致密气藏水平井压裂缝不均匀产气试井分析

现场测试资料表明,压裂水平井部分裂缝产气量很小,甚至不产气,但现有试井模型几乎都未考虑其对试井解释的影响。因此,采用源函数、纽曼乘积方法建立了水平井压裂裂缝不均匀产气试井模型,通过数值反演得到了考虑井筒存储和表皮效应的井底压力解,绘制了水平井压裂裂缝不均匀产气试井典型图版,并研究了各裂缝产气量、裂缝半长、裂缝数量、裂缝间距和裂缝导流能力对压力动态特征的影响。水平井压裂裂缝均匀产气和不均匀产气在试井典型图版上呈现出不同特征。缝间干扰越小,早期径向流越明显,且在压力导数曲线上表现为约等于0.5/N的水平段。致密储层渗透率小,测压资料难以反映出系统径向流特征,如果把早期径向流当作系统径向流解释会导致解释出的渗透率与真实值存在约N倍的差异,因此在致密气藏试井解释中应该考虑不均匀产气对压力响应特征的影响,准确识别早期径向流阶段。最后给出了压裂裂缝不均匀产气的参数解释方法,为更细致地评价水平井压裂裂缝产气能力提供了借鉴。     

利用小型压裂测试确定储层渗透率

渗透率在油气藏水力压裂设计中是很重要的参数,特别是在新区块或低渗透油藏,水力压裂设计需要渗透率等参数,这些参数的准确程度直接影响压裂施工的效果。利用小型压裂裂缝闭合后的压降数据能够更准确地求取储层渗透率,这对提高压裂效果以及增加对油气田的认识都有很重要的意义。本文利用裂缝闭合后的压降数据,通过把小型测试压裂分析与试井分析理论及油气渗流理论结合起来,建立了裂缝闭合后压力分析的线性流和径向流数学模型,提出了裂缝闭合后压力分析求取渗透率的新方法,较为快速准确地确定油层渗透率。通过实例计算表明,求取的渗透率更接近油层实际,说明该方法简单可靠,有较大的实用性。     

反褶积方法在河南油田低渗透油藏试井解释中的应用

由于井筒存储的影响,河南油田低渗透储层出现了大量无径向流压力恢复资料,通过应用反褶积方法消除井筒存储的影响,"恢复"出被井筒干扰掩盖的地层流动特征,从而为试井解释模型识别和地层参数计算提供更好的信息支持,有效降低多解性。应用该方法可以得到储层的压力变化、表皮系数及渗透率等参数,进行低渗透的试井评价。     

利用小型压裂测试确定储层渗透率

渗透率在油气藏水力压裂设计中是很重要的参数，特别是在新区块或低渗透油藏，水力压裂设计需要渗透率等参数，这些参数的准确程度直接影响压裂施工的效果。利用小型压裂裂缝闭合后的压降数据能够更准确地求取储层渗透率，这对提高压裂效果以及增加对油气田的认识都有很重要的意义。本文利用裂缝闭合后的压降数据，通过把小型测试压裂分析与试井分析理论及油气渗流理论结合起来，建立了裂缝闭合后压力分析的线性流和径向流数学模型，提出了裂缝闭合后压力分析求取渗透率的新方法，较为快速准确地确定油层渗透率。通过实例计算表明，求取的渗透率更接近油层实际，说明该方法简单可靠，有较大的实用性。     

试井资料在压裂效果评价中的应用

目前对水力压 裂效果评价最有效的方法是压力恢复试井。用压力恢复试井资料评价压裂效果时,首先用压前压力恢复试井资料求取地层有效渗透率和地层压力,其后用压后压力恢复试井资料和压前求取的地层参数对压裂裂缝做出正确解释、排除解释结果的多解性,最后应用压力恢复试井解释结果来评价压裂效果。用压力恢复试井解释了准东低渗油藏20口压裂井压裂裂缝特征,并与三维压裂模型计算结果作了比较并评价了准东油田压裂效果。     

致密油藏体积压裂水平井压力特征

为研究致密油藏水平井体积压裂改造后的储层和渗流特征,文中建立了考虑基质应力敏感性的体积压裂水平井复合试井模型。内区为压裂改造区,由多级压裂水力裂缝与双孔介质模型共同表征;外区为非改造区,由单孔介质模型表征。应用叠加原理、Laplace变换、Stehfest数值反演和摄动变换技术进行求解,得到了体积压裂水平井试井模型的井底压力特征曲线。研究结果表明,体积压裂水平井的渗流可以划分为裂缝双线性流、垂直于裂缝的线性流、裂缝拟径向流等7个特征阶段。敏感性参数分析表明,致密储层的应力敏感特征在试井解释中不可忽视,渗透率模数、储容比、窜流系数、水力裂缝条数和水力裂缝导流能力对压力和压力导数特征曲线会产生较大的影响。     

