页岩气藏压裂水平井产能计算及其影响因素

为了研究页岩气藏压裂水平井生产动态和预测水平井产量,基于双重介质和离散裂缝模型,利用有限差分求解方法,建立页岩气藏压裂水平井数值计算模型。从储层参数、布缝模式和裂缝形态3个方面,对页岩气藏压裂水平井生产动态进行研究。结果表明：微观流动机理的准确表征对气井产量计算有着重要影响;Langmuir体积越大,基质解吸能力越强,气井稳产阶段产量越高;应力敏感系数越大,裂缝导流能力降低越快,气井产量递减速度越快;U形布缝模式气井产量要大于反U形布缝和锯齿形布缝,弯曲裂缝气井产量要大于平直裂缝,裂缝的分布特点和形态特征对压裂水平井产量计算有着显著影响。研究结果为优化和提高页岩气井产能提供了理论支撑。     

致密砂岩气井修正扩展指数递减模型及其应用

致密砂岩气是我国重要非常规天然气,一般需要增产措施才能获得工业气流,因此多以压裂直井或多段压裂水平井开发为主。由于致密砂岩储层具有应力敏感和较强的非均质性等特征,考虑这些因素的渗流模型复杂,难以求解,而常规递减模型往往预设了较为理想条件,难以应用到实际致密砂岩气井的预测,或者难以真实描述其渗流动态。鉴于这种情况,许多学者提出了经验递减模型,其中扩展指数递减模型广泛应用于非常规天然气井,在致密砂岩气井和页岩气井取得很好的应用效果,尤其在美国页岩气井取得了较好的效果。将本模型引入国内致密气井时,发现产量由于季节性调峰或者人为关井等因素,使得模型精度有限。以扩展指数递减方法(SEPD)为基础,引入了累计产气量和套压,降低数据噪点,并以鄂尔多斯盆地苏里格气田实际生产数据为例进行拟合分析和生产预测,发现修正指数递减模型(Modified SEPD)既可以用于压裂直井,也可用于多段压裂水平井,计算简便实用,可以预测气井采出量和采出程度。     

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。     

页岩气藏生产井产量递减规律研究

由于页岩气藏的特殊储层条件和渗流特征,页岩气井递减规律不同于常规天然气气井,其递减指数往往大于1,因此递减分析的常规方法 Arps已不适用。通过美国主要页岩气气田单井产量典型曲线,说明页岩气井产量递减规律的特殊性。分析对比各种产量递减方法的使用条件及优缺点,通过研究实际压裂页岩气井相应数据,优选出Blasingame、Fetkovich、AG、FMB、NPI这5种产量递减分析方法,并介绍它们的基本原理和适用条件。运用产量递减分析软件RTA建立页岩气生产井模型,输入相应页岩气藏参数,并采用这5种方法分别与实际生产和井底流压数据进行拟合,得出各自预测结果,并相互验证。结果表明,这5种方法计算结果相近,不仅提高了计算精度,且最大限度消除了人为误差。最后利用试井分析结果验证各递减分析方法得到的页岩气井井控半径,结果表明这5种递减方法均能适用于页岩气井产量预测。     

初始产气量准确预测页岩气井的最终开采量

<正>水平钻井技术和压裂完井方式的引进从根本上改变了页岩气储层系统的渗流机理,需要利用新的递减曲线来预测产气量。本次研究对美国马塞勒斯页岩气井进行递减规律分析,对每口井的最终采收率进行预测。通过建立模型,录入气井开采过程中的基础物性参数及几何特征参数。通过该模型,把所有井的天然气产量按比例拟合到归一曲线上,利用拟合曲线预测产气量递减,分析其递减规律最终为指数递减。将累产气量与模拟结果相对应,由此确定气井压力波到达边界的流动时间与最终采收率。对于尚未进入边界控制流动的气井,采用该     

页岩气藏产量递减预测模型研究及应用

页岩气藏普遍采用水平井体积压裂方式开发,压裂体积是影响气井产气特征的重要因素。在实际开发中,由于储层非均质性等影响,各压裂段压裂体积各不相同。为研究压裂体非均匀展布对产能递减规律的影响,根据页岩气渗流特征,在水平井渗流模型的基础上,引入压裂体大小及分布等表征参数,建立了页岩气藏非均匀压裂水平井渗流模型,并绘制了产能递减曲线。同时根据典型产量递减曲线划分了流动阶段,分析评价了不同压裂体展布类型下产量递减曲线特征。研究表明压裂体的展布特征主要影响产气量及线性流阶段曲线特征;非均匀压裂造成水平井产气量较少、早期线性流持续时间较长。结合压裂数据,提出了气井产量预测方法并进行了实例计算。     

