页岩气水平井分段压裂裂缝参数对产能影响数值模拟研究

页岩气是赋存于页岩裂隙、微细孔隙及层面内的非常规天然气。储气方式以游离气和吸附气为主,气体在页岩储层中的流动主要经历三个过程:(1)在压降作用下,裂缝系统中的页岩气流向生产井底同时吸附在基质表面的页岩气开始解析。(2)在浓度差的作用下,基质中的页岩气向裂缝系统扩散。(3)在势的作用下,裂缝系统(天然裂缝和压裂诱导裂缝)中的自由气以渗流的方式流向井底。     

层理性页岩气储层复杂网络裂缝数值模拟研究

在考虑天然裂缝的条件下,为了更好地对层理性页岩气储层的复杂网络裂缝进行数值模拟,采用模拟非连续介质的通用离散元程序（UDEC）,基于渗流-应力耦合数值算法,建立了人工水力裂缝与天然裂缝相互作用的网络裂缝数值计算模型,并利用该模型分析了水力裂缝长度、天然裂缝倾角、内摩擦角及施工净压力对缝网扩展的影响。结果表明:水力裂缝从近井筒处裂缝尖端起裂扩展,并沿着天然裂缝的走向发生剪切破坏,且随水力裂缝长度增长,天然裂缝网络连通面积增大;天然裂缝倾角较大,形成复杂缝或网络缝的概率也相对较大;天然裂缝内摩擦角越小,天然裂缝连通面积越大,越易形成复杂网络裂缝;水平地应力差在一定范围内,净压力系数越大,裂缝的扩展形态越复杂,相邻裂缝的尖端越易连通形成网络裂缝。数值模拟研究结果可为进一步认识远井地带页岩气压裂裂缝扩展机理提供指导。      

基于三重介质模型的体积压裂后页岩气储层数值模拟方法

页岩气储层渗透率极低,基本无产能,须进行体积压裂改造形成裂缝网络才能开采。一般采用双重介质模型进行页岩气储层数值模拟,但该模型无法准确模拟远井地带由于压裂开启并相互连通的天然裂缝。为此,针对压裂后的页岩气储层,建立三孔双渗页岩气储层体积压裂模型来描述不同区域渗透率变化与气体吸附解吸过程。新建模型考虑了页岩气的吸附机理,将基质作为气源,将二级次生裂缝与一级次生裂缝视为2个等效的多孔连续体,压裂主裂缝则作为离散裂缝予以描述。对比新建模型与传统的双重介质模型模拟结果后发现,所建三孔双渗页岩气储层体积压裂模型计算的日产气量和累积产气量均高于双重介质模型,结合双重介质模型模拟产量一般低于实际产量的情况,认为采用考虑天然裂缝的三孔双渗页岩气储层体积压裂模型能够更准确地描述水力压裂井的产量变化。各级裂缝渗透率和初始吸附气含量对生产动态的影响结果表明:二级次生裂缝渗透率对累积产气量影响较大,在生产中应当采取措施提高二级次生裂缝渗透率;而初始吸附气含量对累积产气量影响并不明显。     

产量劈分模式数值模拟研究

现场经常应用动态分析方法进行水驱砂岩油藏剩余油分布规律的研究,其中,储层的产量劈分是一个极为重要的技术环节,劈分方法的适用性将直接影响研究结果的精度和可信度。本文以WC油田为例,在假设层间无窜流的基础上,利用数值模拟的方法,从储层物性、油藏压力方面入手,考虑油藏非均质因素的影响,获得了更科学、更准确的产量劈分公式。     

页岩气水平井多段压裂产能影响因素数值模拟研究

页岩气作为一种重要的非常规能源,具有资源潜力大,开采寿命长等优点。目前只在美国和加拿大取得了成功开发。由于页岩气储层物性差,自然压力低,开发难度大等特点,商业开发页岩气的关键在于水平钻井和压裂技术的突破。水平井多段压裂技术形成裂缝网络,增大了渗流面积,减少了渗流阻力,提高了水平井产能,能十分有效提高页岩气产能,取得工业开采成功。本文运用Eclipse数值模拟软件中煤层气、双重介质等模块建立了数学模型,对页岩气储层裂缝系统与产能关系进行研究。考察了裂缝系统的渗透率、裂缝传导率、裂缝间距、裂缝半长、裂缝条数对水平井压裂后产能的影响。能有效优化和指导页岩气水平井多段压裂施工,预测产能。     

储层裂缝性质及开发特征的数值模拟研究

应用ＶＩＰ黑油模型对储层裂缝性质及开发特征进行数值模拟研究，确定了油井压裂投产后，储层裂缝方面渗透率的大小及相互垂直的水平渗透度的倍数关系；分析了油水相对渗透率的曲线的调整方法；测算并讨论了数值模拟中几种主要参数的场变化及应用。     

