页岩气分段压裂水平井渗流机理及试井分析

分段压裂水平井在国内的应用愈来愈广泛,但对其渗流机理及渗流特征的认识还不够明确,由于页岩气井特殊的生产方式,对其试井分析的研究基本上还处于空白状态。为此,首先研究了水平井分段压裂产生的裂缝形态,进而系统分析了分段压裂水平井在开发过程中的主要渗流特征及其在双对数曲线上的特征表现,考虑页岩储层的特殊性,给出了页岩气井生命期内通常表现出的渗流形态;结合中国第一口页岩气分段压裂水平井--W201 H1井的压力恢复测试数据,分析了该井在压力恢复双对数图上表现出的渗流特征,明确了该井在测试期表现出的径向流应属早期径向流,并验证了该井在未来1年内的生产均处于复合线性流阶段;通过前后3次压力恢复试井曲线的对比分析,指出要展现页岩气分段压裂水平井完整的渗流流态及其演化过程,获取准确的储层与裂缝参数,需要较长的关井时间,确保压力计尽量靠近水平段位置,并选择合适的关井点以最大限度地降低井储和井筒积液的影响。     

长宁国家级页岩气示范区地质工程一体化最优化关键要素实践与认识

长宁国家级页岩气示范区的建设和上产历程,从早期以工程探索和实践为主,到第三阶段依托主体技术、全面推进地质工程一体化,在中国页岩气开发探索中具有很强的代表性。围绕"单井提产、整体增效"的核心要求,需要充分运用各种地质工程数据,系统性地研究水平井箱体、压裂改造、生产制度和开发技术政策这四大最优化关键要素,不断提升从单井到全气田的产量、最终可采储量(EUR)和经济指标。基于地质工程一体化研究形成的三维共享地学模型,运用多学科多参数数据分析、应力敏感页岩多场耦合模拟(包括地质力学、水力压裂缝网建模和气藏数值模拟),以及全气田数值模拟等技术和方法,系统分析和评价工程实施效果,通过在目前主体技术条件下的多方案对比,确定了最优化箱体位置和优化的生产制度,明确了压裂参数及工艺、井距参数及布井的进一步优化方向。为了实现整体优化,提出地质工程一体化需从以单井为主的钻井、完井压裂和生产工程,拓展到全气田开发工程。为此,在国内外首次开展了考虑应力敏感性的页岩气全气田数值模拟研究。     

中国页岩气开发理论与技术研究进展

中国的页岩气田属于非常规气藏,采用体积压裂工程技术才可以实现有效开采。不过,页岩储层与一般储层的性质不同,纳米级孔隙大量分布,其孔隙和渗透率十分微小,同时还分布有微裂缝,气体在其中的流动具有解吸、扩散、滑脱和渗流等多种微观机理,并且呈现出基质?微裂缝?人工裂缝的跨尺度多流态流动。常规的油气开发理论与技术并不适用于页岩气藏,因此需要有针对性的研究,并建立页岩气开发的理论与技术,才能实现我国页岩气藏的高效地开发。从页岩气流动的基本规律出发,总结了页岩气流动的多流态?多尺度?多场耦合输运机理和渗流规律,归纳了考虑解吸?扩散?滑移?渗流的多尺度非线性渗流统一方程,给出了多尺度全流态图版。通过页岩气多级压裂水平井多区耦合非线性渗流理论、多场耦合非线性渗流理论,形成页岩气藏流场区域储量动用与开发动态变化规律,针对我国页岩气特点构建了页岩气产量递减模型。基于上述理论提出了开发设计方法,提出了我国储层分级评价及优选目标评价方法,并且建立了适合我国储层的分级评价及优选目标方法与指标,对中国页岩气压裂开发工艺适应性技术进展进行了归纳总结。在此基础上,对未来页岩气高效开发理论的发展方向进行了展望,以期对我国页岩气理论和技术研究提供指导。      

深层页岩干酪根纳米孔隙中甲烷微观赋存特征

深层页岩储层甲烷高温高压条件下的赋存特征是准确评估页岩气储量的关键。首先,基于深层页岩龙马溪组干酪根分子结构单元,构建干酪根不同形状和孔径的纳米孔隙分子模型;然后,采用巨正则蒙特卡洛和分子动力学耦合方法,开展甲烷赋存模拟,分析压力、温度、孔径和孔隙形状对甲烷赋存量的影响规律;最后,研究甲烷微观赋存机理,分析甲烷微观分布特征、甲烷–壁面微观作用特征以及甲烷优先吸附位。研究表明：在深层高压条件下,甲烷过剩吸附量和溶解量受温度影响较小;随温度升高,甲烷绝对吸着量和游离气体量减少;干酪根介孔孔径对甲烷吸附气和溶解气量基本无影响,孔径引起的总气体量变化主要由游离气贡献;与圆管孔相比,狭缝孔中甲烷总气体量更大,但过剩吸附量较少;甲烷分子优先吸附于干酪根结构上的噻吩位点。研究结果为深层页岩气储量评估提供了理论依据。     

