页岩气藏水平井拟稳态产能研究及影响因素分析

页岩气是赋存于富有基质泥页岩及夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气。页岩气储量巨大,开发前景被业内广为看好,但其低孔低渗特性使得开发难度高于常规气藏。水平井分段压裂技术开发页岩气已成为世界趋势,但由于页岩气在页岩基质和人工裂缝中呈赋存状态,且独有的渗流特性,压裂在储层内部形成的复杂裂缝网络,使其产能分析较为复杂。以常规压裂机理为基础,利用水平井特定生产指数,考虑页岩气朗格缪尔解吸附作用,建立水平井体积压裂拟稳态产能模型,完整推导了拟稳态流下页岩水平井裂缝产能公式,并对影响产能的因素作出具体分析。对于我国页岩气开发中的适应性问题及页岩压裂特点的裂缝扩展和产能预测具有重要的理论指导意义。     

湘鄂两区页岩气勘探前景

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集.从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果.在目前的经济技术条件下,页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标.美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情,已成为全球油气资源勘探开发的新亮点,正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破.     

复杂条件下页岩气藏生产特征及规律

从页岩气藏的储层特征、生产机理及压裂施工后气井的产能特征着手,首先分析了页岩储层多孔介质的4个组成部分,确定了有机质孔隙是页岩气主要的储集体,有机质含量及孔隙发育特征直接影响页岩气藏的储量和产量;对页岩气藏的吸附、解析、扩散等渗流机理进行了细致分析,推算游离气与吸附气量,并用压力变化关系曲线解释含气量关系;在产能特征方面运用实例分析了页岩一气井产能,确定了单井初期产量高、后期递减迅速和生产周期长等特征,证实了水力裂缝是页岩气藏最主要的气体渗流通道,水力裂缝的形态最终决定气井的产能。研究结果从多方面总结了页岩气藏复杂的生产机理及特征规律,为提高页岩气井产能、规模化开发页岩气藏提供了理论支撑。     

页岩气成藏的四性特征及对下扬子地区页岩气勘探的启示

页岩气藏是连续型天然气藏,是生储盖为一体的封闭天然气系统,其成藏具有生气的唯一性、储气的多样性、富气的变化性和供气的改造性。生气的唯一性是指页岩气藏的烃源岩来源为富有机质页岩,且唯一来源于成熟的有机质生烃作用;而储气的多样性则揭示了页岩气藏中天然气的主要赋存形态:游离态和吸附态,两种状态的天然气含量变化较大,天然气分子主要富集在有机质的微孔隙、微裂缝及页岩的孔隙、裂缝内;富气的变化性是指多种地质指标,即"五度"指标影响页岩气藏的形成,"五度"包括深度、厚度、有机质丰度、热演化程度和脆性度,合适的"五度"指标才能形成商业开采的页岩气藏;供气的改造性凸显了页岩储层的最大特点,纳米级孔隙的非达西流渗流定律,该特点影响单井产量,造成产量低、递减慢、生产周期长,只有经过后期压裂改造才能获得工业气流。以上页岩气藏的四性变化为指导下扬子地区下寒武统黄柏岭组页岩气勘探提供主要技术依据,结合区域地质、地化特征,认为下扬子东南缘、东北部地区下寒武统黄柏岭组最有利于页岩气藏形成,并可进行必要的商业开采。     

考虑滑脱效应的页岩气压裂水平井产能评价理论模型

水平井多级压裂和储层低孔低渗特性使页岩气呈现长期的瞬态线性流,吸附气的解吸和纳米级基质孔隙中气体的滑脱效应使页岩气藏的产气规律不同于常规气藏.基于瞬态线性流和吸附气解吸的特点,考虑基质孔隙中气体的滑脱效应,建立并求解页岩气多级压裂水平井产能评价模型.在此基础上,通过数值反演和计算机编程绘制页岩气多级压裂水平井产量典型曲线,总结出页岩气多级压裂水平井包含裂缝线性流、双线性流、基质线性流和边界效应4个流动阶段.参数敏感性分析发现储容比、窜流系数、气藏尺寸对典型曲线的影响较大.通过分析滑脱效应对产能的影响,得到滑脱效应考虑与否的判定图版,对页岩气产能模型的选择具有指导意义.     

