复合页岩气藏压裂水平井压力动态分析

压裂改造体积SRV是评价储层改造效果的重要指标,是影响压力动态的关键因素。基于页岩气吸附解吸、扩散和渗流等多重运移机制,考虑压裂改造区的影响,建立内外区均为双重介质的复合页岩气藏压裂水平井试井模型。利用源函数思想,结合Laplace变换、叠加原理等方法,采用半解析法求取无限导流压裂水平井的井底压力响应。应用Duhamel原理考虑井筒储集和表皮效应的影响,结合Stehfest数值反演,绘制复合页岩气藏压裂水平井试井典型曲线,划分流动阶段。定义新无因次变量,分析SRV半径、裂缝条数、裂缝半长、裂缝间距、扩散系数、储容比、吸附解吸系数、渗透率系数及流度比等参数对压力动态的影响,该结果可为页岩气藏的合理高效开发提供理论依据。     

无限导流垂直裂缝井的一种快速试井分析方法

本利用椭圆流动模型的解的计算公式，计算出了均质及双重介质油藏中无限导流垂直裂缝井试井分析的典型曲线，本还利用拉氏数值正演和拉氏数值反演技术，考虑了井筒存储和表皮效应对无限导流垂直裂缝井的试井分析典型曲线的影响，并对各种情况下的典型曲线特征进行了分析。     

页岩气网络压裂支撑剂导流特性评价

页岩气水平井长缝网络压裂支撑剂铺置浓度低,嵌入伤害大,导流特性与常规油气藏不同,与北美页岩气水平井中短缝压裂也有明显差异。为评价不同类型支撑剂在低铺砂浓度下的导流特性,采集龙马溪组地层页岩露头制作试验岩样,使用 FCES-100 裂缝导流仪对陶粒、石英砂、覆膜砂3种类型支撑剂在不同粒径、不同铺砂浓度和不同闭合压力条件下的导流特性进行了评价。结果表明:支撑剂类型、闭合压力和铺砂浓度对页岩支撑裂缝的导流能力影响较大;中高闭合压力和低铺砂浓度条件下,覆膜砂的导流能力最大,陶粒次之,石英砂最小。评价结果可为页岩气ESRV（effective stimulation reservoir volume）网络压裂裂缝导流能力的优化、支撑剂的优选和压裂设计提供依据。      

方深1井页岩气藏特大型压裂技术

页岩气储层具有孔隙度小、渗透率低、裂缝发育等特点,需要进行压裂改造才能获得理想产能。方深1井是中国石化一口复查页岩气的重点井,根据适合页岩气储层压裂技术的特点及该井的具体情况,确定采用降阻水大型压裂技术对该井储层进行压裂改造。通过试验和理论分析,优选出了降阻活性水配方和支撑剂。通过小型压裂确定了压裂设计的关键参数,并进行了压裂优化设计。方深1井根据压裂设计进行了降阻水大型压裂施工并获得成功,该井施工用液2 121.0 m3,累计加砂160.0 m3,压后返排率达83.2%,取得了较好的试气效果。方深1井的成功压裂表明,降阻活性水压裂液具有无损害、低摩阻、低界面张力、低返排阻力的特点,既能满足压裂施工需求又适合页岩气藏低孔低渗的特点。该井压裂成功对今后页岩气储层的压裂改造具有较好的借鉴意义。      

煤层气无限导流垂直裂缝井数值试井模型

建立了考虑解吸作用的煤层气无限导流垂直裂缝井试井模型,推导出其有限元方程,并求得模型的数值解。绘制出无限导流垂直裂缝井的双对数试井理论曲线和煤层中的压力场。从计算所得的试井理论曲线可以看出,无限导流能力裂缝井的试井理论曲线上存在一段压力和压力导数曲线平行且斜率为0.5的直线,表明了线性流动的存在。从计算结果的压力场图可知,裂缝周围是椭圆流动,而远离裂缝区是径向流动。分析了煤层气解吸作用对试井理论曲线的影响,主要表现为在试井理论曲线的中后期,压力和压力导数曲线下降,原因是煤层气解吸缓解了压力下降,分析了裂缝关于井筒的不对称性。计算结果表明,裂缝关于井筒的不对称性对试井理论曲线的影响很小,原因在于裂缝是无限导流垂直裂缝。     

