四川盆地涪陵页岩气田气井合理配产方法探讨

四川盆地涪陵页岩气田开发初期,气井的产能评价存在诸多问题,采用陈元千"一点法"公式对页岩气井产能进行计算误差较大,不能有效指导气井配产。为了探索适合本地区页岩气井的产能评价方法和合理配产方式,通过开展多口页岩气井的产能试井,并校正中、高排液气井产能试井异常数据,建立了针对该地区页岩气井不同排液量下的一点法产能计算公式。该公式计算的无阻流量与产能试井求得的无阻流量误差范围在-12%~5%之间,二者计算结果较吻合。同时采用采气指示曲线法提出涪陵页岩气田气井6个无阻流量区间相应的合理配产系数。在气井投产初期,可采用合理配产系数进行气井配产;生产中频繁调产井,采用压降产量动态配产法优化气井配产,也可采用两者兼顾的方法指导气井配产。所提出的合理配产方法,可以为涪陵页岩气田气井的高效开发提供技术支撑。     

涪陵焦石坝区块页岩气井动态合理配产技术

涪陵页岩气田焦石坝区块页岩气井的渗流特征、产量递减特征和生产特征呈现分阶段变化和分区差异性,目前没有适用该类页岩气井的配产方法。借鉴国外页岩气生产经验,根据页岩储层应力敏感试验结果和实际生产情况,确定采用定产控压的生产方式。在此基础上,借鉴常规气藏配产方法,根据该区块页岩气井实际生产特征,选用采气指示曲线法和不稳定产量分析法确定不同产能页岩气井的合理配产系数。引进页岩气井分区、分阶段动态合理配产的理念,结合分区不同产能区间页岩气井产能的递减规律,按照页岩气井当前累计产气量对应产能的合理配产系数调整配产。按照此方法对涪陵焦石坝区块页岩气井的配产进行了调整,调整后既满足了该区块页岩气井稳产3年左右的需要,又使页岩气藏获得了较高的采收率和较好的经济效益。      

基于大数据PLS法的页岩气产能影响因素分析——以四川盆地涪陵气田焦石坝区块为例

至2018年底,四川盆地涪陵页岩气田已经建成超百亿方产能,累计生产页岩气超200×10~8m^3,成为了国内首个实现商业效益开发的页岩气田。以室内实验为基础,与现场生产相结合,对影响涪陵气田页岩气水平井产能的主要因素开展研究,得到各影响因素与页岩气产能之间的关系。研究表明,焦石坝区块不同开发分区页岩气井的影响因素不同,采用偏最小二乘法(PLS)模块大数据分析方法,计算特征变量的投影重要性(VIP值),确定产能影响因素与分区产能影响因素综合评价结果一致,证实了焦石坝一期产建区不同分区页岩气井产能的主要影响因素存在差异。研究成果对中国南方海相页岩气初期产能影响因素的研究具有一定的指导和借鉴意义。     

四川盆地长宁页岩气井生产特征及开采方式

页岩气开发生产特征与常规气存在较大不同,采取合理的开采方式实现页岩气井在不同阶段的高效开发,提高单井采出程度,是页岩气开发过程中首先需要考虑的问题。为此,通过对规模上产的长宁页岩气田71口页岩气井的生产动态和不同阶段实施工艺措施进行分析评价,认为页岩气井具有投产初期产量、压力递减快,无稳产期的生产特征,不同的气井产能差异大,递减率相差大并呈正态分布;页岩气井储层的特殊性增加了压裂液返排难度,气井中后期低压和积液是制约生产的主要因素。研究结果表明:页岩气井投产初期采取以控压开采为主的生产方式,可以降低或减缓应力敏感效应,延缓产量递减;在中后期气井生产压力接近输压或低于临界携液流量期间,采取下小油管、泡排、气举、柱塞举升和增压工艺可维持气井相对稳定生产。本次实验探索并形成了长宁页岩气井工艺排液应用条件和适合的工艺措施类型。     

APPLICATION OF WENG'S MODEL IN THE PRODUCTIVITY PREDICTION OF THE GAS WELLS IN SHALE ROCK

产量预测是页岩气井开采过程中必不可少的环节.为了评价页岩气井的生产能力,预测页岩气井高峰产量、开采年限、最终采收率、可采储量以及产量递减,根据翁氏模型理论基础,结合多元线性回归系数求解法,对实际页岩气生产井进行产能预测,分析页岩气井产量变化规律.结果表明,翁氏模型预测法的预测数据与实际生产数据相关性较好,所得的平均误差率为11.88％,具有较好的可靠性.利用翁氏模型对页岩气井产能进行预测是一种比较实用的方法,为页岩气井的开采提供理论指导,也对深入了解页岩气藏的开发动态和提高采收率具有一定意义.     

