页岩气渗流机理与产能研究

页岩气储存和运移的特殊性导致了其渗流过程描述的复杂性。很多学者按照双重介质渗流研究页岩气渗流．认为吸附气解吸后直接扩散到裂缝中;但由于其忽略了基质颗粒间存在的游离气,使得渗流过程的描述不完整。在前人研究的基础上,文中引入了一个新的流动过程——基质孔隙系统中的流动,建立了相应的页岩气渗流方程;通过空间变换及数值求解,得出了圆形封闭地层中页岩气井定压生产时无因次拟压力的Laplace空间解：在此基础上绘制了产能随时间的变化关系图,分析了吸附系数、封闭边界半径、弹性储容系数等页岩气特征参数对产能曲线的影响。研究结果表明：页岩气井的产能曲线呈初期产能快速下降-稳产-产能缓慢下降的“三段式”特征;封闭边界半径越大,稳产时间越长;吸附系数越大,初期产能下降越慢,稳产时间越长;裂缝弹性储容系数越大。初期产能下降越快。     

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。     

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。     

页岩气产能影响因素及动态分析

页岩气藏是具有超低渗透率、无圈闭的特点,且有一部分气吸附于储层岩石表面的特殊气藏。页岩气藏中的天然裂缝在成藏过程中通常由于地层水的作用都被方解石充填,在形成产能之前一般都需要进行压裂。因此页岩气藏产能与常规气藏相比有其特殊复杂的影响因素,表现出其独特的渗流机理和生产动态。分析了页岩气产能的影响因素,阐述页岩气的渗流机理,介绍页岩气产能动态分析方法,并利用实例分析证明随水锁启动压力的增大,气井产能逐渐减小。     

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。     

考虑压裂区渗透率变化的页岩气井产能评价

为掌握页岩气的生产动态特征,进行页岩气的高效合理开发,文中在考虑近井地带压裂区渗透率变化的条件下。建立了页岩气的渗流模型,并给出了相应的有限差分数值模型。通过编程求解,研究了压裂区渗透率不同变化方式及压裂半径对页岩气产量及稳产时间的影响。结果表明：压裂区渗透率呈指数递减时,页岩气产量最高,稳产时间最短;渗透率为线性递减时,产量次之,稳产时间次之;渗透率为常数时,产量最低,稳产时间最长。在压裂区平均渗透率与压裂区半径乘积为常数的情况下,随压裂半径的增大,页岩气产量减少。     

页岩气分段压裂水平井渗流机理及试井分析

分段压裂水平井在国内的应用愈来愈广泛,但对其渗流机理及渗流特征的认识还不够明确,由于页岩气井特殊的生产方式,对其试井分析的研究基本上还处于空白状态。为此,首先研究了水平井分段压裂产生的裂缝形态,进而系统分析了分段压裂水平井在开发过程中的主要渗流特征及其在双对数曲线上的特征表现,考虑页岩储层的特殊性,给出了页岩气井生命期内通常表现出的渗流形态;结合中国第一口页岩气分段压裂水平井--W201 H1井的压力恢复测试数据,分析了该井在压力恢复双对数图上表现出的渗流特征,明确了该井在测试期表现出的径向流应属早期径向流,并验证了该井在未来1年内的生产均处于复合线性流阶段;通过前后3次压力恢复试井曲线的对比分析,指出要展现页岩气分段压裂水平井完整的渗流流态及其演化过程,获取准确的储层与裂缝参数,需要较长的关井时间,确保压力计尽量靠近水平段位置,并选择合适的关井点以最大限度地降低井储和井筒积液的影响。     

