3种常用页岩气井经验递减方法——以四川盆地威远区块为例

页岩气井的递减规律与常规气井有一定的区别,分析页岩气井递减规律对准确评价页岩气井储量至关重要。经验递减法因为操作简单、有效而被广泛使用,但每种方法都有自身的缺陷及适用性,笼统的使用难免会造成很大的误差。分析了页岩气井的递减规律及SEPD法、Duong法及WK法这3种最为常用方法的特点,发现SEPD法是Arps指数递减的延伸,WK法是Duong法的延伸;并详细地给出了这些方法的应用步骤,结合四川威远区块的大量页岩气井得到了这3种方法的适用条件：①SEPD法不适用于页岩气井;②只有当气井进入边界流后,才可使用Duong法或WK法准确预测估算最终储量(EUR);③数据波动对传统Duong法、WK法影响非常大。最后改进了Duong法中参数q1的获取途径,消除了数据波动对Duong法的影响,避免了Duong法多解性的问题;与WK法的对比,改进Duong法要优于WK法。     

预测页岩气单井产量及最终储量的经验法分析

为了简单、快速且准确有效地预测页岩气单井产气量及估算最终储量（EUR）,详细分析了目前最常用的2种适用于页岩气藏单井产量及EUR预测经验方法的优缺点,以此为基础,提出了一种基于裂缝流主导的产量递减预测新方法,并结合四川盆地一口页岩气井详细地给出了该方法的应用步骤。实例应用表明,与YM-SEPD法和Duong法的预测结果相比,新方法预测的未来日产气量和EUR最为准确,预测EUR相对误差仅为3.98%。该方法为准确、快速预测页岩气单井的未来日产气量及EUR提供了借鉴,为裂缝线性流主导的致密气井产能预测提供了指导意义。     

非常规气井产量递减与EUR预测方法评述

针对非常规气井产量递减与EUR(预测最终采收率)结果差别大、准确率不高的问题,对Wattenbarger线性流法、PLE幂指数递减模型法、SEPD扩展指数递减模型法等各种方法的理论基础和优缺点进行对比分析,评价各种方法的使用对象、所需数据和适用条件。同时,通过对PLE、SEPD、Duong、LGM 4种模型在线性流阶段和拟边界流阶段的预测结果与数值模拟井的预测结果进行对比,并进行实际应用。结果表明:各种常用的非常规气井产量递减方法均适用于不同的地层流态;Wattenbarger线性流、拟恒定流动压力、水平井多级压裂模型3种方法更适用于变产量、变井底流压的流动状况;PLE和Duong模型在生产时间为2 a内预测比较准确。该研究为非常规气井产量预测提供了借鉴。     

预测页岩气产量递减组合模型的研究

页岩气由于微-纳米尺度流动机理和多尺度渗流规律的复杂性,给其产能评价和递减规律的预测带来很大挑战。针对Arps模型在页岩气产量递减预测中存在的局限性,学者们先后提出了SEPD模型、Duong模型和YM-SEPD模型,对页岩气产量预测起到了一定的指导作用。文中通过数值模拟对比了这3种模型的适用性,结果表明,在生产后期SEPD模型和YM-SEPD模型预测一般较生产数据偏低,Duong模型预测一般偏高。综合考虑这些模型的优缺点,提出了优化组合模型。根据组合模型的思路,生产20 a末的预测误差可控制在10%左右,较之前单一模型预测50%左右的误差,准确度大幅提高,并由实例应用进行了验证。     

页岩气藏经验产量递减分析方法研究现状

为深入研究和推动经验产量递减分析方法在页岩气藏中的应用,对国内外现有经验产量递减分析方法进行了深入广泛调研。从方法来源、基本模型、典型图版、适用条件、局限性及改进方法等方面,对Arps递减、幂指数递减、扩展指数递减和Duong递减等分析方法进行了详细阐述,同时还给出了今后页岩气藏经验产量递减分析方法的研究重点。研究表明:经验产量递减分析方法都具备产量预测和最终可采储量预测功能,只能对井底流动压力恒定或近似恒定条件下的生产数据进行分析,且要求生产数据连续稳定避免长时间关井。不同经验递减分析方法之间最主要的差异是适用流态不同,其中Arps递减和改进双曲递减仅适用于边界主导流,扩展指数递减和Duong递减适用于线性流,改进Duong递减、幂指数递减和改进幂指数递减适用于线性流和边界主导流。准确识别和划分页岩气井流态是经验产量递减分析方法推广应用的关键。国内页岩气井难以实现井底流动压力恒定或近似恒定的生产方式,如何准确将生产数据校正为定压生产条件下的生产数据是下一步经验产量递减分析方法的研究重点。     