应力敏感对低渗致密气藏水平井压裂开采的影响

水平井压裂开发是提高低渗致密气藏产量和采收率的重要手段。低渗致密气藏存在应力敏感性,由于储层压力下降,造成近井地带孔隙度、渗透率等物性参数降低,裂缝宽度减小甚至闭合,地下流体渗流能力下降,影响压裂水平井的开发效果。从室内实验出发,研究了低渗致密气藏应力敏感性,多次升降压进一步加剧了裂缝渗透率应力敏感程度,储层和裂缝渗透率应力敏感损害具有不可逆性。采用压裂水平气井的生产动态分段拟合方法和试井分析研究了应力敏感参数变化规律:随生产时间增加、地层压力降低,地层渗透率逐步降低,压裂裂缝半长逐渐变短,裂缝导流能力下降,表现出较强的应力敏感性。单井动态分析和数值模拟研究表明:随应力敏感效应增强,水平井压裂稳产期采出程度和采收率降低幅度变大;随着配产提高,应力敏感效应影响增强;低渗致密气藏应控制合理生产压差,减少应力敏感对储层的伤害。     

裂缝性地层测试压裂分析在川西须家河组的应用

川西地区须家河组砂岩气藏埋藏深，储层基质渗透率低，天然微裂缝局部发育，主要依靠大型加砂压裂工艺提高气井产量。为了解地层特征及为压裂优化设计提供必要的基础数据，在水力压裂施工前，采用测试压裂技术分析裂缝型地层的滤失系数、地层渗透率、闭合应力，计算近井筒区域的摩阻压力损失等参数。系统地介绍了裂缝性地层测试压裂分析的具体方法，结合川合148井的实例分析，对该方法在川西须家河组储层压裂设计中的应用进行了详细论述，为同类型储层的压裂优化设计提供了借鉴。     

致密气藏压裂井产能预测方法

对低渗透致密气藏实施压裂增产改造是改善储层导流能力、提高储层产能的必要措施。低渗透致密气藏压裂后的产能受多种因素影响,如储层物性、裂缝几何形状、启动压力梯度等。分析产能影响因素、进行压裂井产能预测。有利于制订合理的生产制度,是加快低渗透致密气藏开发进程的关键．基于低渗透致密气藏流体渗流规律。并结合传统的二维裂缝延伸几何模型,通过表皮因子将裂缝几何参数设计与产能分析相结合,形成一种能够快速预测低渗透致密气藏压裂后的拟稳态和瞬态条件下产量的方法．．实例分析表明,地层渗透率、气藏厚度、近井伤害表皮因子和压裂施工规模是影响最终产量的主要因素．提出的致密气藏产能预测方法求出的结果与实测数据拟合后误差较小,可为低渗透致密气藏水力压裂设计提供有效技术支持．     

页岩气藏椭圆形多区复合模型不稳定压力分析

针对页岩气藏水平井体积压裂产生复杂缝网形态的特点,根据实际微地震监测结果,建立了页岩气藏椭圆形裂缝多区复合压裂水平井模型。考虑页岩气吸附解吸、气体扩散和气体高压物性参数与压力强非线性关系,利用非结构PEBI网格和控制体有限单元法建立了页岩气藏椭圆形裂缝多区复合压裂水平井数值试井数学模型,并结合全隐式法推导得到了其数值试井数学模型的离散形式。计算机编程绘制了其不稳定压力动态分析典型曲线,并开展了压力动态特征分析以及相关参数的敏感性分析。研究结果表明：①压力动态分析双对数典型曲线可划分为井筒储集、过渡流、裂缝间地层线性流、SRV区径向流或过渡流、体积改造区外响应段、系统径向流和边界响应8个流动阶段;②Ⅰ—Ⅴ流动阶段主要反映SRV区的渗流特征,Ⅵ—Ⅷ流动阶段反映外区物性及边界距离的影响;③吸附解吸作用越强,试井典型曲线的位置越低;④扩散系数能提高极低渗透率页岩储层的气体流动能力。研究结果不但扩展了页岩气藏水平井多级压裂模型,还可用于实测井的试井分析,为页岩气藏高效开发提供了指导。     

