页岩气水平井分段压裂排采规律研究

目前页岩气水平井压裂后排采主要依靠现场经验,规律性不强。为此,通过挖掘气藏数值模型的功能,并结合井筒流动模型,初步研究了页岩气水平井分段压裂排采规律。基于正交设计原理,考虑了页岩基质参数、裂缝参数及生产参数等13个影响因素。结果表明,影响压后返排率的因素按影响程度排序依次为破胶液黏度、压力系数、井底流压、段数、单段注入量、裂缝半长、日排液量、返排时机、导流能力、束缚水饱和度、裂缝形态、裂缝支撑剖面和吸附气含量。为了取得最好的压裂后排采效果,上述不可控参数可作为选井、选段的重要依据,而可控参数可用来对压裂施工参数进行优化调整。该成果已在涪陵焦石坝区块的页岩气水平井压裂中成功应用,压裂后排采效果显著,多口应用井压裂后获得10×104 m3/d以上的产量,且稳产前景良好。      

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。     

水平井整体压裂裂缝参数优化设计

水平井压裂已成为低渗透油气藏开发的一项前沿技术,但目前该技术仅仅立足于单井压裂,没有考虑井网的影响。为此以提高整个区块的采收率为目标,以油藏整体为研究对象,提出了水平井整体压裂裂缝参数优化设计的基本思路。在优选水平井整体压裂井网的基础上,考虑水平井压裂裂缝形态,对缝长、裂缝条数、裂缝角度、缝宽、裂缝非均匀性和裂缝间距等参数进行了优化,预测了压裂水平井的生产动态,并制定了适合压裂水平井的生产制度。通过分析每个裂缝参数对油井累积产油量的影响程度,得到了影响压裂后水平井产能的裂缝主要参数和次要参数,在此基础上寻求裂缝参数的最优组合,为解决水平井整体压裂裂缝参数的优选问题提供了思路和借鉴。     

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。     

裂缝参数对水平井压裂产能的影响

选择一种便于常规应用的水平井压裂产能公式，设定一组具有一定代表性且范围较宽的裂缝参数进行计算和分析，以便对各参数的作用和特点有较具体和明确认识。     

压裂缝参数对页岩气藏水平井累产影响分析

我国页岩气藏开发还处于起步阶段,开展页岩气藏压裂水平井产量影响因素分析对于页岩气藏的高效开发具有重要的指导意义。此文根据涪陵页岩气区的地质油藏资料,用页岩气双孔双渗模型分析了压裂缝导流能力、压裂缝间距、压裂缝长度、压裂缝高度等参数对水平井累积产量的影响,并用偏相关方法进行影响因素大小分析,影响因素从大到小依次为压裂缝长度、压裂缝间距、压裂缝导流能力、压裂缝高度,最后提出"多分段,造长缝"的压裂原则。     

水平井压裂裂缝局部应力场扰动规律

压裂裂缝形成复杂裂缝网络是非常规储层改造成功的关键,而裂缝的起裂和扩展又受控于地层中应力场的分布,所以研究水平井压裂裂缝局部应力场的扰动规律十分必要。为此,建立水平井井筒集中应力与裂缝诱导应力叠加的水平井压裂裂缝局部应力场计算模型,利用有限元数值分析软件Comsol Multiphysic,模拟分析裂缝净压力、裂缝长度、裂缝条数和裂缝间距对水平井压裂裂缝局部应力场的扰动情况,并揭示各影响因素对应力场的扰动规律。结果表明,水平井压裂裂缝对最小水平主应力的扰动程度更为显著,其中裂缝净压力和裂缝条数与局部应力场的应力扰动幅度呈正相关关系,裂缝长度的增加会引起应力扰动距离的增大,而裂缝间距的增加则会使裂缝间应力扰动程度降低。     

苏里格气田水平井压裂裂缝参数优化

近年来水平井压裂作为提高低渗气藏产量及采收率的重要手段在苏里格气田得到推广应用,利用建立的压裂水平井产能数值模型计算分析了裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距、裂缝平面与水平井筒夹角对压裂水平井产量的影响,并绘制了各因素与产量的关系图版,依据多因素正交试验分析方法得出影响压裂水平井产能的主要因素依次是裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、夹角以及裂缝导流能力,最后依据提出的综合优化思路优化了苏里格气田水平井压裂合理的裂缝参数。     

压裂水平井裂缝布局研究

针对低渗透油藏压裂水平井裂缝参数难确定的问题,为了研究裂缝对于水平井生产效果的影响,在某低渗透油藏概念模型的基础上,运用数值模拟方法对裂缝间距、裂缝长度布局和裂缝与井筒夹角等参数进行研究。结果表明,针对某一特定油藏,存在裂缝间距最优情况,裂缝U型布局是最优的,特别对于低渗透油藏,两端裂缝贡献尤为明显,裂缝与井筒正交时效果最好,夹角大于50°时,对生产效果影响较小。实际油藏应根据不同的油藏参数来考虑优化各裂缝参数。     