致密气藏中压裂水平井的动态分析

将水平井与无限导流裂缝的物理模型相结合 ,获得了预测压裂水平井产能的简单方法 ;系统地分析了影响水平井产能的主要因素 ,其中包括水平段长度、气层厚度、地层渗透率的各向异性以及人工裂缝的裂缝半长等。研究表明 ,在渗透率低于 0 .1× 10 - 3μm2 的致密气藏中 ,压裂裂缝表现为无限导流裂缝的假设是合理的 ;对于给定的气藏 ,存在最佳的水平段长度 ;裂缝半长对产能具有较大影响 ;水平井压裂适用于气层分布稳定、厚度较小、具有一定垂向渗透率的气藏。     

双重介质有限导流垂直裂缝井压力动态分析

低渗透双重介质地层压裂后可形成有限导流垂直裂缝。结合沃伦-鲁特模型,利用质量守恒和椭圆流法建立了双重介质油藏椭圆流新模型,求得在拉普拉斯空间的井底压力表达式,并对井底压力动态的主要影响因素进行了分析。研究表明,其压力动态最显著的影响因素是井筒储集系数、裂缝表皮系数和无因次导流能力,井筒储集系数还极大地影响基岩向裂缝窜流出现的时间,并对碳酸盐岩油藏一口垂直裂缝井进行了实例解释。     

降低深层页岩气井压裂施工压力技术探讨

我国深层页岩气资源量丰富,目前已在川渝地区取得了单井产量突破.从施工效果上看,受埋藏深和闭合压力高的影响,多数深层页岩气井表现为施工难度大、砂液比敏感、加砂强度偏低、压后产量低且递减快,多数仍达不到商业开发价值.研究发现,施工压力偏高是普遍制约压裂设计和施工效果的关键.对比国外相同埋深页岩气井,国内深层页岩气井压裂施工...     

压裂井裂缝导流能力研究

裂缝导流能力是水力压裂中一个重要的设计参数。在国内外已有研究的基础上，着重考虑了裂缝导流能力随着时间和缝长的变化，建立了模拟压裂井裂缝导流能力的二维单相的物理模型和数学模型，并对模型进行了数值求解。通过给出的实例计算，从一定程度上验证了模型的实用性和可行性，对准确认识裂缝导流能力、完善压裂设计、优化油气井的增产措施都提供了有益的指导。     

空间变导流能力压裂井CO2驱试井分析

目前利用压裂井进行CO₂驱已成为低渗透油藏开发的主要技术之一，水力裂缝导流能力是决定开发效果的关键因素，而试井研究多采用与实际不符的恒定缝宽假设对水力裂缝进行描述。基于三区复合理论，建立考虑空间变导流能力压裂直井的CO₂驱试井模型，通过Laplace变换进行求解，进行数值反演，绘制典型试井曲线。典型曲线可分为井筒储集段、井筒储集后过渡段、双线性流段、地层线性流段、第一径向流段、第一过渡流段、第二径向流段、第二过渡流段、第三径向流段共9个阶段。对模型影响因素进行分析，裂缝导流能力越大，双线性流段阶段压差越小，CO₂越容易注入；考虑裂缝导流能力变化后，早期压差增大，压力及压力导数曲线都呈现一定的上升，表现出类似表皮系数增大的现象；CO₂及过渡区半径主要对径向流的持续时间及过渡流出现时间产生影响，半径越大，对应过渡流出现的时间越晚；一区与二区流度比越大，过渡区及最外区流动阶段所消耗的压差越大；二区与三区流度比，最外区流动阶段所消耗的压差越大。     

