考虑主裂缝的页岩气产能预测模型

多级压裂水平井裂缝形态复杂性增加了页岩气产能预测的难度,基于裂缝形态为"主裂缝+复杂裂缝网络"的情况,建立考虑主裂缝的页岩气三孔线性流数学模型,通过无因次化和Laplace变换求得拉式空间下产量解析解,编程计算得到三孔模型产量典型曲线,其中裂缝线性流为主裂缝与复杂裂缝网络系统的共同作用。对比三孔模型与双孔模型,三孔模型增加了主裂缝系统,主裂缝不仅决定着页岩储层中气体的流动模式,同时影响着页岩气井的产量。分析主裂缝对产量的影响,结果表明:裂缝半长x_F影响流动的每个阶段,x_F越大产量越高,流动到达边界时间越早;缝宽w_F影响裂缝线性流和过渡流阶段,w_F越大产量越高,但裂缝线性流阶段持续时间不变,过渡流持续时间缩短;x_F对产量的影响程度大于w_F。三孔模型的建立,不仅能指导页岩气井压裂施工,而且为存在主裂缝的页岩气多级压裂水平井提供了产能预测和分析模型,提高了页岩气井产量预测的精度。     

延长油田陆相页岩气水平井产量影响因素研究

为了科学高效开发延长油田陆相页岩气藏,针对页岩气藏存在的表面吸附解吸特征、气体扩散和气体渗流等多尺度渗流机理,构建了页岩气藏压裂水平井三维多尺度渗流数学模型,模拟了页岩气藏水平井的生产动态,并研究了吸附-解吸系统、人工裂缝间距、Langmuir体积和人工裂缝导流能力等因素对页岩气藏压裂水平井生产动态的影响。研究结果表明:1)不考虑页岩气藏表面吸附解吸特征会低估日产气量,产量误差可达56%以上;2)人工裂缝间距对于页岩气初期产量影响很小,间距越小,缝间干扰越强,产量降低更快;3)Langmuir体积、人工裂缝导流能力和人工裂缝长度参数越好,初始产量越大,但在进入稳产阶段后,日产气量几乎趋于一致,对于实际生产井,人工裂缝参数存在一个经济最优取值。该研究成果为页岩气藏压裂水平井的压裂优化设计及进一步预测页岩气藏产气量提供了理论依据,对合理开发延长油田陆相页岩气藏具有重要的理论价值和现实意义。     

基于偏心井反演理论的压裂水平井产能计算方法

基于垂直裂缝稳态渗流等效井径模型、圆形供给边界偏心井反演理论和压降叠加原理,建立了考虑油藏及裂缝渗流的耦合模型,推导了圆形供给边界压裂水平井产能计算新公式,分析了裂缝半长、裂缝条数、裂缝导流能力、裂缝布缝方式对压裂水平井产能的影响。结果表明:压裂水平井裂缝产量是非均匀的,具有边部裂缝产量高,中间裂缝产量低的特点;压裂水平井裂缝存在最优条数,当裂缝条数大于最优条数,水平井产量增加缓慢;裂缝半长增加,水平井产量增加,其中边部裂缝产量增加最显著,中间裂缝产量略有增加;裂缝无因次导流能力增加,水平井产量增加,且很快趋于平稳,在压裂设计中,应避免裂缝导流能力小于曲线的拐点值,引起压裂水平井产能快速下降。最后,通过分析4种布缝方式发现,压裂水平井宜采用交错布缝,同时延长边部裂缝的缝长,适当减小中间裂缝缝长,降低裂缝间的干扰,提高水平井产量。     

页岩气藏水平井分段多簇压裂复杂裂缝产量模拟

现有页岩储层压裂水平井产能预测模型均采用与实际不符的平面裂缝假设,压后产能预测不准确。针对页岩储层压裂裂缝非对称非平面的实际复杂形态,基于流体扩散理论和压降叠加原理,建立了气藏渗流和裂缝渗流模型,采用空间离散建立了产量计算模型,通过数值分析方法求解,对页岩气藏水平井分段多簇压裂复杂裂缝产量进行了模拟。结果表明：真实非平面复杂裂缝产量远高于理想平面裂缝产量;天然裂缝对非平面裂缝形态和产量具有重要影响;三簇同时延伸形成的裂缝,中间缝产量比外侧缝产量低,产量差距在生产初期较大,随着时间增加,差距减小。外侧裂缝对导流能力比中间缝敏感;随着裂缝导流能力的增加,产量增加,但并非线性关系,增加的幅度逐渐减小。     

