页岩气藏压裂水平井产能模型及影响因素

由于页岩气在储层中存在解吸、扩散和渗流相互作用,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏压裂水平井在渗流特征及产能递减规律方面有较大差异.综合考虑页岩气解吸、扩散和渗流特征,建立页岩气藏压裂水平井产能模型,应用Laplace变换和Duhamel原理,结合Stehfest数值反演求解产能模型,绘制页岩气藏压裂水平井产能递减曲线,分析解吸系数、无因次储容系数、无因次解吸时间、无因次人工裂缝间距、人工裂缝条数和裂缝表皮系数对产能递减曲线的影响.该结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、评价预测产能及优化压裂裂缝提供参考.     

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.     

页岩气储层压裂水平井产能模型

在页岩气藏地质特征研究的基础上,针对页岩气的吸附解吸、滑脱、扩散及渗流等复杂流动过程,建立水力压裂条件下,页岩储层水平井单相气渗流数学模型,从而全方面描述页岩气渗流机理.采用Laplace变换、Stehfest反演和Matlab编程对模型进行求解,绘制页岩气储层压裂水平井产能递减曲线,并分析滑脱效应、吸附解吸、储容比、窜流因子、气藏尺寸对产能的影响.结果表明:滑脱效应、吸附解吸、窜流因子和气藏尺寸主要影响生产过渡期和中期,储容比主要影响生产初期和过渡期;滑脱效应和吸附解吸使得过渡期和中期的产量更高,不同的是滑脱效应使生产时间缩短,吸附解吸延长生产时间,并且有利于稳产;窜流因子和气藏尺寸越大,过渡期和中期的产量越高;储容比越小,初期和过渡期的产量越低.     

压裂水平井产能预测方法研究综述

水平井压裂技术已经在薄层、低渗透油气藏以及页岩气的开发中得到了广泛的应用,其产能预测方法是进行油气层评价、合理高效开发的基础。在对产能影响因素分析的基础上,系统总结了致密砂岩油气藏和页岩气藏压裂水平井的产能评价方法;认为除了对储层基质以及裂缝内流动机理进行表征外,裂缝的分布规律以及储层应力敏感性对产能的影响不容忽视;同时应重视大量钻井资料与物理模拟和数值模拟的结合,以提高产能预测的精度。      

考虑天然水平裂缝的页岩气三维运移模型

页岩气藏中分布着大量的天然裂缝，天然裂缝既是气体的储集场所也是气体的渗流通道。为了分析天然水平裂缝对页岩气产能的影响，将页岩气藏的基质和裂缝简化为双重介质模型，建立了三维地质渗流模型，并 采用有限元程序 ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｃｉｓ５．１进行了求解，同时利用现场测井数据验证了该模型。在此基础上研究了天然水平裂缝的宽度、空间展布情况、充填以及密度等参数对产能的影响。三维地质渗流模型与二维地质模型相比由于考虑了水平向的裂隙更接近于实际情况，当天然水平裂缝的导流能力比人工裂缝导流能力强时，考虑天然水平裂缝时的页岩气产量是不考虑时的两倍。裂缝的宽度实际变化不大，裂缝的导流能力主要取决于其填充情况对渗透率的影响。在本模型的几何尺寸下，人工裂缝比天然裂缝的渗透率高１个数量级，且１０００ｄ时，和不考虑天然裂缝相比，累计产量多出了近３倍。页岩气的累计产量还随天然裂缝垂向分布密度的增加而增加，１０００ｄ时，裂缝由０增加到１条时，累计产量可增加近４倍，裂缝由２条增为３条时，累计产量增加量为５×１０８ｍ３。在实际开发过程中，人工裂缝的设计需考虑到储层中天然水平裂缝的相关参数对产能的影响。      

应力敏感油藏多角度裂缝压裂水平井产量模型

针对目前考虑应力敏感的多角度多段裂缝压裂水平井产量模型研究较少,基于摄动理论,结合源函数,建立拉普拉斯空间下求解压裂水平井产量的半解析方法,与成熟数值模拟软件对比验证模型正确性,绘制并分析应力敏感油藏多角度多段压裂水平井压力和产量动态曲线.结果表明:应力敏感油藏压裂水平井流动形态呈现较为明显的裂缝线性流与系统径向流动形态,而其双对数压力及其导数曲线在系统径向流阶段出现上翘;应力敏感效应减弱了缝间干扰作用,体现在不同裂缝条数与裂缝角度对产量的影响上,因此,裂缝条数等参数的优化需要考虑应力敏感,才能得到更合理的结果.     