页岩气井压后返排规律

岩气藏通常都需要进行大规模的水力压裂才具有工业开采价值,但是页岩气井压后返排率普遍较低。针对这一问题,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了天然裂缝间距、裂缝导流能力、压裂规模、压力系数和关井时间等因素对返排的影响,并从机理上分析了页岩气井压后返排困难的原因。结果表明:返排率随天然裂缝间距、裂缝导流能力和压力系数的增加而增加,随压裂规模和关井时间的增加而减少;从微观机理进行分析,水通过毛细管自吸作用进入微裂纹,页岩基质中矿物颗粒间原有的氢键被羟基取代进而发生水化作用,造成新的微裂纹的产生和主裂缝的扩展,形成复杂的裂缝网络,使得大部分水难以返排,返排率低;对于页岩气井压裂,一般裂缝间距和裂缝导流能力较小、压裂规模很大,很大一部分注入水存在于比表面积极大、形态极为复杂的裂缝网络中,以致无法返排。结论认为:页岩气井压后返排率的高低受多种因素的影响,不应该刻意追求返排率;低返排率的页岩气井的产量一般较高。     

页岩气井压裂后焖排模式

页岩气井水力压裂过程中注入液量大,但压裂后返排率往往较低,滞留压裂液对储层的影响仍不清晰。针对该问题,选取永川新店子构造YY1井龙马溪组的岩心,开展压裂液渗吸实验,并对比渗吸前后岩心物性、孔隙结构特征及电子显微镜下微观结构等参数的变化规律。实验结果表明：永川新店子构造岩心压裂液渗吸后,岩心平均孔隙度增大了50%,平均渗透率增大了25%,气体吸附量减少了35%,比表面积降低了40%;岩心沿层理方向产生了新的裂缝,并随着渗吸的持续进行,裂缝发生扩展和延伸,逐步沟通裂缝网络,增大了液体的渗吸面积;通过YY1HF井的现场试验发现,焖井30 d后再控产（6万m³/d）试采,产液量大幅度降低,气井生产稳定。研究认为,压裂后焖井有利于改善储层物性,增加渗流通道,压裂后返排应由小到大逐级控制油嘴排液,以提高气井采收率。     

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。     

压裂改造复合页岩气藏不稳定压力与产量分析方法

为了给页岩气现场开发提供理论依据,考虑页岩气扩散、黏性流、解吸等多种传质机理,建立了复合页岩气藏的综合流动数学模型。基质中考虑浓度差引起的非稳态流动,内外区裂缝中考虑达西流动,水力压裂主裂缝考虑为无限导流;引入了新的无因次量,在椭圆坐标系下综合运用拉氏变换、Mathieu函数、Stehfest数值反演等方法对数学模型进行了解析求解;分析了定产量条件下不稳定压力和定井底压力条件下产量的变化特征,基于不稳定压力曲线将页岩气流动划分为7个流动阶段,即井筒储集阶段、过渡流阶段、早期线性流阶段、基质向裂缝窜流阶段、早期径向流动阶段、第一径向流与第二径向流的过渡阶段、第二径向流动阶段,为复合页岩气藏生产动态分析提供了理论基础。研究结果表明:增大改造区域半径和渗透率可以提高页岩气产量;扩散系数越大、兰格缪尔体积和兰格缪尔压力越大,页岩气产量越大,气藏初始压力高对页岩气的开发具有积极的影响。结论认为,所建立的综合流动数学模型丰富了页岩气多级压裂水平井开发分析方法。     