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。     

页岩气藏压裂水平井产能及其影响因素

为研究页岩气藏产能及其影响因素,基于页岩气的特征、聚集规律、吸附解吸特性,利用Fick扩散法建立解吸气稳态扩散速率表达式,并在Genliang Guo矩形裂缝性水平井模型的基础上,建立页岩气藏压裂水平井稳态产能模型;此外,通过考虑裂缝与气体解吸的相互作用,将页岩储层气体渗流分为裂缝两边及裂缝两端的流动,并建立新的页岩气藏压裂水平井产能模型。对比2种模型计算结果,并结合现场数据分析结果表明:稳态产能模型误差更小,计算结果更为准确;裂缝、水平井长度和半径、孔隙度、C_m-C(p)差对产能有影响,裂缝越多,缝间干扰越严重,产能增量越少;水平井长度对极限产能的影响小于水平井半径; C_m-C(p)差及孔隙度增大时,产能随之增加。产能影响因素的分析可以更准确地优选水力压裂参数,对优化页岩气藏开发模式具有现实指导意义。     

考虑解吸—吸附的页岩气藏压裂水平井综合渗流模型

目前压裂水平井作为页岩气藏的主要开发模式,由于页岩气藏渗流模式在发育良好的天然裂缝以及纳米级孔隙基础上衍生的极为复杂,准确建立渗流数学模型以及对其求解和应用于现场开发生产有着重要的意义。基于三线性渗流理论,考虑解吸—吸附项重新建立页岩气藏压裂水平井产能模型,借助拟压力与无因次量及拉普拉斯变换等数学方法推导出井底压力公式,并通过无因次产量和无因次井底拟压力的关系运用数值反演推导得到页岩气水平井产量计算公式,最后运用公式对气井生产的影响因素进行分析并验证单井产能递减规律。结果表明,推导出的公式能够准确计算和预测页岩气藏产量变化及产能递减规律,同时也能提供压裂设计工艺参数对应的优化分析条件。     

页岩气藏压裂水平井产量递减曲线分析法

页岩气藏属于典型的超低孔、超低渗气藏,一般采用多级压裂水平井才具有经济开采价值。与常规气藏相比,页岩储层中气体流动存在吸附解吸、扩散和渗流等多重运移机制,并且页岩基质表面的气体吸附解吸、扩散与压力间存在很强的非线性关系,采用解析/半解析法开展其产量递减分析存在很大的局限性。为此,基于压裂水平井非结构PEBI网格,引入尘气模型建立并推导了综合考虑页岩气藏吸附解吸、扩散和达西流运移机制下的无限导流压裂水平井产量递减数学模型,结合Blasingame产量递减方法原理计算获得了页岩气藏无限导流压裂水平井Blasingame产量递减典型曲线,讨论了相关参数对典型曲线的影响。结果表明:页岩气藏无限导流压裂水平井产量递减曲线划分为地层线性流、裂缝早期径向流、复合线性流和边界拟稳定流4个流动阶段;吸附解吸作用越强,q/Δp_p、(q/Δp_p)_i和(q/Δp_p)_(id)值越大,且PL对典型曲线的影响是非线性的,而VL对其影响是线性的;扩散系数具有提高超低渗页岩储层的气体流动能力,起到增加气井产量的作用;渗透率、裂缝数量和裂缝半长越大,产量递减典型曲线对应值就越大;裂缝间距主要影响产量递减曲线复合线性流段,裂缝间距越大,典型曲线进入复合线性流的时间越晚;井控半径主要影响典型曲线拟稳定流段,井控半径越大,系统进入拟稳定流段的时间越晚。     

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。     

基于嵌入式离散裂缝模型优化的海陆过渡相页岩气压裂水平井数值模拟

近年来，鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块海陆过渡相页岩气勘探开发取得了突破性进展，进一步展示了该领域良好的开发前景，但对该区页岩气水平井产能评价理论的认识还不够深入，从而制约了后续开发井生产方案的优化制订。为了模拟鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气压裂水平井生产动态，基于嵌入式离散裂缝模型理论，考虑了储层不同类型孔隙中流体流动差异，采用有限体积法建立了地质参数建模与压裂缝网表征相结合的数值模拟技术，并结合压裂改造后裂缝网络的展布特点，对现场实例井进行了生产动态分析。研究结果表明：(1)海陆过渡相页岩气藏压裂水平井整体产量偏低，压裂施工规模和单井产能之间相关性较弱，压裂裂缝的合理表征是生产动态预测的关键；(2)页岩储层渗透率极低，压力传播范围有限，未与井筒或水力裂缝沟通的天然裂缝在生产过程中贡献率较低；(3)天然裂缝为气体在低渗透致密储层提供了渗流通道，提升了水力裂缝网络的复杂度，应优选裂缝发育区对气井进行压裂改造。结论认为，优选压裂改造甜点位置和提高压裂井缝网改造程度是海陆过渡相页岩气藏压裂水平井产量提升的关键，该认识为我国海陆过渡相页岩气高效开发提供了理论支撑。     

