基于大数据的页岩气产能预测

参数拟合的传统页岩气井产能预测方法存在一定的局限性,引入基于支持向量机的非参数大数据分析方法进行页岩气井产能预测研究。根据生产数据记录以及井底压力随生产过程的变化规律,建立e-SVR支持向量回归模型,对长宁页岩气某区块实际生产数据分别进行了单井和多井的训练及预测检验,其中单井回归检验的相关度系数达到0. 958 556,体现了该方法优秀的回归能力;多井学习模型在前95 d区间内对单井数据的预测也达到了接近单井回归的效果,体现了该方法在密集数据区间内较好的预测能力,为页岩气产能预测提供了新的思路。     

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。     

致密油“甜点”多属性融合预测技术

新疆准噶尔盆地J凹陷致密油储层存在“甜点”预测不准、单井产量差异大的问题，影响油田规模效益开发。通过系统分析研究区钻井与地震等大量基础数据，确定了影响“甜点”预测的5个关键属性，并对属性进行分类和RGB颜色融合分析，得到“地质甜点”和“工程甜点”预测结果，进一步融合得到综合“甜点”区，并由此形成了致密油“甜点”多属性融合预测技术。研究区勘探评价井压裂后的生产效果表明，勘探开发评价井压裂效果和综合“甜点”区预测结果吻合程度较高。在此基础上，2017年，在Ⅰ类综合“甜点”区部署2口水平井，压裂改造后效果良好，进一步验证了“甜点”多属性融合预测技术的可靠性。该“甜点”预测技术准确可靠，对致密油后期开发评价及产能建设井位部署具有很强的指导作用。     

深层页岩气双“甜点”参数地震预测技术

要实现页岩气有效建产,首先要存在页岩气的富集区,其次要能对页岩储层进行有效的压裂改造,前者表现为页岩的地质“甜点”,后者则表现为页岩的工程“甜点”,地质工程双“甜点”的预测与评价是页岩气效益开发的基础。为此以四川盆地南部某地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为例,根据岩性、电性、生物化石分布规律、TOC变化以及含气性等,将该储层底部优质页岩层划分为9个小层,从下到上编号①～⑨,以三维地震为依托,对该段页岩储层开展地质工程双“甜点”参数地震预测,以评价其勘探开发潜力,以期为页岩气水平井的部署论证及压裂设计提供依据。预测结果表明：①在该区页岩气勘探的初始阶段,地震主要预测页岩气的地质“甜点”,即通过平面上预测的优质页岩厚度、TOC、孔隙度及含气量等参数,结合埋深、构造样式、断裂发育情况等,进行页岩气的分区选带,以明确页岩气富集有利区;②页岩气工程“甜点”参数的运用较为微观,其在地质甜点区的基础上,结合工程施工能力,利用脆性、水平应力差异、裂缝发育情况等因素优选出压裂能产生最好效果的区域和小层,并进一步指导页岩气水平井轨设计以及水力压裂的分段分簇设计。     

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。     

元坝长兴组生物礁气藏三维精细地质建模技术

元坝气田上二叠统长兴组气藏是目前国内埋藏最深的条带状生物礁大气藏，现阶段开发井网已经基本完成，已进入气藏开发初期阶段。因此需要建立精度相对较高的储层模型，从而为气藏数值模拟、优化开发实施方案、优化配产及开发指标服务。针对礁相储层非均质性强、气水关系复杂、井少、井距大等难点。为此，以“分区”“等时”“相控”“震控”“确定性结合随机性”等建模原则为基础，并充分结合生产动态数据，形成了以礁群为建模单元的“多级双控”复杂生物礁气藏三维精细地质建模技术。该技术可以有效地提高在稀井网条件下复杂条带状生物礁气藏建模精度，建立符合气藏实际生产情况的储层模型，对同类型气藏建模工作具有一定的借鉴意义。     

页岩气水平井工厂化作业造价确定与控制对策

中国页岩气开发即将进入“工厂化”作业时代,但现行钻井、压裂工程计价方法与“工厂化”作业模式不匹配,造价方法与管理水平相脱节,不利于进行合理的项目评价和投资决策。为此,从工程造价的角度分析了页岩气水平井“工厂化”作业的6个优点：减少井场占地、缩短建井周期、循环利用钻井液、提高压裂设备利用率、重复利用水资源、提高压裂设备配件材料利用率。进而提出了适应“工厂化”作业模式下的钻井、压裂计价方法：钻井作业按钻机类型以“量价分离”的形式分开次计费,压裂作业按不同阶段设备工作时间和相应台时费单价计费。同时针对“工厂化”作业对当前钻井系统工程造价管理工作所提出的挑战,指出了控制页岩气水平井工程造价的5项对策和措施：加快页岩气水平井“工厂化”作业示范区建设、持续开展技术攻关、优化钻井工艺技术、科学制订计价标准和计价规则、优化井组部署。     