页岩气水平井生产规律

随着我国页岩气开发工作的逐步深入和开发规模的不断加大,适时开展气井生产数据分析、评价已投产井生产规律是评价阶段开发效果和制订下一步开发部署的依据和保障。为此,通过分析北美地区6个页岩气开发区块和我国国家级页岩气示范区长宁—威远区块、昭通区块的页岩气水平井生产数据,采用双曲—指数混合递减模型建立不同区块的归一化产量递减曲线,探讨了页岩气井初始产量的变化趋势和产量递减规律,并建立了页岩气水平井估算最终开采量(EUR)的快速评价方法。研究结果表明:①在开发初期页岩气水平井平均初始产量均呈现逐年上升的趋势,而初始产量分布则存在着差异,而后,气井平均初始产量变化呈平台式,后期则呈逐年下降的趋势;②双曲—指数递减模型应用于中国和北美地区页岩气水平井的产量递减分析具有较好的适应性,同一区块不同批次的气井产量递减规律相似;③长宁区块前3年产量递减比例依次为55%、38%和33%,与北美地区Fayetteville区块接近,威远区块生产初期产量递减比例依次为63%、 46%和37%,明显高于北美地区5个区块;④气井EUR与第1年累计产气量(Q_1)正相关,一般为Q_1的2～5倍,Woodford区块气井EUR/Q_1最高,长宁区块与Barnett、Eagle Ford、Fayetteville和Haynesville区块相当,而威远区块则相对较低。     

页岩气平台式井组井间干扰影响因素分析及井距优化

以页岩气平台井组井间干扰影响因素为研究对象,利用数值试井分析技术,研究了不同储层基质渗透率、压裂改造参数、井间距、激动强度等参数对井间干扰的影响程度.在此基础上,掌握了页岩气水平井不同生产时间的压力分布特征,明确了井间干扰对气井最终可采储量(EUR)的影响程度,形成了综合考虑气井EUR和井控地质储量采收率的井距优化分析...     

考虑邻井干扰的页岩气多段压裂水平井数值试井方法

页岩气田水平井开发过程中,井间干扰现象严重,在考虑邻井影响的条件下准确分析试井资料、认识储层参数至关重要。为此,综合考虑压裂裂缝和SRV区域建立了页岩储层改造后的多重耦合渗流模型,采用PEBI非结构化网格进行网格划分,基于有限体积法进行求解。根据历史生产数据建立有效的页岩气干扰试井评价模型,通过拟合实测资料对模型进行了验证,并运用该模型对2口生产井进行了生产动态预测及分析,结果表明,2口井间井距过大,可在2井间部署1口加密井并在后期投产新井的水力压裂过程中尽量扩展裂缝半长。该研究为页岩气井的产能预测及生产优化提供了理论支持。     

页岩气压裂水平井产量递减分析新方法

考虑页岩基质中页岩气的解吸,基于三线性流模型,建立了页岩气产量递减分析模型。对模型各个参数敏感性分析基础上,确定了需要反演的关键参数。考虑页岩气的解吸,定义物质平衡拟时间和规整化产量,处理了变产量/流压生产数据。以无因次产量、产量积分和积分导数建立了关于无因次时间的产量递减图版,结合线性流分析方法和图版拟合法,提出了页岩气压裂水平井产量递减分析新方法。最后,运用长宁H3-4井的生产数据进行了实例分析。结果表明：①考虑页岩气解吸作用,通过修正物质平衡方程和物质平衡拟时间,可以有效处理页岩气井变产量/流压生产数据;②针对只生产了几年的页岩气井,改造区以外区域对产量递减分析的影响可以忽略,以减小生产数据拟合的多解性;③所提出的产量递减分析方法能够反演改造区的渗透率、裂缝渗透率、裂缝半长3个关键参数。     

四川盆地长宁区块页岩气水平井地质目标关键技术参数优化

近年来,针对四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组在页岩气地质评价、工程试验和开发优化研究等方面均取得了较大的进展,初步掌握了页岩气开采主体技术,并在焦石坝、长宁、威远等区块实现了规模建产。为了给类似页岩气水平井的开发设计提供技术参考,以长宁区块五峰组—龙马溪组页岩气井为研究对象,采取地质与工程相结合、动态与静态相结合、统计分析与模拟预测相结合的技术手段,量化页岩气井产能主控因素,建立页岩气井产量预测模型,优化该区块页岩气水平井巷道方位、巷道位置、巷道间距、水平段长度以及气井生产指标等地质目标关键技术参数。结论认为:(1)水平段方位与最大主应力和裂缝发育方向之间的夹角最大、水平井巷道位于最优质页岩内、水平段钻揭Ⅰ类储层长度超过1 000 m,是页岩气井获得高产的基础;(2)水平井的井筒完整、优选低黏滑溜水+陶粒压裂工艺造复杂缝是页岩气井获得高产的保障。依据该研究成果形成了长宁区块页岩气开发的技术政策,指导了该区块页岩气的开发建产,也为类似区块页岩气水平井的开发设计提供了借鉴。     