复杂条件下页岩气藏生产特征及规律

从页岩气藏的储层特征、生产机理及压裂施工后气井的产能特征着手,首先分析了页岩储层多孔介质的4个组成部分,确定了有机质孔隙是页岩气主要的储集体,有机质含量及孔隙发育特征直接影响页岩气藏的储量和产量;对页岩气藏的吸附、解析、扩散等渗流机理进行了细致分析,推算游离气与吸附气量,并用压力变化关系曲线解释含气量关系;在产能特征方面运用实例分析了页岩一气井产能,确定了单井初期产量高、后期递减迅速和生产周期长等特征,证实了水力裂缝是页岩气藏最主要的气体渗流通道,水力裂缝的形态最终决定气井的产能。研究结果从多方面总结了页岩气藏复杂的生产机理及特征规律,为提高页岩气井产能、规模化开发页岩气藏提供了理论支撑。     

涪陵焦石坝页岩气初期产能主控因素研究

涪陵焦石坝页岩气气田已经实现商业开发,至2015年底,区块累计完成压裂试气并投产191口页岩气井,建成50×10~8m~3/a生产能力。以室内实验为基础,与现场生产相结合,对影响涪陵页岩气水平井初期产能的主要因素开展研究,得到各影响因素与页岩气产能之间的关系。研究表明,页岩的有机碳(TOC)、脆性矿物以及压裂改造施工的液量是涪陵页岩气田单井初期试气产能的主要影响因素。通过地质、工程单因素与单井初期产能相关性综合分析研究,认为页岩有机碳含量(TOC)是页岩气单井高产的物质基础,和初期产能相关性最好;脆性指数(BI)其次,是页岩气单井高产的主要因素,单井压裂改造总液量是页岩气单井获得高产的必要因素,改造体积越大,增产效果越明显。     

页岩气井渗流机理及产能递减分析

在研究页岩气藏特征及渗流规律的基础上,建立了考虑解析作用的页岩气井渗流微分方程,求解了定生产压力圆形封闭地层中心一口垂直页岩气井的无因次Laplace空间流量解,并通过Stehfest数值反演绘制了页岩气井无因次的产能递减曲线。研究表明,页岩气井达到拟稳态流动时间比常规气井晚,其生产周期长;Langmuir体积对产能递减的影响是线性的,而Langmuir压力的影响是非线性的。     

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。     

页岩气井扩展指数递减模型研究

页岩气藏渗透率极低,用传统产量递减模型对页岩气井进行预测,结果过于乐观。为寻求适用于页岩气井的产能评价方法,以Arps递减分析方法为基础,对扩展指数递减模型展开研究。在模型应用过程中,将传统的递减曲线分析方法与概率预测框架相结合,根据单井初始递减率进行同类井的划分,在计算单井递减曲线参数的基础上,利用P指数概率准则求取具有代表性的井组递减曲线参数值,据此对单井进行概率性预测,从而规避了页岩气藏复杂性及上产措施对产量递减分析的影响,提高了页岩气藏产量动态预测的准确性。利用美国多口页岩气井的实际生产资料,进一步验证了该方法在页岩储层应用的准确性与可行性。     

预测页岩气井产量和可采储量泛指数递减模型的建立及应用

随着中国页岩气工业的发展和大量页岩气井的投产,如何有效地预测页岩气井的产量和可采储量已成为油气藏工程的重要课题,也是页岩气资源的生产和管理部门极为关心的问题.由于页岩气是以吸附状态和自由状态分别储存于超致密页岩基质和次生裂缝系统中,而页岩气井在钻井、完井、测井和压裂过程中受到泥浆的多次污染.因此,投产后的页岩气井表现出...     