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。     

页岩气藏单井产能计算方法

页岩气产能评价方法研究可以实现产能的计算、预测和评价,为气井配产和气藏工程研究奠定基础。在对涪陵页岩气藏的勘探开发、气藏地质和典型井生产状况与产能特征认识基础上,采用三种方法综合确定该气藏的产能。针对30口井的产能测试资料建立了适合该气藏的改进的一点法产能计算公式;在分析影响页岩气井产能主控因素的基础上,通过非线性多元回归分析方法建立了数学模型以预测单井的产能;通过数值模拟建立了确定单井产能的数值模拟方法。实例计算表明,这三种方法都是计算、预测和评价页岩气藏单井产能的可行途径,三种方法可以在不同的情况下使用,其计算结果可靠。     

国外低渗透油田产能预测方法

针对并购低渗透油气田存在风险的问题,在井少、测试井少、地质资料少等原因导致无法应用数模技术预测产能时,通过研究影响产能预测的因素,利用低渗透油藏渗流理论,建立了生产过程中初期、中后期不同开发阶段考虑启动压力梯度、高速非达西效应、脱气、出砂等导致相渗剧烈变化的影响因素下的直井产能模型。该模型提出了“四维性”因素概念,对不同井底流压下各因素的影响进行了量化评价。实例研究发现,不同生产阶段该模型与常用模型相比产能计算精度可提高34.30%,研究成果对并购国外油气田时快速准确预测单井产能有重要意义。     

靖边气田气井产能方程的建立

产能方程是进行气藏工程计算的基础,靖边气田在求解产能方程时,前期主要采用修正等时试井、系统试井方法。由于修正等试试井受到井口装置的限制,对于已投产气井操作难度大;系统试井则受到储层条件的限制,不能够准确确定各种气井的产能方程,给气藏工程计算带来很大困难,而“一点法”只需要测试一个工作制度下的稳定产量和该产量相对应的稳定流压,在大幅减少测试工作量及测试周期的同时,可得到气井的产能方程。从二项式产能方程出发,推导了“一点法”产能方程的理论公式,传统“一点法”公式在α值的选取上没有进行气井分类,在计算过程中产生了误差,因此文章通过收集靖边气田修正等时试井资料,分类计算了气井的α值,建立了适合于该气藏的新的经验公式,这完善和补充了传统“一点法”经验公式法,更符合气藏的实际。还对采用新方法计算的产能方程进行了应用,结果表明所求产能方程符合实际地质情况。     

预测页岩气单井产量及最终储量的经验法分析

为了简单、快速且准确有效地预测页岩气单井产气量及估算最终储量（EUR）,详细分析了目前最常用的2种适用于页岩气藏单井产量及EUR预测经验方法的优缺点,以此为基础,提出了一种基于裂缝流主导的产量递减预测新方法,并结合四川盆地一口页岩气井详细地给出了该方法的应用步骤。实例应用表明,与YM-SEPD法和Duong法的预测结果相比,新方法预测的未来日产气量和EUR最为准确,预测EUR相对误差仅为3.98%。该方法为准确、快速预测页岩气单井的未来日产气量及EUR提供了借鉴,为裂缝线性流主导的致密气井产能预测提供了指导意义。     

简化修正等时试井在长庆气田的应用分析

目前国内外气井产能试井方法在不断朝着简捷的方向发展，1986年就出现了修正等时试井的简化方法，大大地缩短了测试时间。但由于其可靠性和有效性是有针对性的，因此不能简单的套用已有的方法，必须对其进行科学的理解和符合实际的应用，否则将会引起较大的误差，甚至造成重大的决策失误。为了验证简化修正等时试井方法的适用性和可靠性，在长庆靖边气田选取10口典型井进行了对比分析。经过比较分析后发现，对于均质地层气井，简化修正等时试井确定的结果基本可靠；对于非均质地层气井，简化修正等时试井确定的结果偏大，且误差较大。在统计分析的基础上，提出“理想”绝对无阻流量的概念，靖边气田14口非均质气井的“理想”绝对无阻流量较实际绝对无阻流量偏大37.47%，利用此统计值对气井的理想绝对无阻流量进行必要的系统校正后，就可以得到能满足现场工程需要的结果，则气井真实的产能方程和绝对无阻流量便可确定。同时通过比较q_AOF1和q_AOF的大小，还可以分析储层的横向变化规律。     

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文章分析研究了大位移井钻井过程中对钻具破坏很强的一种扭转振动：“粘滞—滑动”,这种振动在大位移井钻井过程中发生的概率比较大,表现为或停或转的状态,转动的瞬间钻头以很大的速度冲出,引起钻头与地层、钻柱与井壁强烈碰撞,因此引起钻具失效。通过建立大位移井钻柱的等效扭转摆模型,分析了在钻头与地层扭矩及钻柱与井壁间摩阻扭矩作用下钻柱的动态行为,给出了钻柱所受摩阻力与钻柱动态位移之间的函数关系。分析了钻柱“粘滞—滑动”振动所遵循的物理规律,获得了大位移井“粘滞—滑动”共振频率的分布。结果表明：大位移井的“粘滞—滑动”现象表现为低频反应。根据“粘滞—滑动”共振所满足的条件,通过调整钻井参数可以避免“粘滞—滑动”现象的发生;扭转负反馈对“粘滞—滑动”现象有一定的阻碍作用。该问题的分析结果具有较高的理论价值和实际意义,对大位移井钻进中如何减少钻具失效问题提供力学依据。     

