APPLICATION OF WENG'S MODEL IN THE PRODUCTIVITY PREDICTION OF THE GAS WELLS IN SHALE ROCK

产量预测是页岩气井开采过程中必不可少的环节.为了评价页岩气井的生产能力,预测页岩气井高峰产量、开采年限、最终采收率、可采储量以及产量递减,根据翁氏模型理论基础,结合多元线性回归系数求解法,对实际页岩气生产井进行产能预测,分析页岩气井产量变化规律.结果表明,翁氏模型预测法的预测数据与实际生产数据相关性较好,所得的平均误差率为11.88％,具有较好的可靠性.利用翁氏模型对页岩气井产能进行预测是一种比较实用的方法,为页岩气井的开采提供理论指导,也对深入了解页岩气藏的开发动态和提高采收率具有一定意义.     

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。     

拟合函数—神经网络协同的页岩气井产能预测模型

气井产能预测是气田开发的一项重要任务。而页岩气生产受地质和生产中诸多因素影响,非线性特征强,传统基于机理的产能预测方法难以综合且准确表征多维度和多结构类型的产能影响因素,难以快速求解页岩气压裂后生产动态。针对这一问题,基于LSTM和DNN神经网络,本文提出了一种新型的拟合函数—神经网络协同的页岩气井动态产能预测模型。首先,通过数据维度重组,将目标井前期的产量、压力等时序参数与用液强度、加砂强度、总含气量、脆性矿物含量等静态产能控制参数混合构建数据集,以实现目标井后期生产曲线的预测。其次,基于现场真实日产气量数据,利用Arps产能曲线拟合模型对同区块的邻井产能数据进行特征筛选,以间接加入含产能递减规律的弱物理约束;基于实际工况下单日生产时间与产量的强相关性,于神经网络模型内部加入强物理约束,进而提高本文模型的产能时间序列预测精度和局部稳定性。基于本文模型,对我国某页岩气区块进行未来产能曲线预测,并对预测结果进行k折交叉验证。其中,分别讨论了神经网络模型参数、产能控制参数和时间步长等因素对于模型精度的影响。结果显示,本文模型具有较高的准确率。在邻井生产数据样本较少情况下,该模型仍可以通过用...     

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%。     

非对称裂缝垂直压裂井稳态产能计算模型

为了增加单井产量和提高油田开发效益,水力压裂技术在油田开发中广泛应用.但是目前的垂直压裂井产能计算模型几乎都是基于裂缝关于井筒对称分布的假设,鲜有研究非对称裂缝垂直压裂井的产能模型.因此,针对压裂后非对称裂缝特征,考虑了无限导流和有限导流两种情况,提出非对称裂缝垂直压裂井的产能计算模型,同时分析了裂缝的非对称性对垂直压裂井产能的影响.研究表明:无限导流垂直压裂井的产能与裂缝非对称性没有关系,但是裂缝非对称性对有限导流垂直压裂井的产能影响较大;在同等条件下,非对称裂缝有限导流垂直压裂井的产能相对于对称裂缝有限导流垂直压裂井的产能偏低,并且随着裂缝总长度增加或裂缝非对称系数增大,产能偏低得越严重.     

页岩气体积压裂数值模拟研究

为建立合理的页岩气体积压裂水平井产能模拟模型,同时研究压裂裂缝参数及地层性质对压裂井产能的影响,通过油藏数值模拟的方法,以某口页岩气井基本参数为基础,利用椭球体状的线网模型模拟复杂的裂缝网络,并利用不可流动油中的溶解气模拟页岩中的吸附气,建立页岩气体积压裂水平井的产能预测模型。在建立模型的基础上分析页岩气体积压裂水平井储层改造体积、网状裂缝导流能力、改造体积的复杂程度等参数对产能的影响,并研究了地层渗透率非均质性等对改造井的影响。结果表明,所建模型能高效模拟实际页岩气体积压裂水平井产能。研究显示改造体积越大,裂缝的导流能力越强,主、次裂缝的间距越小,页岩气体积压裂水平井的产能越高。地层渗透率各向异性对气井产能的影响较小。所建模型对页岩气体积压裂开发效果的预测有积极意义。     