裂缝性油田合理开发井网的数值模拟研究

采用黑油模型，对于存在微裂缝的低渗透油田进行合理井网形式的数值模拟研究，探讨了方向渗透率比值与合理的井排距比值之间的定量关系，对不同的方向渗透率比值，给出了最优的井网形式，在优选井网的基础上，考虑了整体压裂措施中最佳裂缝半长的选取。     

宝浪油田低渗含裂缝储层数值模拟

为了准确模拟和预测低渗含裂缝储层的油水分布,首先采用多界面和流动单元约束方法建立了低渗基质单元属性三维地质模型,然后采用连续等效渗透率和离散等效渗透率的复合模型建立了裂缝单元属性三维地质模型.裂缝高发育区、裂缝中等发育区和裂缝低发育区的等效渗透率分别为169×10-3μm2、38×10-3μm2和23×10-3μm2,离散等效裂缝介质渗透率为200×10-3～4 000×10-3μm2,区块历史拟合符合率为90%,单井历史拟合率为76%.结果表明:采用该复合模型能够很好地表征低渗含裂缝储层的渗流介质模型;数值模型区块和单井历史拟合符合率高;得出的剩余油分布能够客观地反映裂缝对流体流动规律的影响.     

页岩气藏数值模拟研究现状

从页岩气藏气体赋存方式和流动机理、气藏建模方法及数值模拟理论研究和实际应用3个方面阐述了国内外页岩气藏数值模拟技术的研究进展,为该技术的深入研究提供参考。最后,对页岩气藏数值模拟研究进展进行总结,认为存在4个有待于改进和研究的问题：①完善储层模型以考虑有机质的影响;②需要阐明单相气体解吸附、扩散和渗流过程的运移规律和主控因素,并建立气、水两相流动数学模型和数值模型;③天然裂缝和压裂诱导裂缝的准确建模是页岩气藏数值模拟的关键,实际应用中应综合考虑其他监测技术的结果;④针对页岩气藏数值模拟,还需要形成相应的标准和规范,以便更好地指导该类气藏开发。     

裂缝性储层中复杂压裂缝网形成过程的数值模拟

水力压裂技术是油气田增产的重要措施。页岩、砂岩等储层常发育不同程度的天然裂缝,在对裂缝性储层进行水力压裂改造过程中,储层中天然裂缝的存在对水力裂缝尤其是压裂缝网的形成及其发育程度具有十分重要的影响。基于有限元原理的岩石破裂过程分析系统的数值模拟,通过建立发育天然裂缝的二维平面应变模型,研究在储层水力压裂过程中,水力裂缝及复杂压裂缝网的形成过程,并对其影响因素进行分析,同时引入适合于储层复杂裂缝分形维数测定的统计方法——基于盒数法的网格覆盖法,对数值模拟的压裂效果进行评价。结果表明:天然裂缝的发育程度与压裂改造效果关系密切,水力裂缝遇天然裂缝发生分叉,并沿天然裂缝扩展滑移或直接穿过天然裂缝,形成复杂水力裂缝及复杂压裂缝网;天然裂缝发育密度越大,其迹长越长,水力裂缝的分形维数越大,对裂缝性储层改造效果越好。     

Numerical Simulation of SAGD Recovery Process in Presence of Shale Barriers,Thief Zones,and Fracture System

This study presents a numerical investigation for evaluating the potential applicability of the steam-assisted gravity drainage (SAGD) recovery process under complex reservoir conditions such as shale barriers, thief zones with bottom and/or top water layers, overlying gas cap, and fracture systems in the McMurray and Clearwater formation. The simulation results indicated that the near-well regions were very sensitive to shale layers, and only long, continuous shale barriers (larger than 50 m or 25%) affect the SAGD performance in these well regions. In addition, the thief zones had a strongly detrimental effect on SAGD. The results also showed that the SAGD recovery process was enhanced in the presence of vertical fractures but horizontal fractures were harmful to recovery. Fracture spacing is not an important parameter in the performance of a steam process in fractured reservoirs and extending horizontal fractures will reduce ultimate oil recovery in the SAGD process. This article provides a guideline for SAGD operations in complex geological reservoirs.     