求取压裂后气井产能的椭圆流方法

气井的绝对无阻流量是确定气井产量的主要指标。通常在确定压裂后气井的产能从而求取无阻流量时，采用近似的流动模式来表征压裂后流体渗流规律的变化，而没有考虑其真实流动形态。文章根据气藏的渗流机理，对于有对称双翼人工裂缝的均质等厚气藏，地层中的真实渗流情形是拟径向非达西渗流，流动等势线为以井眼为中心的椭圆族，流线为垂直椭圆族的放射线。根据椭圆族的特征与渗流规律，从广义的达西定律出发，可推导出裂缝区域外椭圆族内的流动公式。而对于c椭圆内区域的渗流，由于存在两种渗流介质，认为压裂裂缝内和垂直裂缝附近区域的流动为非达西单向渗流，从而推导出裂缝区域附近的流动公式。综合裂缝区域内外的渗流，可以推导出稳态情况下的气藏产能公式，根据该公式便可求取无阻流量，其中c可根据协调条件求出，给出的计算实例结果与试井数据相吻合。     

致密砂岩气藏多尺度效应及生产机理

致密砂岩储层具有裂缝发育、基块致密的特点，通常需要水力压裂才能做到经济开采。储层储渗空间具有强烈的尺度性，按空间尺度分为致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力裂缝尺度以及宏观气井尺度。致密砂岩气的产出是经过致密基块-天然裂缝-水力裂缝-井筒的跨尺度、多种传质等复杂过程，气体流动包括扩散和渗流，并分别用Fick定律和达西定律来进行描述。文章指出了气体在储层不同空间尺度中的流动具有时间尺度性，在裂缝中流动较快，在孔隙和喉道中流动较慢，而微孔中扩散更慢。无量纲导流能力关联了气体不同尺度下的传递过程，只有水力裂缝尺度和天然裂缝尺度的无量纲导流能力合理搭配，渗流能力达到一致，致密气才能经济高效采出。生产实例表明，致密砂岩气藏压裂后气井早期高产，一段时间后供气明显不足，压力急剧降低，稳产困难，表明致密砂岩气藏生产过程非常复杂。     

致密油藏复杂交叉Y型裂缝网络水平井产能及压力分析

针对水平井体积压裂产生的复杂交叉Y型裂缝网络,考虑裂缝交会处流量的重新分配,研究了致密油藏复杂交叉Y型裂缝网络压裂水平井的压力响应及产能变化规律,分析了裂缝形态(平行和交叉)、裂缝间距、裂缝闭合失效和井筒储集系数等因素的影响。结果表明:压开的裂缝网络越复杂,裂缝间距越小,无量纲井筒储集系数越小,则裂缝线性流出现得越晚,双线性流越明显且持续时间越长;压后闭合失效的裂缝位置和数量对水平井的动态产量和压力也有影响。通过比较、分析压后水平井的动态产量及压力响应曲线,对压后裂缝的有效性作出评价,为后期的压裂设计和施工提供指导。     

复合油藏压裂水平井复杂裂缝分布压力动态特征

压裂改造是提高油田产量、改善井筒附近储层物性的重要方法,但在实际多段压裂体积改造过程中,由于地层条件复杂,导致井筒附近形成了复杂的缝网体积,因此,加强对水平井体积压裂改造试井模型的研究十分必要。基于体积压裂水平井复杂裂缝分布的渗流特征,建立径向复合多段压裂水平井试井解释数学模型,耦合储层与裂缝模型解求得Laplace空间井底压力半解析解,应用Duhamel原理得到考虑井储和表皮影响的Laplace空间井底压力解,利用Stehfest数值反演求得实空间井底压力,并绘制实空间压力动态特征曲线。根据压力导数曲线特征划分流动阶段,通过模型验证证明了该方法的正确性,进而分析了裂缝不对称、裂缝夹角、裂缝分布方式、内区半径和流度比对特征曲线的影响。结果表明,裂缝不对称交错分布有助于增大裂缝控制面积,从而减少流体流入井筒的压力消耗,早期阶段对应的压力曲线也越低;内区半径越大,压裂改造效果越明显,对应压力曲线越靠下。该模型可为多段压裂水平井所形成的复杂裂缝试井资料解释和压裂方案设计提供理论依据。     

气井压裂裂缝参数优化设计

低渗透气藏渗透率低，渗流阻力大，往往须通过压裂改造才能获得工业气流，而合理的裂缝参数是水力压裂取得良好效果的关键。从气体在低渗透气藏中的渗流机理研究入手，考虑了气体非达西渗流对产量的影响，建立了气井压裂产量预测模型，在裂缝导流能力的计算中考虑了裂缝的失效性。对现场实例进行了模拟计算，以压裂改造后的采出程度为目标进行了裂缝参数优化设计，并分析了渗透率各向异性对产气量的影响。研究结果表明，渗透率各向异性越强，产气量增加幅度越小；优化的裂缝导流能力为30～40μm^2·cm，缝长比为0．25—0．3。     