页岩气压裂水平井控压生产动态预测模型及其应用

为了理清页岩气压裂水平井采取控压生产制度延缓裂缝闭合与提高页岩气最终可采量(EUR)的内在联系,明确控压生产的气藏工程意义,以有限导流裂缝为基本流动单元,引入变应力敏感系数,建立地层—裂缝耦合的压裂水平井生产动态预测模型并求解,然后将所建立的模型与经典模型、Saphir软件数值模型的计算结果进行对比,分析应力敏感性特征参数、控压生产制度等因素对压裂水平井生产动态的影响,并在两口井进行了实例应用。研究结果表明:①所建立的模型与经典模型、Saphir软件数值模型计算的结果基本吻合;②应力敏感性的存在使得裂缝导流能力随着气井生产的持续进行而递减,进而导致气井累计产气量降低,并且应力敏感性越强,累计产气量降低的幅度就越大;③与放压生产方式相比,采用控压方式生产的页岩气压裂水平井的初期产气量及累计产气量虽然偏低,但最终累计产气量却更高,页岩气压裂水平井采取长期控压生产的方式更具合理性。结论认为,该研究成果可以为页岩气井控压生产制度的推广提供理论支撑。     

页岩气藏压裂水平井产能及影响因素分析

水平井辅以压裂措施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,且具有独特的渗流性,其产能分析较为复杂。以常规压裂水平井产能研究理论为基础,考虑页岩气藏吸附、解吸作用,气体在裂缝中高速非达西流动以及裂缝与井筒的耦合,利用保角变换方法推导得到页岩气藏压裂水平井产能分析的半解析模型。实例分析表明,水平井筒压降对页岩气藏压裂水平井产能影响较小,产量较低时水平井筒压降可忽略不计,而随着储层厚度、裂缝半长、裂缝导流能力、裂缝条数以及基质内外浓度差的增大,页岩气藏压裂水平井产量逐渐增大,但是增大趋势越来越平缓,最终趋于稳定。因此页岩气开发过程中应优选裂缝参数,以达到开发效果最优化。     

低渗透气藏分段压裂水平井产量变化特征

针对低渗储层中存在应力敏感效应和压裂缝中存在高速非达西效应,利用Pedrosa变换、扰动变换、Laplace变换与边界元理论等计算方法,建立了任意形状气藏压裂水平井产量计算模型,分析了高速非达西效应、应力敏感效应、裂缝导流能力和裂缝与水平井夹角对产量变化特征的影响。结果表明:应力敏感效应和高速非达西效应对气井产量影响明显,在实际产量计算中忽略这两个因素的影响会高估气井产量;在低渗透储层中,受储层物性控制,裂缝导流能力存在一个最优值;受裂缝间相互干扰影响,裂缝与水平井夹角应大于70°。研究成果有助于提高低渗透气藏的开发效率。     

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。     

基于改造模式的致密油藏体积压裂水平井动态分析

针对致密油藏水平井体积压裂存在不同缝网改造模式的特点,考虑具有基质-天然裂缝双重孔隙和基于离散裂缝模型的缝网改造系统流动特征,建立了致密油藏体积压裂水平井不稳定渗流数学模型,利用Galerkin加权余量有限元方法对模型进行了数值求解,并与Zerzar解析模型对比验证了该算法的正确性,指出了双孔双渗与双孔单渗模型流动形态的差异,揭示了致密油藏体积压裂水平井不稳定压力及产能特征。研究结果表明:双孔双渗情况下水平井井底压降明显变缓,地层线性流不再出现,且压力较快传播至油藏边界;体积压裂水平井初期产量较高,但递减较快,不同改造模式下水平井中期渗流阶段压力及产量的差异明显,各压裂段无间隙无重叠的缝网改造模式对提高单井产量较为有利。     