沁水盆地含煤地层天然气统筹勘探方法及有利区预测

中国含煤地层分布广泛、厚度大,其中的煤岩、页岩、暗色泥岩和暗色灰岩等具有"多阶连续生气"的特点,气源供给充足,因而含煤地层天然气资源潜力巨大。不同相态天然气赋存机理各异且相互之间存在"动态转化",源内体系主要是吸附气和部分游离气,可以形成煤层气藏和页岩气藏;源内游离气经历初次运移,以源外游离气、溶解气、输导体吸附气形式存在,主要形成常规圈闭气藏、致密气藏和水溶气藏。因此,含煤地层天然气具有"多源多相、动态转化"的特点,形成了多种类型气藏共生的独特现象。通过建立含煤地层多类型气藏的共生组合模式,分析了不同类型气藏的成因机制及分布规律,提出了沁水盆地含煤地层天然气统筹勘探方法,针对不同类型气藏及其组合模式,通盘筹划、优化程序、协同部署,实现多类型气藏快速高效勘探。沁水盆地多类型共生气藏形成了7种勘探目标:包括"四气"共生组合1种(即煤层气+致密砂岩气+页岩气+常规圈闭气)、"三气"共生组合2种(即煤层气+致密砂岩气+页岩气和煤层气+致密砂岩气+常规气)、"两气"共生组合1种(即页岩气+常规气)和独立气藏类型3种(即煤层气、页岩气、常规气分别独立成藏),明确了沁水盆地不同组合类型气藏的有利分布区,并提出了气藏共生组合适用的统筹勘探思路与方法。     

页岩气“三元”成藏模式初探

页岩气藏本质上是游离气和吸附气处于动态平衡状态下以泥页岩为储集层的特殊类型的天然气藏.页岩层缝洞孔隙中的游离气在保存条件不佳的情况下容易散失,游离气和吸附气的动态平衡决定了吸附气也会转变成游离气而散失掉.多年的页岩气勘探实践证明,并不是具有巨厚的暗色泥岩层就会形成页岩气藏,页岩气成藏需要3个必要的成藏要素,即气源层、储集层和保护层.三者的有机组合共同组成页岩气的“三元”成藏模式.中国页岩气尚处于初期勘探阶段,存在许多待突破的难题.随着科学技术的进步,中国页岩气的勘探和开发一定会在不断探索中取得更大的成绩.     

页岩气压裂水平井开发效果的数值模拟

页岩气藏低孔、特低渗、吸附气含量比例高、人工压裂裂缝网络复杂等诸多不同于常规气藏的特点,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏在渗流机制及产能动态分析方法上存在很大差异。数值模拟作为产能动态分析方法之一,可以有效地模拟页岩气藏独特的属性参数及复杂的渗流特征。综合考虑页岩气吸附解吸、扩散及渗流,应用油藏数值模拟方法,建立了页岩气双重介质压裂水平井模型,分析了吸附气、天然裂缝、人工裂缝参数等对页岩气井动用范围、动用形状及生产动态的影响。结果表明,页岩气藏水力压裂裂缝和天然裂缝复杂的裂缝网络系统对页岩气井的动用形状有着重要影响,人工裂缝展布形态、人工裂缝参数(裂缝半长和导流能力)对页岩气藏的开发效果具有较大影响。     

页岩气的形成与开发

以自给系统为特征的页岩气藏的勘探开发在北美获得了巨大成功,拓宽了天然气勘探的空间。页岩气形成的成熟度较宽,在页岩演化的各个阶段均发现了页岩气藏,处于高演化阶段的页岩成藏的规模更大。页岩中有机碳含量、有机质类型、矿物组成、孔隙含水量、可诱导的裂缝发育程度等均与页岩气的产能密切相关。Barnett页岩气的生产历史表明,页岩气地质储量评价方法的进步、针对页岩储层的有效压裂方式和水平井钻井技术的应用在页岩气的有效开发中起着关键作用。     

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。