涪陵页岩气田分段压裂水平井非稳态产能评价方法

为了摸清页岩气井生产动态特征,明确气井真实产能,对页岩气分段压裂水平井产能评价方法进行研究。基于基质线性流理论,推导出页岩气分段压裂水平井非稳态线性流产能方程,建立了在直角坐标系中页岩气分段压裂水平井非稳态产能评价图版,提出了页岩气井产能系数。经涪陵页岩气田现场生产数据验证,涪陵气田页岩气分段压裂水平井长期处于非稳态线性流阶段,单井产能系数与生产压力保持水平呈良好正相关关系,与非常规产量预测软件预测可采储量呈良好的正相关线性关系。结果表明,页岩气井产能系数是评价页岩气分段压裂水平井处于非稳态条件下生产能力的有效指标,通过求取页岩气井产能系数可以预测可采储量。建议对页岩气分段压裂水平井连续监测井底流压3-6个月,获取可靠的页岩气井产能系数后对产能进行评价。     

深层页岩气井气水两相产能预测

气水两相流动对深层页岩气井产能具有重要影响，研究气水两相生产动态对于评估增产效果具有重要意义。考虑压裂液侵入区域(水侵层)和裂缝的气水两相流动，建立了深层页岩气多段压裂水平井的产能预测模型，并结合物质平衡方程，采用逐次迭代方法获得模型的半解析解。利用商业数值模拟器和矿场生产数据验证了模型的可靠性与实用性，并分析了水侵层敏感性参数(水侵层宽度、含水饱和度和渗透率)对产能的影响。研究结果表明：所建立模型能够合理预测深层页岩气井产能；水侵层宽度及含水饱和度越高，页岩气产量越低，但水侵层渗透率越高，页岩气产量越高，水侵层对页岩气产能的影响是多个参数协同作用的结果；水侵层宽度对页岩气20年累积产气量及产水时间影响最大，而对初期产气量影响最大的是水侵层含水饱和度。新模型为深层页岩气井产能预测精度的提高提供了理论基础和科学依据。     

考虑解吸扩散的页岩气藏气水两相压裂数值模拟

水力压裂是实现页岩储层有效开发的重要技术手段,而准确预测页岩气藏压裂井产量是保证页岩气高效开发的基础。以油气藏数值模拟和数值计算方法为工具,在考虑页岩基质块解吸扩散和窜流条件下,建立了页岩气藏气水两相压裂渗流数学模型,推导了数值计算模型,并研制了页岩气藏压裂产能模拟器,定量分析了裂缝参数、物性参数和解吸扩散参数对页岩气压裂井产量的影响。研究表明：水力压裂能有效提高单井产量,是页岩气藏高效开发的有效措施;压裂裂缝导流能力和天然裂缝渗透率是页岩气开采的主控因素,日产气量和日产水量随压裂裂缝导流能力和天然裂缝渗透率增加而增加;基质渗透率和扩散系数对产量的影响相对较小。     

页岩气藏加密井压裂时机优化——以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例

加密井的压裂时机直接影响着页岩气藏最终的开发效果。为了有效地指导页岩气藏加密井部署与压裂施工,基于离散裂缝网络模型、有限差分模型及有限元模型,提出了一套页岩气藏加密井压裂时机优化方法 :根据页岩气田开发现状及井网加密需求,系统考虑储层非均质性和天然裂缝发育特征,建立渗流—地质力学耦合条件下四维地应力演化及复杂裂缝扩展的多物理场模型,进而模拟加密井水力裂缝扩展形态、加密井及井组开发效果,最终优选出加密井最佳的压裂时机。以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例,利用该优化方法研究了加密井压裂时机和施工参数对其复杂裂缝扩展形态、单井及井组产能的影响规律。结论认为:①该优化方法能够有效模拟老井生产过程中储层物性及力学状态变化,预测压后产量变化,优选加密井压裂参数及压裂时机;②当加密井射孔簇间距减小、每簇施工液量增大时,水力压裂改造体积、裂缝密度增大,压裂后产量提高,但射孔簇间距过小、每簇施工液量过大时,则有可能会导致分支裂缝串通和重叠,降低压裂液效率、影响压裂后产能;③压裂时机越晚,加密井井筒附近分支裂缝越密集,但改造体积越小、初期产量越低;④当目标井组生产36个月进行加密井压裂时,井组累计页岩气产量最高、开发效果最优。     