基于机器学习的页岩气井产量评价与预测

页岩气井产量评价与预测对页岩气高效开发具有重要意义,现有解析模型的假设条件与实际页岩气井差异较大,数值模型计算难度大、效率低、不确定性高,导致页岩气井产量预测难度大。基于机器学习方法综合考虑地质因素与工程因素,整合页岩气开采全周期地质、钻井、压裂、生产等数据,对A页岩气藏气井产量进行了评价与预测。首先,对原始数据体进行处理,包括缺失值插补、相关性分析、异常值处理、主成分分析等,以减小数据的噪声;其次,采用聚类分析方法对页岩气井产量进行评价,研究影响A页岩气藏气井产量的主要因素;最后,应用随机森林方法预测A页岩气藏气井产量。结果表明:A区块页岩气藏中产量优、中、劣等井分别占比36.4%、37.8%、25.8%,其中压裂因素对A页岩气井产量评价结果影响最大。调参后的页岩气井产量预测结果准确度达到90%以上,预测结果较好,表明本文模型能够用于页岩气井产量预测。     

四川盆地焦石坝区块页岩气井产量递减典型曲线建立

借鉴常规气井和北美页岩气井产量典型递减规律,应用四川盆地页岩气田焦石坝区块9口具有地质、工艺参数、试采特征等代表性的典型井实际生产数据,初步建立了该区块页岩气井产量递减典型曲线。在排除不同生产制度、频繁调配产、关井等因素的影响条件下,采用归一化拟产量和物质平衡时间建立关系,提出了合适的双曲递减典型曲线、递减指数、递减率;建立了页岩气井A50、A30、A20产量典型递减曲线,分析了影响页岩气井产量递减典型曲线的因素,结合实际论证了产量递减典型曲线在区块的代表性,并应用产量递减典型曲线评估单井产能和可采储量。     

部分压开页岩气井产能递减分析

水力压裂技术已广泛应用于增加页岩气井的产量,由于实际页岩储层厚度普遍较大,以现有的压裂技术难以完全压开储层。因此,针对页岩气解吸、扩散和渗流特征,建立了部分压开页岩气井产能模型,分别运用Laplace变换、Fourier变换和Duhamel原理,并通过Stehfest数值反演求解产能模型,绘制了部分压开页岩气井产能递减曲线,并分析了压开程度、解吸系数、无因次储容系数、无因次解吸时间、裂缝中心位置对产能递减曲线的影响。研究表明:页岩气井的产量随着压开程度增加而增大;吸附气解吸量随着解吸系数的增大而增大,由于吸附气的解吸,气井产量递减越慢;无因次解吸时间越小,页岩气解吸发生得越早;裂缝中心越靠近储层中心,部分压开页岩气井产量递减越慢。因此,对页岩气井实施压裂时,应该尽量增大储层的压开程度并且尽量使压开裂缝中心靠近储层的中心位置。     

变压力扩展指数模型法在页岩气井递减分析中的应用

近年来四川盆地页岩气的勘探开发取得了突破性的进展,水平井与体积压裂主体工艺技术被广泛应用于川南地区长宁区块的页岩气开发中。页岩气分段压裂水平井的产量递减规律与常规气井差异大:在初期的压裂液返排阶段,气井产量递减较快,与人造裂缝性低渗气藏气井的早期生产动态相近;后期由于页岩气的解吸附作用增强,气井长期处于低压低产阶段,产量递减慢。北美出现了多种针对页岩气井的产量递减分析方法,但这些方法局限于定压生产的假设,与页岩气井实际生产中受邻井压裂、地面管网建设等因素影响而出现的变压力变产量生产的情况不相符。通过引入压力重整产量,对扩展指数法进行改进,形成变压力扩展指数模型法(简称VP-YM-SEPD法,即Variable-Pressure drop YM-SEPD法)来解决页岩气井变压力生产数据分析的难题。应用VP-YM-SEPD法分析生产数据,需要气井生产史在半年以上,可以分析得到可靠的递减参数。该方法成功用于分析川南地区长宁区块一页岩气井的生产数据,解决了页岩气井变压力生产的递减分析难题。     

基于机器学习的页岩气产能非确定性预测方法研究

针对页岩气确定性产能预测方法误差较大的问题，综合最大信息系数相关性分析方法、混合支持向量机技术及“蒙特卡洛—马尔科夫链”模拟，提出一种基于机器学习的页岩气产能非确定性预测方法。运用该方法，可根据已投产页岩气井的地质及工程数据，对拟钻页岩气井未来的产能进行非确定性预测。24口页岩气井算例分析结果表明：利用该方法进行产能非确定性预测的准确率为70.8%，且预测结果为“大概率事件”的井占54.2%，说明该方法有较高的预测精度且预测结果满足概率统计规律。研究成果对国内外页岩气开发方案的优化有重要意义。     