考虑页岩裂缝长期导流能力的压裂水平井产量预测

页岩气井压裂后初期产量高,随后产量迅速递减,但在预测页岩气压裂水平井产量时,目前国内尚无实际产量递减规律可借鉴。为此,进行了2.5和1.0 kg/m2两种铺砂浓度下的长期导流能力试验。试验结果表明,支撑剂的嵌入及破碎导致前2 d导流能力约降低43%,4 d后导流能力则降低得很少。将试验结果应用到川东南某井数值模拟中,恒定导流能力方案产量为考虑长期导流能力方案的2~3倍;10年生产动态预测结果显示,示例井生产周期可分为3个阶段,前2年产量递减率高达42%~46%,第3~4年产量递减率降至27%~37%,第5~10年产量递减率缓慢降至4%以下。研究结果表明,页岩支撑剂评价优选应以裂缝长期导流能力试验结果为基础,考虑裂缝长期导流能力影响的产量递减规律可为页岩气压裂水平井重复压裂时机的确定提供依据。      

数值模拟法预测单井初始疸及其应用

提出了用于塔里木油田单井始产量预测的数值模拟方法,建立了相关数学模型,给出了模拟求解过程,研制了预测初始产量的数值模拟软件,用此法对L1井等19井层的初始产量进行了预测,预测结果与实测结果符合程度较高。     

含天然闭合缝开启的低渗透油藏精细数值模拟

低渗油藏存在压裂缝、天然开启缝、注水诱导缝、开启的天然闭合缝等多种裂缝。给出了生产井周围压裂缝、注水井周围压裂缝及天然闭合缝开启的模拟方法．对特低孔低渗储层进行了无效化处理。以鄂尔多斯盆地张天渠油田为例,在分析各类裂缝特征的基础上,提出了分阶段变模型精细模拟油藏裂缝的方法．应用中取得了好的效果。     

页岩气藏相渗规律研究

页岩气藏渗流规律研究对页岩气藏采收率的预测尤为重要。Romm提出的线性方程被广泛应用于计算相对渗透率曲线并用于预测气藏采收率。大量研究证明,用这种方法预测的采收率误差较大。提出了一种新的计算页岩气藏的气水两相相对渗透率曲线模型,它不仅与饱和度有关,而且还受流体黏度的影响。相对于Romm的模型,新模型可以更好地用于页岩气藏渗流规律的研究。     

丁山地区页岩储层裂缝分布预测及页岩气保存条件评价

针对丁山地区龙马溪组裂缝发育分布及页岩气保存条件影响认识不清的问题,通过三轴岩石力学实验,对研究区进行古构造应力场模拟,并通过莫尔-库伦准则计算岩体破裂系数,对研究区裂缝分布规律进行预测,并优选页岩气勘探目标有利区.结果表明:差应力较小的区域以及二级或三级裂缝发育区为页岩气储层裂缝优势发育区,具有良好的保存效果;在裂缝...     

双河油田三叠系开发井网数值模拟与确定

双河油田三叠系属于低压低渗油藏,该油藏的物性差、产能低、并且具有天然裂缝和人工裂缝,这都制约了该油田的高效开发,科学合理的井网部署是解决这一问题的关键。为此,文章综合考虑了双河油田基质渗透率和压裂后裂缝渗透率之间的渗透率级差和各向异性,采用了三维三相黑油模型,数值模拟计算了两种采油速度下三种井网方案的开发指标。比较了采油速度、地层压力、综合含水率和采出程度等指标,确定了双河油田低渗透储层合理开发的井网为井网Ⅰ。     

页岩气储层水力压裂物理模拟试验研究

为了给彭水地区页岩气开发提供技术支持,进行了页岩储层水力压裂物理模拟试验研究,建立了一套页岩储层水力压裂大型物理模拟试验方法。利用声发射监测系统实时监测了页岩压裂裂缝的产生与扩展演化过程,观察了水力压裂裂缝形态,并探讨了压裂液黏度、地应力差异系数、压裂液泵注排量等因素对水力裂缝形态及其扩展的影响。试验结果表明,随着压裂液黏度降低、地应力差异系数减小,水力裂缝沿着天然裂缝方向延伸,将原有天然裂缝沟通并形成网络裂缝。根据泵压曲线变化结果,提出在实际压裂施工过程中采用变排量的方式提高压裂改造体积,这可为页岩气压裂优化设计提供依据。      

页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。     

利用测井资料预测水平井压裂裂缝形态

水平井压裂裂缝形态复杂,预测难度较大。建立水平井压裂裂缝起裂数学模型;考虑水平井井周裂缝应力和流体的实际状态,根据断裂力学理论给出水平井井周裂缝尖端的应力强度因子的计算方法,按照Irwin延伸扩展准则判断裂缝是否延伸,遍历计算起裂点及其扩展点并不断迭代求解直至满足约束条件,建立裂缝延伸扩展数学模型;提出了用测井资料预测压裂裂缝长、宽、高的方法,建立用测井资料预测水平井压裂裂缝形态的方法。针对四川页岩气水平井,研究了用测井资料计算岩石力学参数和地应力方法,对四川页岩气水平井H1-3井压裂裂缝形态进行了预测,预测结果与微地震监测结果进行对比,表明水平井H1-3井预测结果能够反映近井周围压裂裂缝的延伸情况。