改进的模糊神经网络优选压裂井

影响压裂选井因素多,影响因素本身具有模糊性,且压裂效果与各影响参数之间大多呈复杂的非线性关系,这种关系难以用传统的数学表达式来描述,各因素对压裂效果的影响程度不同,某些因素之间存在交叉影响现象。传统的选井方法依据经验,具有一定的主观性,盲目性。运用人工神经网络方法可以很好地解决这类高度复杂的非线性问题。但是,普通的神经网络计算速度慢,难以收敛。本文运用改进的模糊神经网络,权重实现自动调整,运用遗传算法搜索出最优的压裂施工参数,提高了计算速度,并且可以保证收敛,同时,采用了模糊专家系统,结合了现场专家多年在特定油田的工作经验,保证计算结果符合现场实际。该方法计算结果正确,符合现场施工实际;计算简单、方便,具有一定的现场实用价值。     

四川盆地长宁区块页岩气水平井地质目标关键技术参数优化

近年来,针对四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组在页岩气地质评价、工程试验和开发优化研究等方面均取得了较大的进展,初步掌握了页岩气开采主体技术,并在焦石坝、长宁、威远等区块实现了规模建产。为了给类似页岩气水平井的开发设计提供技术参考,以长宁区块五峰组—龙马溪组页岩气井为研究对象,采取地质与工程相结合、动态与静态相结合、统计分析与模拟预测相结合的技术手段,量化页岩气井产能主控因素,建立页岩气井产量预测模型,优化该区块页岩气水平井巷道方位、巷道位置、巷道间距、水平段长度以及气井生产指标等地质目标关键技术参数。结论认为:(1)水平段方位与最大主应力和裂缝发育方向之间的夹角最大、水平井巷道位于最优质页岩内、水平段钻揭Ⅰ类储层长度超过1 000 m,是页岩气井获得高产的基础;(2)水平井的井筒完整、优选低黏滑溜水+陶粒压裂工艺造复杂缝是页岩气井获得高产的保障。依据该研究成果形成了长宁区块页岩气开发的技术政策,指导了该区块页岩气的开发建产,也为类似区块页岩气水平井的开发设计提供了借鉴。     

考虑树状次生裂缝的页岩气藏试井分析模型及其应用

如何在试井分析模型中考虑体积压裂次生裂缝的分布特征,成为了制约其解释精度的重要技术难题。现有常规渗流理论一般不考虑页岩气藏的多重运移机制及次生裂缝的形态特征,为了有效诊断次生裂缝的复杂程度,文章考虑裂缝具有树状分支特征,耦合吸附、扩散等多重运移机制,建立了页岩气藏压裂水平井流动数学模型。通过点源函数、局部坐标变换、Laplace变换、Duhamel原理和Stehfest数值反演等方法对模型进行半解析求解并进行典型试井曲线绘制和流动阶段划分。提出利用拟压力导数的斜率曲线对次生裂缝发育情况进行诊断的方法,并分析了树状分支裂缝的流量分布特征,最后对一口实际页岩气井进行了解释分析应用。结果表明：通过裂缝干扰段的斜率特征能有效诊断次生裂缝的发育程度,其斜率值在裂缝干扰流动段的值越大、曲线上翘越高则次生裂缝越发育。该研究对于指导页岩气藏压力动态特征分析具有重要意义。     

影响四川盆地页岩气开发的非技术因素：定义与机理

四川盆地及其周缘页岩气可采资源量居全国首位,规模效益开发四川盆地页岩气对保障国家能源安全具有重大战略意义。页岩气开发不仅面临资源评价、钻井工程、压裂工程等方面的技术难题,还受到产业规划、扶持政策、地企协调等非技术因素的影响。为了解决页岩气开发过程中非技术因素概念界定、内涵和影响机理辨识的问题,基于利益相关者理论,以四川盆地南部地区（以下简称川南）页岩气开发为例,明确了影响页岩气开发非技术因素的定义和内涵,在实地调查、专家咨询和实践研究的基础上,构建了非技术因素贝叶斯网络模型,并进行了逆向推理和因果推断,定量辨识了影响川南页岩气开发的主要非技术因素和影响机理。研究结果表明：(1)影响页岩气开发的非技术因素指涉及页岩气产业兴起和发展进程中所有利益相关者的不确定性因素;(2)影响川南页岩气开发的主要非技术因素有页岩气产业政策、基层相关部门与企业的沟通机制、企业内部投资管理和群众个人认知;(3)针对页岩气开发不同阶段,应根据非技术因素影响机理,构建各利益相关者的协调机制,持续优化非技术因素调控措施。结论认为,非技术因素的明确对页岩开发具有重要作用,对推动形成技术因素和非技术因素双轮协同驱动页岩...     

深层页岩气断层属性对压裂缝网的影响

深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应力场表征模型与压裂缝网扩展模型,分析了断层特征参数对地应力的影响,并定量研究了断层类型、断距、长度、高度、走向、倾角和距离对压裂缝网体积的影响。结果表明：断层的断距、长度和高度越大,地应力偏转角和地应力差越大,压裂缝网体积越小;断层的倾角和远离断层的距离越大,地应力偏转角和地应力差越小,压裂缝网体积越大;断层的走向越大,地应力偏转角越大,地应力差越小,压裂缝网体积越大。断层参数对缝网体积的影响程度由大到小依次为倾角、走向、断距、距离、高度、长度。该研究可为深层页岩复杂构造下的缝网压裂优化设计提供理论依据。