元坝气田超深高含硫生物礁气藏地质综合评价

四川盆地元坝气田上二叠统长兴组生物礁气藏分布范围广,但白云岩储层厚度薄、纵横向变化大,气水分布复杂,早期直井产能偏低的问题一直制约着该气藏的高效开发。为此,从分析元坝气田长兴组生物礁在岩性剖面、测井曲线及地震剖面上的反映特征等入手,探究该区长兴组生物礁发育与储层分布模式,系统总结了该气藏地质综合评价过程中的关键做法：①以“分区”“等时”“相控”“震控”“确定性结合随机性”等建模原则为基础,充分结合生产动态资料,以礁群为单元,采用“多级双控”三维地质建模技术建立气藏精细地质模型;②以井型优选、井轨迹优化为核心设计井网,气田开发以水平井为主。在水平井实施过程中,采用超深薄储层水平井轨迹实时优化调整技术,确保水平段长穿优质储层。结论认为,该项技术成果不仅为该气田长兴组气藏40×108 m3混合气/年产能建设及投产奠定了坚实的基础,而且还为海相深层及超深层高含硫气藏的勘探开发提供了可资借鉴的成功经验和技术支撑。     

深层页岩气井气水两相产能预测

气水两相流动对深层页岩气井产能具有重要影响，研究气水两相生产动态对于评估增产效果具有重要意义。考虑压裂液侵入区域(水侵层)和裂缝的气水两相流动，建立了深层页岩气多段压裂水平井的产能预测模型，并结合物质平衡方程，采用逐次迭代方法获得模型的半解析解。利用商业数值模拟器和矿场生产数据验证了模型的可靠性与实用性，并分析了水侵层敏感性参数(水侵层宽度、含水饱和度和渗透率)对产能的影响。研究结果表明：所建立模型能够合理预测深层页岩气井产能；水侵层宽度及含水饱和度越高，页岩气产量越低，但水侵层渗透率越高，页岩气产量越高，水侵层对页岩气产能的影响是多个参数协同作用的结果；水侵层宽度对页岩气20年累积产气量及产水时间影响最大，而对初期产气量影响最大的是水侵层含水饱和度。新模型为深层页岩气井产能预测精度的提高提供了理论基础和科学依据。     

龙岗礁滩气藏气井产能预测新方法

龙岗礁滩气藏具有高温、高压、高含硫、非均质性强和气水关系复杂等特征,其测试成本高、安全风险大,很难全面开展正规产能测试,而常规“一点法”计算的气井产能（无阻流量）误差较大。为此,通过分析α值对该气藏气井无阻流量计算结果的敏感性,利用部分气井正规产能测试资料和地层参数,绘制了α值与地层有效渗透率和有效储层厚度的关系图版,建立了适合于求取该气藏各气井“一点法”产能公式的新方法。通过实例计算,该方法能够较为准确地预测气井产能,从而实现在气藏产能测试不全面的情况下对气井产能进行准确简便评价的目的。      

“一点测试法”使用原则及其在气藏产能评价中的偏差

“一点测试法”在我国探井和开发井中都有着广泛的应用，其理论基础大多是基于二项式产能方程推导得来，其方程中的变量无法利用一点测试资料获得，往往是通过统计回归方法或是直接由经验方法获得α的值，特别是对于新探井，不论储层物性变化，直接采用其它气田统计回归值或经验值必将存在较大误差。文章从储层油气渗流理论出发，论述了各种产能试井的评价方法和原理，重点分析了“一点测试法”在目前气田勘探阶段产能评价中存在的问题及影响因素，最后提出了缩短测试时间的探井测试设计思想，这为储层产能测试设计、探井评价以及气井勘探开发方案编制和勘探开发部署提供了指导。     

涪陵焦石坝地区页岩气水平井压裂改造实践与认识

水平井缝网压裂技术的应用大幅提高了涪陵焦石坝地区试验井组产量,促进了我国页岩气商业开发。在分析区块页岩储层构造及地质特征基础上,通过岩石力学参数测试和岩石矿物组分分析,评价了储层岩石脆性及其可压性。根据焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气泥页岩段页岩有机质类型好、含气量高、脆性指数高的特点,以“复杂缝网+支撑主缝”为改造主体思路,增大页岩储层的改造体积为目标,优选了压裂材料,优化了压裂设计及配套工艺,确定了试验井组压裂改造工艺技术方法,形成了适用于涪陵焦石坝地区的页岩气水平井分段压裂改造技术。经过26口井的现场实施,效果显著,压裂井均获得了较高产能,平均单井无阻流量10.1×10⁴~155.8×10⁴ m³/d,证实了以“复杂缝网+支撑主缝”为改造主体的页岩气水平井分段压裂技术的有效性,为我国页岩气压裂改造积累了经验。     

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。