页岩油气藏水平井井间干扰研究现状和讨论

低渗页岩储层难以自然形成工业油气流,常采用水平井和水力压裂建立人工缝网以保证商业化开采。然而,随着大规模加密布井和压裂,水平井间距缩小、储层改造体积增加,井间出现人工裂缝导致的干扰,影响邻井的井口压力和产量,甚至诱发井控、套损和支撑剂侵入等问题,严重时导致水平井报废,极大地影响生产效率。此外,老井亏空会导致储层地应力在原位地应力的基础上发生动态演化,形成复杂地应力状态,继而影响加密水平井和重复压裂井的储层改造效果,限制井平台产能表现。我国准噶尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等地的页岩油气资源开发已进入小井距和加密布井阶段,井间干扰已对正常生产产生明显影响,急需开展针对性研究。本文对国内外页岩油气藏的井间干扰现象、机理以及诊断方法进行全面、详细的介绍,并提出干预对策。研究认为:准确表征与预测压裂水平井井间干扰需要在地质工程一体化的框架下展开;对天然裂缝、断层、原位地应力和储层岩石力学特征的准确认识是评价井间干扰的前提;地层亏空诱发的动态地应力和复杂人工缝网的建模与表征是定量评价井间复杂缝网交互与连通的关键手段,也是定量预测井间干扰对于井平台最终可采储量(EUR)影响的有效方法;关井、老井注液、重复压裂、优化井距和压裂优化都是干预或减小井间干扰的手段。     

页岩气水平井高产主控因素定量评价及应用

针对相同地质条件或施工工艺下,页岩气水平井产能差异较大的问题,以威远页岩气田WH平台为例,筛选出12项参数,利用主成分分析法,明确产量主控因素。结果表明:利用主成分分析法提取的2个主成分综合反映了原始参数94.09%的信息;压裂长度、优质储层厚度、压裂段数、压裂液用量、优质储层钻遇长度和优质储层压裂长度为WH平台水平井高产主控因素。以优质储层厚度、优质储层压裂长度和压裂液用量为代表构建了一种同时考虑SRV 3个维度的综合性参数“SRV因子”,通过与产量进行标定,建立了气井产量预测模型,实现产量快速准确预测。该研究为气井精细施工、产量预测及合理开发技术制订提供了参考。     

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。     

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。     

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。     

页岩气井网井距优化

基于页岩气一井一藏及工厂化作业的开发特点,一次性部署开发井是区块效益开发的关键,故合理的井网井距对于提高页岩气采收率具有重要的意义。为此,以国家级页岩气开发示范区长宁区块为例,以单井动态分析结果为依据,以"多井平台"数值模拟为分析手段,建立以基质接触面积、缝间干扰、井间干扰、裂缝—基质流入流出4种关系为核心的井网井距优化设计方法,并论证井网井距优化流程:(1)通过干扰测试分析和施工参数类比,定性判断井距范围;(2)建立以支撑剂总体积为约束的裂缝参数优化模型,形成页岩气开发井距理论分析方法,定量评价以簇为单元的主裂缝长度、间距、条数、导流能力以及裂缝穿透比,确定最优井距;(3)通过网格指数加密精细数值模拟,初步论证了下志留统龙马溪组一段采用"W"形的上下两层交错水平井部署的立体开发效果。结果表明:天然裂缝是影响井距优化的关键因素,长宁示范区天然裂缝不发育,现有压裂规模下采用300 m井距、采用"W"形的上下两套水平井部署立体开发,页岩气采收率可提高15%以上。     

页岩气水平井大型体积压裂套损预测和控制方法

大规模体积压裂导致的页岩气水平井套管损坏(简称套损)或套管变形(简称套变)在现场施工过程中一直都存在,极大地影响了现场施工效率和开发项目的经济效益。为了解决上述问题,通过分析四川盆地威远页岩气区块100余口水平井的压裂资料,探讨了该区页岩气水平井套损或套变的原因和规律,并据分析结果提出了预测和控制的方法。研究结果表明:①发生套变的主要地质因素为储层地质特点、地应力和压裂规模;②对于岩石物性非均质性特别强、甜点区厚度小、压裂时储层难以吸收大规模体积压裂的"能量"的上奥陶统五峰组水平井段、A靶点附近井段、钻遇井漏的天然裂缝带井段等容易套损井段可依据录井和测井解释来预测套变;③产量受水平段轨迹所控制的页岩气水平井应提高水平井段钻进时的导向水平,让水平井段的轨迹都落在地质气藏工程精确刻画的甜点区;④对于水平井段非均质性强的储层,宜采用"分段完井、分段固井"、优化井网井距、适当降低压裂规模等工程技术措施。     

基于分形理论的页岩气分支水平井产能数学模型

利用分形几何法,研究了页岩储集层内水平井分支数目和长度的分形维度,以及水平井各分支井段压降扰动的传播规律,得到压降漏斗边界随时间变化的关系,考虑了页岩储集层解吸吸附、扩散系数和启动压力梯度的影响,建立了页岩气分支水平井产能数学模型。采用拉普拉斯变换法,求解了水平井外边界定压条件下的不稳定渗流的产能方程。结合四川某海相页岩气藏储集层参数,计算分析了页岩气分支水平井产能特征及影响因素。研究表明:在页岩气生产过程中,同一分形维度下,水平井分支数目越大,气井的产量增大越快;分支井的井段长度越大,对主干井的流量影响越大。吸附页岩气的解吸使得压降漏斗的边界传播速度减慢,地层压力下降缓慢;产气量越大,井底压力随时间下降越快,但是下降的趋势随时间逐渐减缓。