体积和裂缝形状参数。结合数值模拟技术对方法进行验证,并结合现场实例完成有效裂缝体积求取。研究结果表明,在进行产水数据分析时返排数据不可省略,否则获得的有效裂缝体积偏小。提出的方法为利用返排产水数据评价压裂效果提供了技术支撑。     

页岩气体积压裂水平井试井解释新模型

体积压裂已经成为非常规油气藏有效开发的关键,建立能够表征复杂裂缝网络的试井解释模型非常重要。考虑体积压裂形成的复杂裂缝网络,基于正交缝网假设,建立了体积压裂水平井试井解释新模型。运用Laplace变换获得了模型的解析解,利用数值模拟在验证解析解准确性的基础上,分析了缝网参数对试井典型曲线特征的影响规律。结果表明:所建立的解析模型能够准确表征复杂裂缝网络,其计算结果准确,适用于体积压裂水平井试井解释;体积压裂水平井一般出现5个主要的流动阶段,分别是井筒储集、人工裂缝线性流、次生裂缝-人工裂缝窜流、基质线性流和边界控制流阶段;缝网参数对试井典型曲线特征的影响较大,而且不同缝网参数影响不同流动阶段。     

页岩气藏综合地质建模技术

目前,页岩气藏地质建模采用的技术思路和实现方式主要源于常规油气藏,对页岩气藏并不适用,而可资借鉴的国内外相关成果则鲜见。为此,首先针对页岩气藏的特殊性,确定相配套的地质建模技术流程;再结合测录井资料解释、地震叠前叠后资料解释及采样地质实验分析等结果,建立工区构造和页岩小层发育模型;并在此格架体模型下应用地质统计学建模方法建立了页岩气储层厚度、孔隙度、含气饱和度、总有机碳含量、硅质含量、脆性指数等属性模型;综合应用地震AFE属性、构造曲率、应变体积膨胀资料,结合地质认识与钻井显示,采用目标建模方法,建立天然裂缝DFN模型;在人工压裂缝展布模式判断及参数拟合分析的基础上,建立了人工压裂缝模型;最后,采取逐级叠加的方法,建立了页岩气藏综合地质模型并进行气井的生产史拟合与动态预测。研究结果表明:①与常规油气藏相比,页岩气藏地质建模更为复杂,主要表现在小层划分与对比困难、基质参数多且存在着相互约束关系、天然裂缝成因和尺度多样以及天然裂缝干扰和影响下人工压裂缝分布复杂;②天然裂缝模型实现了对裂缝系统几何形态和分布的有效细致描述,人工压裂缝模型能较好地体现人工裂缝分布状况及压裂改造体积,通过逐级融合叠加页岩气藏构造和小层发育模型、多种基质属性参数模型、多尺度天然裂缝模型及其约束下的人工压裂缝模型,可以完成页岩气藏综合地质模型的建立;③气井生产史拟合结果显示,在井底压力误差小于3.3%的情况下,所建立的页岩气藏综合地质模型是可靠的。