基于滑脱的页岩气藏压裂水平井渗流模型及产能预测

页岩气储层的纳米级孔隙中滑脱效应使渗流机理更加复杂,通过建立解析解模型定量分析其影响程度具有实际意义和理论价值。以页岩气藏压裂水平井三线性渗流理论为基础,通过分析滑脱对渗透率影响规律及计算关系,构建了考虑滑脱渗流的数学模型,并对模型进行求解,得到了可用于现场生产预测的压裂水平井产能方程;根据对渗透率增加幅度和产量增加值界定了受滑脱效应影响孔隙阈值;应用所建立模型通过实例计算分析了不同孔隙直径、不同生产压差下滑脱效应分别对产能的增加值,定量地评价了滑脱效应的影响程度,结果表明初期产能增加值可达到1 500 m3/d,后期生产也可达到400 m3/d。因此,当页岩气储层孔隙较小进行产能预测时滑脱效应需要被考虑,以便更能科学全面地反映其渗流规律。     

气井产量递减与产能递减

产能递减规律和产量递减规律是气田制定工艺生产措施的重要依据，但具有不同的意义，目前国内对产量递减规律与产能递减规律的研究有相互混淆的状况。对产量递减规律与产能递减规律进行了对比分析，给出了产能的时间递减率、压力水平递减率和采出程度递减率的工程定义。实例分析表明，采用产能递减分析气藏（井）生产动态对气田生产具有更符合实际的指导意义。图3表1参7     

页岩气气藏产能评价方法研究进展

从递减曲线方法、产能解析公式以及数值模拟方法等三方面阐述国内外页岩气藏产能评价方法的研究进展,通过总结对比指出各方法亟待发展与改进的问题:递减曲线方法应考虑分阶段研究,即考虑组合模型;产能解析公式应考虑中国页岩气藏地质条件进行模型研究;数值模拟方法应主要发展复杂裂缝网络的地质建模等技术,实际开采中综合考虑其他监测技术。     

非常规气井产量递减与EUR预测方法评述

针对非常规气井产量递减与EUR(预测最终采收率)结果差别大、准确率不高的问题,对Wattenbarger线性流法、PLE幂指数递减模型法、SEPD扩展指数递减模型法等各种方法的理论基础和优缺点进行对比分析,评价各种方法的使用对象、所需数据和适用条件。同时,通过对PLE、SEPD、Duong、LGM 4种模型在线性流阶段和拟边界流阶段的预测结果与数值模拟井的预测结果进行对比,并进行实际应用。结果表明:各种常用的非常规气井产量递减方法均适用于不同的地层流态;Wattenbarger线性流、拟恒定流动压力、水平井多级压裂模型3种方法更适用于变产量、变井底流压的流动状况;PLE和Duong模型在生产时间为2 a内预测比较准确。该研究为非常规气井产量预测提供了借鉴。     

致密砂岩气井产量递减组合模型的建立及应用

苏里格气田二叠系河流相砂岩气藏储集层致密,有效砂体多呈孤立状或条带状分布。气井投产后,储集层内流体长期处于不稳定流动状态,进入边界控制流时间晚,传统Arps递减方法适应性差,难以满足现场应用要求。通过分析Arps递减方法适应性差的原因,应用数值模拟方法研究了致密气藏气井递减指数变化规律,明确了递减指数与气井流体流动阶段的关系,提出在气井不稳定流动阶段采用河道线性流模型预测,进入边界控制流阶段采用Arps模型预测。气井处于不稳定流动阶段时,进入边界控制流的临界点时间由理论公式确定;已进入边界控制流阶段时,以偏离线性流的拐点为临界点时间。实例应用效果表明,采用递减组合模型预测气井递减特征及指标准确有效。     

CO2 气藏气井产量递减预测方法的应用

在Fraim 提出的CO₂气藏气井产量递减模型的基础上,结合非线性回归分析方法和CO₂气藏的高压物性随温度、压力变化关系,根据CO₂气藏气井的生产史确定出CO₂气藏单井控制储量和地层参数的计算公式,并应用这些公式计算了花沟气田高53 块井的单井控制储量,从而弄清了花沟气田的储量动用程度,为气田下一步开发决策提供了重要依据。同时还提出了用标准化时间和标准化压力的半对数图是否呈直线作为检验计算结果正确与否的标准,为获取准确的储量和地层参数提供了依据。     