基于低速非线性渗流新模型的垂直压裂井产能计算

低渗透储层往往通过水力压裂提高单井产能,垂直压裂井产能的评价对低渗透油田开发尤为重要。基于低速非线性渗流新模型,建立了低渗透无限导流能力和有限导流能力垂直压裂井产能公式,并与基于达西模型和拟启动压力梯度模型的垂直压裂井产能模型进行了对比分析。结果表明:3个模型所预测的产能仅在驱替压差非常小时有区别,其中达西模型预测的产能最高,低速非线性渗流新模型次之,拟启动压力梯度模型最小;随着驱替压力的增大,3个模型预测的产能几乎一样。为了便于工程应用,用等效直井产能表示有限导流能力裂缝的产能,结果表明,等效直井井径随无因次裂缝导流能力的增大而增大,随无因次泄油半径的增大而减小。     

基于改进三线性流模型的多级压裂页岩气井产能影响因素分析

页岩气多级压裂形成的复杂裂缝网络会改变其原有的气体渗流模式,形成多个独有的流动阶段。因此,常规的产能模型不能有效模拟其压力、流量变化规律。为了增加页岩气产能模拟精度和对压裂施工优化做出指导,在耦合三线性渗流和球形双重介质渗流模型的基础上,考虑解吸和滑脱等机理,建立了改进的三线性流产能预测模型,并进行了解析求解和数值反演。计算结果表明,页岩气的解吸对提高单井产能,延长稳产期具有重要意义;储层中的微裂缝能够通过控制气体在基质与人工裂缝之间的窜流最终影响页岩气井产能;人工裂缝导流能力对页岩气井产能的影响覆盖了整个生产周期的中前段,然而随着人工裂缝导流能力的增加,产能的增长幅度变缓,证明了页岩气藏不需追求高导流能力裂缝的理论,缝间距主要影响线性流时间的长短;汇聚效应在投产初期对产能具有不可忽视的影响。研究结果对于深化页岩气井生产动态认识和提高页岩气藏开发效率具有重要意义。     

页岩气无限导流压裂井压力动态分析

我国页岩气可采资源量巨大,但页岩气藏大多数井的自然产能很低或无自然产能,开发过程中要实施储层压裂改造才具备生产能力。为此,在常规气藏压裂研究的基础上,针对页岩气产出过程中的降压、解析、扩散、渗流等特点,从页岩气渗流机理入手,以点源函数方法为基础,应用菲克拟稳态扩散模型,研究了页岩气在基质和裂缝中的单相流动,建立了页岩气藏无限导流压裂井评价模型,讨论了吸附系数、裂缝储容系数和窜流系数等参数对压力动态的影响,分析了页岩气藏压裂井动态特征及部分参数估计方法,解决了无法确定页岩气藏动态参数的难题,首次绘制了页岩气藏压裂井典型曲线。研究成果可为页岩气藏的合理高效开发提供技术支持。     

页岩气藏压裂水平井产能及其影响因素

为研究页岩气藏产能及其影响因素,基于页岩气的特征、聚集规律、吸附解吸特性,利用Fick扩散法建立解吸气稳态扩散速率表达式,并在Genliang Guo矩形裂缝性水平井模型的基础上,建立页岩气藏压裂水平井稳态产能模型;此外,通过考虑裂缝与气体解吸的相互作用,将页岩储层气体渗流分为裂缝两边及裂缝两端的流动,并建立新的页岩气藏压裂水平井产能模型。对比2种模型计算结果,并结合现场数据分析结果表明:稳态产能模型误差更小,计算结果更为准确;裂缝、水平井长度和半径、孔隙度、C_m-C(p)差对产能有影响,裂缝越多,缝间干扰越严重,产能增量越少;水平井长度对极限产能的影响小于水平井半径; C_m-C(p)差及孔隙度增大时,产能随之增加。产能影响因素的分析可以更准确地优选水力压裂参数,对优化页岩气藏开发模式具有现实指导意义。     