压裂水平井裂缝参数优化实验

压裂是开发低渗透油气藏的有效技术手段,人工裂缝参数是影响水平井产能的主要因素,因此压裂前需分析裂缝参数对压裂水平井产能的影响。针对低渗透油藏井网产能以及单缝贡献率物理模拟研究成果甚少的现状,利用电解模拟实验,分析了水平段封闭条件下交错排状井网中水平井不等缝长压裂、人工裂缝数以及裂缝穿透比对单条裂缝及井网产能的影响规律。结果表明:在总缝长一定时,不等缝长压裂对井网产能影响很小;在固定水平段长度和固定裂缝间距两种情况下增加压裂水平井人工裂缝数,单井产量递增,但缝数增加到3条后,增产幅度逐渐变缓;增大人工裂缝穿透比,中缝贡献率减小,端缝贡献率增大,但井网产量增幅不明显。      

煤层气水平井分段压裂裂缝参数优化设计

运用水平井分段压裂开采煤层气是单井增产的最新手段之一,其中人工裂缝参数设计是影响煤层气水平井压裂后投产效果的重要因素。通过数值模拟研究了沁水拗陷东翼中段区块压裂后单一指标变化下不同裂缝条数、裂缝长度、裂缝间距及导流能力对煤层气水平井产能的影响,采用正交试验法定量研究不同裂缝参数值对压裂水平井产能影响的主次顺序和显著程度,进而确定出研究区内煤层气水平井最佳的压裂裂缝参数组合,为目前处于起步阶段的煤层气水平井压裂优化设计提供参考。研究结果表明,煤层气水平井压裂裂缝条数保持2~3条,裂缝长度130~160 m,裂缝间距400~600 m,导流能力15~25 um2·cm,压裂效果和经济效益最理想。     

页岩气水平井分段压裂优化设计新方法

针对页岩气水平井分段压裂形成的复杂性裂缝量化表征困难、压裂优化设计方法不成熟的问题,对已有裂缝复杂性指数表征方法做了进一步深化,考虑各分支裂缝沿主水力裂缝方向的分布密度及其相互间渗流干扰波及面积,提出了新的裂缝复杂性指数表达式,使其不仅仅是一个范围,而是一个具体数值。围绕最大限度提高裂缝复杂性指数的压裂优化设计目标,从配套施工参数的优化与控制、最终预期产量的预测等方面入手,给出了针对水平层理缝/纹理缝发育储层、高角度天然裂缝发育储层的压裂优化设计方法及流程,并提出了天然裂缝分布密度及延伸缝长的定量描述方法。该压裂优化设计新方法在涪陵焦石坝某井进行了试验,其无阻流量比邻井约高26%,证明该新方法能有效提高页岩气水平井分段压裂的效果,对页岩气的经济有效开发具有重要意义。     

页岩气藏水平井分段多簇压裂复杂裂缝产量模拟

现有页岩储层压裂水平井产能预测模型均采用与实际不符的平面裂缝假设,压后产能预测不准确。针对页岩储层压裂裂缝非对称非平面的实际复杂形态,基于流体扩散理论和压降叠加原理,建立了气藏渗流和裂缝渗流模型,采用空间离散建立了产量计算模型,通过数值分析方法求解,对页岩气藏水平井分段多簇压裂复杂裂缝产量进行了模拟。结果表明：真实非平面复杂裂缝产量远高于理想平面裂缝产量;天然裂缝对非平面裂缝形态和产量具有重要影响;三簇同时延伸形成的裂缝,中间缝产量比外侧缝产量低,产量差距在生产初期较大,随着时间增加,差距减小。外侧裂缝对导流能力比中间缝敏感;随着裂缝导流能力的增加,产量增加,但并非线性关系,增加的幅度逐渐减小。     

页岩气水平井压裂中地层滑移数值模拟研究

为了解页岩气水平井在压裂过程中地层滑移导致套管变形的机理,结合套损井的现场资料,在岩石力学试验的基础上,利用COMSOL数值模拟软件对页岩气水平井在水力压裂过程中地层沿裂缝的滑移变形进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着缝内流体压力的增高,裂缝面的滑移量增大,当缝内流体压力达到50 MPa时,裂缝面的滑移量可达到厘米级;当存在多条裂缝时,单一裂缝内流体压力的改变会导致邻近裂缝应力场和滑移量的改变,当缝内流体压力达到80MPa时,对邻近裂缝可产生比较明显的影响;裂缝与裂缝之间的夹角越接近45°,两者之间的影响越明显,且随着裂缝之间距离的增加,相互之间的影响越小,当距离达到80 m时,两者之间基本无影响。研究成果对认识页岩气井剪切型套管变形及对如何预防套管损坏具有一定的理论指导意义。     