垂直裂缝井产能及导流能力优化研究

压裂井产能评价是水力压裂优化设计的基础，对提高压裂效果有重要意义。根据不稳定渗流理论．讨论了封闭地层中有限导流垂直裂缝井完整的压力动态特征．给出了中期径向流动和晚期拟稳态流动新公式以及正确的Dupuit型产量计算公式，进而研究了两种水力压裂油藏工程优化设计方法——Prats方法和新方法。计算比采油指数曲线的导数，得到新的无量纲导流能力优化图版，由此给出一种简洁的导流能力优化计算公式。在已知裂缝平均宽度的条件下，可用该公式计算合适的水力裂缝长度，确定压裂规模．提高压裂效率。图4表1参17     

Influence of gas transport mechanisms on the productivity of multi-stage fractured horizontal wells in shale gas reservoirs

In order to investigate the influence on shale gas well productivity caused by gas transport in nanometersize pores, a mathematical model of multi-stage fractured horizontal wells in shale gas reservoirs is built, which considers the influence of viscous flow, Knudsen diffusion, surface diffusion, and adsorption layer thickness. A discrete- fracture model is used to simplify the fracture modeling, and a finite element method is applied to solve the model. The numerical simulation results indicate that with a decrease in the intrinsic matrix permeability, Knudsen diffusion and surface diffusion contributions to production become large and cannot be ignored. The existence of an adsorption layer on the nanopore surfaces reduces the effective pore radius and the effective porosity, resulting in low production from fractured horizontal wells. With a decrease in the pore radius, considering the adsorption layer, the production reduction rate increases. When the pore radius is less than 10 nm, because of the combined impacts of Knudsen diffusion, surface diffusion, and adsorption layers, the production of multi-stage fractured horizontal wells increases with a decrease in the pore pressure. When the pore pressure is lower than 30 MPa, the rate of production increase becomes larger with a decrease in pore pressure.     

页岩气井返排规律实验与微观力学机制分析

针对页岩气井压裂液返排规律认识不清,影响实际页岩气生产井工作制度优化的问题,采用岩心流动实验和气、水与储层岩石的微观作用力分析等方法,研究了压裂液返排规律和机制。研究结果表明,储层矿物成分差异是影响压裂液返排速度、返排率的主要因素,黏土矿物含量高的储层返排速度慢、返排率低,而返排压差大小只影响初始返排速度;通过分析压裂液在储层有机孔和无机孔的微观分子作用力,给出不同孔径对应的返排压差,进而可依据总孔隙分布折算不同类型储层合理返排压差;最后建立了基于单孔模型的累积返排量的计算方法。研究成果对分析压裂液返排规律和确定合理生产制度具有实际意义。     

页岩气藏中两条互相垂直裂缝井产能分析

针对页岩气藏中两条互相垂直裂缝井,运用2次保角变换,建立了考虑裂缝的有限导流和滑脱效应影响的页岩气藏裂缝井稳态产能数学模型。分析不同支撑剂粒径和裂缝穿透比条件下裂缝导流能力对产能动态曲线的影响,绘制了不同滑脱系数下的产能流入动态曲线,同时研究了不同滑脱系数下裂缝穿透比对产能的影响。     

页岩储层射孔水平井分段压裂的起裂压力

目前,页岩储层水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究已成为国内外水力压裂研究领域的重要课题,射孔水平井分段压裂技术是其高效开发的主要手段。针对目前部分裂缝起裂压力模型在计算射孔水平井横向裂缝起裂时破裂压力过低、严重偏离实际的问题,基于Hossain模型和Fallahzadeh模型,建立了新的水平井射孔孔道表面的应力分布模型;同时开展了水平井分段压裂的诱导应力分布研究和不同压裂工艺条件下复合地应力的分析;进而针对页岩储层的岩性特征,建立了考虑诱导应力条件下,页岩储层射孔水平井水力压裂在岩石本体起裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性起裂3种方式下的起裂压力计算模型,提出了页岩储层水力裂缝起裂方式和起裂压力的判别方法。该成果对于页岩储层水力压裂裂缝起裂机理的研究和现场应用具有一定的指导意义。