压裂缝参数对页岩气藏水平井累产影响分析

我国页岩气藏开发还处于起步阶段,开展页岩气藏压裂水平井产量影响因素分析对于页岩气藏的高效开发具有重要的指导意义。此文根据涪陵页岩气区的地质油藏资料,用页岩气双孔双渗模型分析了压裂缝导流能力、压裂缝间距、压裂缝长度、压裂缝高度等参数对水平井累积产量的影响,并用偏相关方法进行影响因素大小分析,影响因素从大到小依次为压裂缝长度、压裂缝间距、压裂缝导流能力、压裂缝高度,最后提出"多分段,造长缝"的压裂原则。     

致密油藏体积压裂水平井参数优化研究

“水平井+体积压裂”技术是获取致密性储层中工业油流的重要手段。为了对影响体积压裂水平井开发效果的参数进行优化设计,基于离散裂缝模型的数值模拟方法,采用更为灵活的非结构化网格,建立了体积压裂水平井模拟模型,经Eclipse软件及矿场实际井资料验证该模型可靠性较高,可准确地表征复杂裂缝的几何参数和描述流体在裂缝中的流动。利用长庆油田某致密油藏实际参数,对水平井方位、布缝方式、段间距、簇间距、改造体积等参数进行了优化设计,结果表明：当水平井方位与天然裂缝平行时,开发效果最好;根据累计产量的大小,哑铃型布缝方式优于交错型、均匀型、纺锤型布缝方式;段间距应大于相邻2段的泄油半径之和,避免段间干扰;簇间距应尽可能大,但要小于天然裂缝平均缝长;当改造体积一定时,细长形状的改造区域比短粗形状的改造区域开发效果更好,当工艺上难以增加压裂裂缝长度时,可通过增加段内簇数改善开发效果,簇数越多,初期累计产量越高,但最优簇数取决于开采时间的长短。研究结果可为致密油藏体积压裂水平井造缝设计提供依据。     

三重介质页岩气藏分段压裂水平井产能预测模型

基于传统的三重介质模型,建立了考虑基质向人工裂缝窜流和未压裂区产能贡献的裂缝性页岩气藏分段压裂水平井的三重介质产能预测模型,并得到了Laplace空间下的解析解,采用Stefest数值反演绘制了无因次产量随时间变化的双对数产量典型曲线,划分出8个流动阶段,最后对影响裂缝性页岩气藏分段压裂水平井产量典型曲线的主要因素进行了分析。分析结果表明:储容比对产量典型曲线影响较小;3个窜流系数对产量典型曲线的不同阶段有着明显不同的影响;人工裂缝半长和气藏宽度对产量典型曲线中期和后期有着较大的影响;敏感性分析也证实了基质向人工裂缝窜流和未压裂区产能贡献的必要性。研究结果为裂缝性页岩气开发动态预测提供了理论方法,对页岩气开发的产能预测和动态分析具有一定的指导意义。     

页岩气藏水平井开采动态数值模拟研究

页岩气藏具有特低孔低渗、吸附气含量高、无自然产能等特点,只有利用水平井技术及大型压裂增产措施,才能获得商业气。为了更为准确地对页岩气藏水平井开采动态进行模拟研究,综合考虑页岩气解吸、扩散、基质内运移和气体滑脱效应等特征,运用数值模拟软件Eclipse建立相应的单井数值模型,并对产能影响因素进行敏感性分析。研究表明,气体滑脱效应在开发中后期有利于水平井产气量的提高,在生产开发过程中,应尽量考虑气体滑脱效应对产气量的影响;天然裂缝渗透率、分段压裂裂缝导流能力、裂缝间距和裂缝半长的变化对水平井产气量影响很大,敏感性很高;水平井分段压裂参数是影响页岩气井产量的重要参数,应对相应压裂参数进行合理优化。     

页岩气储层压裂水平井气-水两相渗流模型

针对定量计算页岩气储层水平井压裂后含水对产气量影响程度的问题,应用渗流力学、油藏数值模拟及油层物理学等理论与方法,建立了考虑解吸-吸附、扩散、滑脱及应力敏感的双重介质气-水两相渗流模型,并进行了差分离散及方程组系数线性化处理,建立了数值模型。利用新模型对页岩气储层压裂水平井进行了气、水产量的预测,并对比分析了不同含水饱和度、压裂缝网参数、扩散、滑脱及应力敏感等对气井生产的影响。结果表明,原始含水饱和度决定产量回升幅度和稳产时间,原始含水饱和度越小,压裂液返排率对产量影响越大;当裂缝导流能力和缝网区域半长较大时,再提高其增产幅度会减小;扩散作用弱于滑脱作用,应力敏感作用要明显大于扩散和滑脱,增产稳产目标要重点考虑应力敏感。