压裂气井水锁伤害解除的数值模型研究

低渗透凝析气藏一般需要实施水力压裂措施后才能进行有效地开发，但大量室内实验和现场实践表明，压裂过程中往往会产生压裂工作液对储层的伤害，特别是在低渗透常压或异常低压油气藏中，压降常常与毛细管力在数量级上大小相当，故在进行一些修井作业及水力压裂后会出现气藏产量递减的现象。在低渗透凝析气藏压裂过程中,压裂液沿裂缝壁面进入气藏后将会产生气水两相流动，改变原始含气饱和度，毛细管压力使得流体流动阻力增加及压裂后返排困难，如果气层压力不能克服升高的毛细管力，就会使压裂液无法排出，出现严重的水锁效应。利用气体饱和水后的蒸发作用解除水锁伤害的机理，建立了压裂气藏水锁伤害模型，并选取岩样进行了研究，结果认为蒸发速度越大，温度越高，渗透率越大，压降越大水锁伤害解除得就越快，压裂气井中的水基流体的滤失会对压裂气井产能造成严重伤害。     

求取压裂气井无阻流量的新方法

从气藏的渗流机理出发,剖析求取无阻流量一点法中系数a的含义及其影响因素。结果表明,对于常规径向渗流气藏,在某区块内取a为近似常数是合理的,它主要与地层平均地应力和渗透率有关。但对于压裂后的气井,系数a的含义发生了较大变化,除了通常的影响因素外,它与压裂裂缝的无因次导流具有密不可分的关系,不考虑此因素的影响将产生较大的误差。在此理论分析的基础上,以长庆某气田为例,拟合了a值与无因次裂缝导流能力的关系式,为压裂后气井无阻流量的计算开拓了新的途径。     

页岩气压裂数值模型分析

水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生产机理、复杂的裂缝形态和多尺度的渗流模式是页岩气压裂的主要特点,其目的是形成网状裂缝,扩大储层改造体积;网状裂缝的形成主要受天然裂缝与人工裂缝的夹角、水平主应力差和岩石的脆性等因素的控制。页岩气压裂产能预测模型面临的主要问题是裂缝形态的模拟和气体流态的描述,主要有非常规裂缝模型、离散裂缝模型和双重介质模型等,这些模型和方法在一定程度上表征了页岩气压裂裂缝形态和渗流特点,但没有考虑不规则的裂缝形态等。     

不稳态窜流部分打开压裂井试井分析模型建立及应用

由于火山岩气藏具有产层厚、岩石类型多、岩性和岩相复杂多变、非均质性强、天然裂缝发育等特点,在压裂井开发过程中,存在压裂裂缝难以全部压开储集体的情况,天然裂缝以垂向斜交缝和高角度缝为主,并且大量试井资料显示介质间具有明显的不稳态窜流特征。针对上述特征,考虑压裂裂缝部分打开储集体、将基质简化为柱状基质和天然裂缝呈交替均匀分布特征,建立了不稳态窜流部分打开压裂井试井分析模型,利用点源模型、分离变量法等方法进行求解,并绘制了典型曲线图版,典型曲线分为井储段、过渡段、线性流段、球形流段、不稳态窜流段和边界反映段6个主要的流动段,其中边界包括无限大边界和封闭边界,并对裂缝半长等参数进行敏感性分析。以克拉美丽火山岩气藏的压裂井为例,分析其试井曲线,并进行试井解释,研究结果表明：该压裂井的水平渗透率较小,垂向渗透率特别大,部分打开程度较小,分析结果与气井的静态、动态资料基本一致。     

气井压裂后稳态产能模型

针对均质等厚气藏中的一口压裂气井，文章从广义达西定律出发，并考虑近井地带的非达西渗流、压裂裂缝壁面污染以及支撑裂缝限制性入口对渗流的影响。依据气井压裂后的渗流规律，假定气井压裂后，气体渗流流量可以近似看作是两部分的叠加：一是远裂缝区域气体的流动为径向流，裂缝左右两端的径向流合为一个完整的径向流，气体径向流入缝端；二是支撑裂缝壁面区域气体的流动为线性流，气体沿垂直裂缝壁面方向线性流入裂缝。两部分气体最终汇流在裂缝内，而裂缝内气体的流动为线性流，流量逐渐增加。根据此原理，文章推导出稳态情况下和拟稳态情况下的压裂气井产能模型，由此求得无阻流量。为了现场应用的方便，考虑压裂后气井渗流能力的变化，一点法α值与裂缝的无因次导流能力有关，故利用榆林气田多口压裂气井测试资料，拟合了变系数的压裂气井一点法无阻流量公式，可用于预测该气田的各气井压裂后的无阻流量，其它气藏也可以借鉴推广。