致密砂岩储层水平井水力压裂裂缝参数影响因素数值模拟

在大规模压裂开发过程中,水力压裂裂缝扩展形态及空间展布是致密砂岩储层改造效果定量描述和评价的难点。为了研究水平井水力压裂裂缝扩展形态及空间展布规律,通过落实岩石力学参数,建立油藏地质、岩石力学及地应力模型,利用kinetix水力压裂模拟模块,模拟泊松比、弹性模量、水平应力差、加砂量、压裂液排量以及压裂液总量等参数对复杂缝网形成规律的影响,分析了裂缝起裂和扩展的规律。结果表明：随着泊松比、弹性模量、加液量的增加,裂缝缝长呈减小的趋势,加砂量、主次应力差对裂缝缝长影响较弱;裂缝导流能力随泊松比、单段加液量、加砂量、压裂液排量的增加而增大,主次应力差在6 MPa左右时,裂缝导流能力最高,弹性模量对水力裂缝的导流能力影响相对较小;主次应力差较小时,裂缝展布方向与主应力方向夹角较大;主次应力差较大时,裂缝沿主应力方向延伸。研究结果可为致密油藏储层水平井大规模压裂参数优化和压后定量评价提供技术支撑。     

压裂水平井水平段长度及裂缝参数优化

渤海低渗透油藏储量规模较大,暂未有效动用,压裂水平井是未来渤海低渗透油田实现增产的主要手段,亟待开展技术攻关.压裂水平井渗流机理复杂,裂缝间相互干扰,通过分析储层渗流过程,基于复位势理论和势叠加原理,推导了压裂水平井多条裂缝相互干扰的产能预测模型,并给出了求解方法,在此基础上,开展了渤海目标低渗油田水平井水平段长度及裂...     

压裂水平井直井联合开发裂缝参数优化

根据大庆低渗透薄互层压裂水平井直井联合开发的实际情况,采用新的势能理论,推导了多种井组条件下人工裂缝参数计算公式,编制了相应的程序,进行了低渗透薄互层压裂水平井直井联合开发时压裂裂缝参数的优化;计算中考虑了人工裂缝的分布、裂缝数量、裂缝长度、裂缝方位的影响,还考虑了非达西渗流的影响.现场应用表明,由计算得出的方案为压裂水平井设计提供了有效的指导作用,在大庆低渗透薄互层压裂水平井直井联合开发试验中取得了较好的效果.     

常压页岩气水平井压后排采控制参数优化

为了精细描述页岩气水平井较长的排采周期,基于商业模拟器Eclipse的双孔双渗模型,将压裂过程等效为注水过程,并进行地层压力场及饱和度场的初始化,以消除常规压裂井数值模拟忽略压裂施工对排采影响的局限性。基于渝东南某常压页岩气数据,建立了多段压裂水平井压后排采模型,并优化了排采参数。结果表明:压后立即采取返排措施,排采压差为12 MPa以上,初期日排液量不小于50 m3,压裂液同步彻底破胶,常压页岩气水平井排采效果较好。以此为基础,指导该区2口水平井的压后排采,取得了较好的效果。     

低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化研究与应用

压裂井的裂缝参数是决定压裂效果好坏的关键因素.文中针对低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化问题,建立了气藏模型和裂缝模型,并依据该模型编制了裂缝参数优化设计软件,通过对现场实例进行了模拟优化计算,研究了裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝导流能力,以及裂缝与水平井筒的夹角对压裂水平井产能的影响.利用正交试验优选的主要裂缝参数为：裂缝间距100m,裂缝条数5,缝长比0.8,裂缝导流能力10 μm2· cm.按照优化的裂缝参数压裂施工后,平均单井产气量由裂缝参数优化前的7.48×104 m3/d上升到15.32×104 m3/d,增产效果显著.     

页岩气水平井大型压裂设备配套及应用

为满足页岩气水平井分段大型压裂施工的需要,根据施工井的具体情况对主要压裂设备（压裂机组）进行了优化配置,并配套了压裂液混配设备、低压供液系统、立式砂罐等辅助压裂设备,满足了勘探阶段页岩气水平井大型压裂大排量、大液量、大砂量、使用多种液体和多种粒径支撑剂、施工时间长的工艺要求。涪页HF-1井、彭页HF-1井、延页平1井等3口页岩气水平井的成功压裂作业,为页岩气水平井大型压裂施工设备配套及应用积累了经验,增强了页岩气水平井大型压裂施工服务的能力。对今后页岩气 “井工厂”模式的开发,目前的压裂设备配套与压裂工艺对设备的需求还有一定的距离,需要加以完善。