基于分形和分数阶的煤层气藏多级压裂水平井试井模型

基于分形理论和分数阶微积分,建立具有割理(裂缝)系统应力敏感性的煤层气藏多级压裂水平井半解析模型;采用线源理论、数值离散和叠加原理等方法,求解拉式空间下的井底压力解;利用Stehfest数值反演技术,绘制真实空间下的无因次试井曲线,进行相关参数的敏感性分析。结果表明:根据导数曲线的不同特征,划分为8个不同的流动阶段,即井筒储集效应阶段、表皮效应阶段、第一线性流阶段、第一径向流阶段、第二线性流阶段、割理系统径向流阶段、窜流阶段和整体径向流阶段,拟渗透率模量和反常扩散系数增加,压力和压力导数曲线后期上升;分形维数减小,压力和压力导数曲线上升;水力裂缝半长变大,第一线性流阶段持续时间变长,第一径向流持续时间缩短;水力裂缝间距变短,第二线性流阶段出现时间变早,第一径向流阶段持续时间变短;水力裂缝条数越多,中期压力和压力导数曲线位置越低。该结果为更好地理解煤层气藏压裂水平井的渗流规律提供指导。     

缝洞型低渗透碳酸盐岩油藏产量递减曲线分析

针对缝洞型低渗碳酸盐油藏,建立考虑启动压力梯度和动边界共同影响的三重介质低渗透油藏非线性非稳态渗流模型.鉴于数学模型的非线性和非齐次性,通过引入新定义的压力(量纲一)线性化压力扩散方程,应用Laplace变换和Duhamel原理结合Stehfest数值反演对模型进行求解,获得三重介质低渗油藏产量递减典型曲线,在产量递减双对数图上出现3个递减阶段和2个相对平缓稳定阶段;分析启动压力梯度、溶洞窜流系数、基质窜流系数、裂缝弹性储容比和溶洞弹性储容比与基质弹性储容比之比等敏感参数对产量(量纲一)的影响规律.计算分析表明,启动压力梯度越大,中后期产量递减曲线下降幅度越大.通过绘制的产量递减曲线图版,可以预测缝洞型低渗透碳酸盐岩油藏未来产量的变化.     

考虑压裂液返排的致密气藏气水两相产能分析

大部分压裂水平井产能模型以单相气体流动为主,忽略气井早期返排阶段压裂液和气体共存现象。基于线性双重孔隙模型,建立致密气藏气水两相早期返排计算模型,将储层改造区域(SRV)分为天然裂缝与基岩系统,其中天然裂缝系统为气水两相流动,基岩系统为单相气体解吸;根据实际返排液体积拟合,分析天然裂缝系统动态相对渗透率与时间的关系,采用Laplace变换方法对模型进行求解,研究有效孔隙体积和初始返排率对模型气井产能的影响。致密气藏x1井的应用结果表明:初始返排率越高,气井产能越高,气水两相早期返排分析模型产能拟合效果较好;结合产水量无量纲压力与平衡时间的关系,计算裂缝总体积为22.191×10~3 m~3,基岩—裂缝接触面积为2.456×10~5 m~2,平均裂缝开度为45.2 mm。该结果对致密气井压裂效果评价和产能预测具有指导意义。     

考虑吸附相体积的页岩气储量计算方法

页岩气赋存于发育大量天然微裂缝的页岩中,主要以吸附态和游离态2种形式存在。准确评价裂缝中自由气量对于页岩气井开采的早期评价具有明显的实用价值。从物质平衡原理出发,运用Langmuir吸附模型、Bangham固体变形理论,同时考虑基质孔隙体积和裂缝孔隙体积随地层压力的变化,以及吸附气所占体积对储量的影响,推导出了修正吸附相所占体积的页岩气藏物质平衡方程,并给出了线性化方法。计算结果表明,考虑了吸附气所占孔隙体积后,基质中自由气量比不考虑吸附相体积时减小,且吸附气量减小,裂缝中自由气量相对增加,总储量减小,使得计算模型更符合实际,计算结果更为准确。