页岩气藏三孔双渗模型的渗流机理

为了掌握页岩气储层气体复杂流动的规律,从而高效开发页岩气藏,对页岩气渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气藏双重孔隙介质模型和考虑溶洞情况的三重孔隙介质模型,基于页岩气储层特征和成藏机理,提出了页岩气藏三孔双渗介质模型;研究了页岩气解析扩散渗流规律,提出考虑储层流体重力和毛细管力影响的渗流微分方程;并利用数值模拟软件对页岩气产能进行了预测。结果表明：基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素,只有对储层进行大规模压裂改造,形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。     

裂缝性封闭页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

从物质平衡原理出发,运用Langmuir吸附模型,同时考虑基质孔隙体积和裂缝孔隙体积随地层压力的变化,推导出了封闭性页岩气藏物质平衡方程.实例应用表明,该方程可有效计算页岩气藏储量.计算结果表明,页岩气藏基质系统储量很小,裂缝系统储量更小.     

页岩气水平井产量主控因素分析及产能预测

通过W地区国家级页岩气产业示范区2个平台的水平井开发实例,从页岩气储层测井评价入手,结合W地区页岩气水平井的测试、生产数据,研究分析页岩储层总有机碳含量、矿物组份、孔隙度、饱和度、含气量、脆性指数等储层参数,以及井眼轨迹、压裂效果等因素与水平井产量的关系,评估这些因素对水平井产量的影响程度。综合考虑上述参数,定义用于评价页岩气水平井产能的表征参数,建立W地区页岩气水平井产能预测的数理统计和神经网络模型。2个模型在W地区页岩气水平井产能预测应用结果表明,数理统计模型预测产能平均相对误差为18.10%,神经网络模型预测产能平均相对误差为0.54%。     

关于测井储层的产能预测研究

油气储层产能评价和预测是编制油田开发方案的重要组成部分。一般说来,产能是油气储层动态特征的一个综合指标,它是油气储层生产潜力和各种影响因素之间在互相制约过程中达到的某种动态平衡,而利用测井储层评价手段所获取的储层参数,主要反映的是储层的静态特征,而对其动态特征极少直接反映,充分应用测井资料来评价由基岩块孔隙和裂缝或溶洞等双重介质组成的双孔结构储层的产能,却一直是测井解释分析家们所致力解决的问题。     

凝析气藏水平井产能评价方法及其应用

凝析气藏水平井产能预测与评价是水平井设计中的一个重要方面。水平井产能的影响因素较多,已有的水平井产能计算方法,其理论计算结果与实际生产数据往往差别较大。本文建立了一种凝析气藏水平井产能评价的新方法,该方法把理论计算公式和现场实际的直井生产试井资料相结合,利用直井试井解释结果,可以对开发设计水平井的产能进行相对精确地预测和比较切合实际地评价,从而为水平井的设计提供依据,并给出了实例计算。     

注干气吞吐提高凝析气井产能研究

注气吞吐是解除凝析气井单井反凝析油堵塞问题的有效方法之一。利用组分模拟器,以一口凝析气井的流体和地质参数为基础,建立了单井径向数值模拟模型。研究了凝析气井衰竭式生产过程中,反凝析油饱和度和气相相对渗透率的变化规律;同时研究了注干气吞吐后反凝析油饱和度和气相相对渗透率沿径向的变化规律,对比了注气吞吐前后归一化的采气指数变化。结果表明,井底流压低于露点压力后在近井带5m范围形成反凝析油带,导致气井产能急剧下降;注气吞吐能有效降低近井带反凝析油饱和度,从而解除堵塞提高气井产能;注气量越多,吞吐效果越好,但存在一个最优的注气量,实例的最优注入量为200×104m3,超过该注入量后气相相对渗透率增加幅度降低。