PRODUCTIVITY PREDICTION OF OVERALL HYDRAULIC FRACTURING CONSIDERING THE INFLUENCES OF BOREHOLE DEVIATION

随着定向井、丛式井和大斜度井的钻探数量逐渐增多,整体压裂产能预测模型已不适应现场实际情况,有必要研究井斜对整体压裂产能预测的影响.考虑油水两相条件下,采用等效直井方法,建立考虑井斜影响的规则井网整体压裂产能预测数学模型,并且井斜角不超过45°.该模型可以分析规则井网整体压裂中的井斜对拟表皮系数和产能的影响.对规则井网的整体压裂设计进行优化模拟,模拟结果表明,在低渗透油藏中,油层厚度一定,随着井斜角度的增加,拟表皮系数逐渐降低,整体压裂后日产量逐渐增大；井斜角越大,拟表皮系数越小,油层厚度等的变化对整体压裂后产能影响也越大.井斜对低渗透油层压裂井有显著影响,压裂设计应给予充分认识.     

低渗透致密气藏压裂水平井不稳定产能研究

产能评价技术是压裂水平井的关键技术,而对于低渗致密气藏压裂水平井,其渗流机理较为复杂,常规产能监测方法难以描述压裂水平井开发早期产量、压力递减情况,无法客观地预测气井的生产动态.为了对低渗致密气藏压裂水平井产能进行准确评价,从渗流机理出发,并通过将压裂水平井地层渗流数学模型、井筒流动模型、井口节流模型相结合,建立了压裂水平井产量预测模型,采用不稳定产能评价方法,利用生产数据,实现低渗致密气藏压裂水平井产能预测.实例应用表明,常规直井压裂模型计算结果与实际生产数据明显偏差较大,压裂水平井不稳定产能评价方法计算结果更为合理,该方法可用于低渗致密气藏压裂水平井产能评价及其它生产参数的计算.     

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。     

压裂充填井产能预测的分析方法

在压裂充填井表皮因子的组成基础上,提出了压裂充填井产能预测的拟表皮系数分析方法,该方法考虑了裂缝伤害、环空砾石和射孔砾石充填对井产能的影响。运用新模型进行了实例计算和分析,结果表明该模型可满足工程需要。瓶颈裂缝可引起井产能急剧下降,压裂液滤失也对井动态有一定的负面影响。     

页岩气藏加密井压裂时机优化——以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例

加密井的压裂时机直接影响着页岩气藏最终的开发效果。为了有效地指导页岩气藏加密井部署与压裂施工,基于离散裂缝网络模型、有限差分模型及有限元模型,提出了一套页岩气藏加密井压裂时机优化方法：根据页岩气田开发现状及井网加密需求,系统考虑储层非均质性和天然裂缝发育特征,建立渗流—地质力学耦合条件下四维地应力演化及复杂裂缝扩展的多物理场模型,进而模拟加密井水力裂缝扩展形态、加密井及井组开发效果,最终优选出加密井最佳的压裂时机。以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例,利用该优化方法研究了加密井压裂时机和施工参数对其复杂裂缝扩展形态、单井及井组产能的影响规律。结论认为：①该优化方法能够有效模拟老井生产过程中储层物性及力学状态变化,预测压后产量变化,优选加密井压裂参数及压裂时机;②当加密井射孔簇间距减小、每簇施工液量增大时,水力压裂改造体积、裂缝密度增大,压裂后产量提高,但射孔簇间距过小、每簇施工液量过大时,则有可能会导致分支裂缝串通和重叠,降低压裂液效率、影响压裂后产能;③压裂时机越晚,加密井井筒附近分支裂缝越密集,但改造体积越小、初期产量越低;④当目标井组生产36个月进行加密井压裂时,井组累计页岩气产量最高、开发效果最优。     

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。