页岩气井环空带压防治难点分析及对策

页岩气开发越来越受到重视,国内页岩气已投产井环空带压现象严重,影响了页岩气井安全高效开采。根据气井环空带压形成原因,结合页岩气井施工工艺,分析了页岩气井环空带压防治难点,主要包括套管密封失效处理难度大、长水平段油基钻井液钻进固井质量难保证、固井后施工作业对水泥环和套管外加载荷复杂。由于页岩气井开发工艺的特殊性,若页岩气井采用常规油气井环空带压预防和控制技术,其不足之处主要是套管密封失效处理后承压能力不高、常规清洗液对油基钻井液清洗效率低、水泥石韧性不能满足压裂要求。针对页岩气井环空带压防治难点和常规防治方法在页岩气井的适用性,提出从套管密封失效修复、提高油基钻井液钻进水平井封固质量、水泥环完整性破坏后修复三个方面对环空带压进行防治,并提出了相应的技术措施和建议,为页岩气井环空带压的防治提供技术参考与指导。     

一种页岩气井全生命周期合理配产新方法——以泸州地区页岩气为例

页岩气井的合理配产是影响气藏最终采收率的关键因素之一,尤其是针对快速上产的页岩气区,如何快速并准确地评价单井合理配产存在一定的难度。为了探索适合泸州地区页岩气井的生产全过程合理配产方法,首先针对页岩气井配产的三种方法推荐采用无阻流量配产系数法,然后根据泸州地区页岩气井的返排液量特征和生产特征,结合合理配产基本思路,典型井的合理配产分析,确定了“井口压降速率<0.1MPa/d、高水气比、产量波动不大于10%、大于临界携液流量”这四条投产初期配产原则。同时通过对比合理配产值和一点法计算的无阻流量的相关性来确定无阻流量的1/4～1/3作为投产初期的配产系数;在生产过程中采用压降产量动态配产法优化气井配产,也可采用两者兼顾的方法指导页岩气井合理配产。该配产方法在现场得到了广泛应用,取得了很好的效果,为泸州地区页岩气井的快速化、规模化上产开发提供了技术支撑。     

基于灰色关联的页岩储层含气性综合评价因子及应用——以四川盆地焦石坝区块为例

准确评价页岩储层含气性特征是实现页岩气井科学化管理、提高页岩气勘探开发效果的重要前提。基于灰色关联理论和焦石坝区块实际地质情况,筛选出实测含气量、含气饱和度、气测显示(气测全烃和气测含烃式甲烷)、孔隙度、总有机碳(TOC)和脆性矿物含量(石英+长石)等7个评价指标,对研究区7口关键井含气性特征进行综合分析。结果显示：①根据灰色关联理论可以定量计算各评价指标相关性和权重系数,获取含气性综合评价因子,实现地质和工程多因素联合表征页岩含气性;②基于综合评价因子差异,可以将页岩储层划分为3种类型,其中Ⅰ类储层评价因子大于0.8,页岩含气性较好,压裂投产为高产井(无阻流量为20×10⁴m³/d以上);Ⅱ类储层评价因子介于0.6~0.8之间,页岩含气性中等,压裂投产为中产井[无阻流量介于(5~20)×10⁴m³/d之间];Ⅲ类储层评价因子小于0.6,页岩含气性较差,压裂投产为低产井(无阻流量在5×10⁴m³/d以下)。结论认为,利用综合评价因子预测页岩含气性结果与压裂投产试井产能对应关系较好,对分析和预测页岩气井产能效益具有一定指示作用。     

页岩气压裂水平井开发效果的数值模拟

页岩气藏低孔、特低渗、吸附气含量比例高、人工压裂裂缝网络复杂等诸多不同于常规气藏的特点,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏在渗流机制及产能动态分析方法上存在很大差异。数值模拟作为产能动态分析方法之一,可以有效地模拟页岩气藏独特的属性参数及复杂的渗流特征。综合考虑页岩气吸附解吸、扩散及渗流,应用油藏数值模拟方法,建立了页岩气双重介质压裂水平井模型,分析了吸附气、天然裂缝、人工裂缝参数等对页岩气井动用范围、动用形状及生产动态的影响。结果表明,页岩气藏水力压裂裂缝和天然裂缝复杂的裂缝网络系统对页岩气井的动用形状有着重要影响,人工裂缝展布形态、人工裂缝参数(裂缝半长和导流能力)对页岩气藏的开发效果具有较大影响。