页岩气藏生产井产量递减规律研究

由于页岩气藏的特殊储层条件和渗流特征,页岩气井递减规律不同于常规天然气气井,其递减指数往往大于1,因此递减分析的常规方法 Arps已不适用。通过美国主要页岩气气田单井产量典型曲线,说明页岩气井产量递减规律的特殊性。分析对比各种产量递减方法的使用条件及优缺点,通过研究实际压裂页岩气井相应数据,优选出Blasingame、Fetkovich、AG、FMB、NPI这5种产量递减分析方法,并介绍它们的基本原理和适用条件。运用产量递减分析软件RTA建立页岩气生产井模型,输入相应页岩气藏参数,并采用这5种方法分别与实际生产和井底流压数据进行拟合,得出各自预测结果,并相互验证。结果表明,这5种方法计算结果相近,不仅提高了计算精度,且最大限度消除了人为误差。最后利用试井分析结果验证各递减分析方法得到的页岩气井井控半径,结果表明这5种递减方法均能适用于页岩气井产量预测。     

致密储层油气产量与储量预测方法的适用性

致密油气储层产量和储量的预测是油藏工程的重要组成部分,更是致密油气田开发效果评价的关键指标。基于致密油气储层普遍具有低渗—特低渗特征,对比分析了伸展指数产量递减法(SEPD法)、适用于裂缝性储层的Duong产量递减法(Duong法)及改进的SEPD法(YM-SEPD法)等三种经验预测方法的适用性。结果表明:原始储层渗透率的大小,生产时间段的选取以及边界效应和经济采出速度的相对关系对预测精度具有重要作用;当渗透率高于10~(-6)μm~2时利用YM-SEPD方法预测比较准确,当渗透率低于10~(-6)μm~2时利用SEPD法和Duong法预测比较准确;使用的生产数据生产时间越长、数据越多,相对误差越小,但是第一年的数据包括在内时,容易低估产量;生产时间少于两年时,综合使用YM-SEPD法和Duong法可以得到保守而可信的结果;边界效应出现后,利用双曲递减法预测较其他方法更为简便。     

预测页岩气井产量和可采储量泛指数递减模型的建立及应用

随着中国页岩气工业的发展和大量页岩气井的投产,如何有效地预测页岩气井的产量和可采储量已成为油气藏工程的重要课题,也是页岩气资源的生产和管理部门极为关心的问题。由于页岩气是以吸附状态和自由状态分别储存于超致密页岩基质和次生裂缝系统中,而页岩气井在钻井、完井、测井和压裂过程中受到泥浆的多次污染。因此,投产后的页岩气井表现出明显的独立性、差异性和复杂性。再者,由于页岩气井以降压解吸和能量消耗式开采,具有投产即进入递减的特征,因此,产量递减法已成为首选的评价方法。基于陈元千等提出的广义单峰周期预测模型,经简化后得到预测页岩气井产量和可采储量的泛指数递减模型。该模型的递减指数m为0~1。当m=1时为著名的指数递减模型;当m=0.5时可得具有实用价值的0.5型泛指数递减模型。对于具体的非常规气井,在实际预测中,需要利用生产数据通过线性迭代试差法,确定a和c及m值。根据美国宾州Marcellus页岩气藏两口页岩气井生产数据,利用泛指数递减模型,对页岩气井的产量和可采储量进行预测。结果表明,建立的泛指数递减模型是实用有效的。     

油气井产量递减分析新方法

针对油气田产量递减规律,广大研究者提出多种产量递减模型,如:Arps模型、SEPD模型、Duong模型以及它们之间的组合模型等。在实际生产中,由于递减模型种类繁复,使用条件不同等原因,在应用递减分析时难以选择最优递减模型。通常做法是利用线性拟合或非线性拟合方法拟合实际生产数据,通过相关系数高低来确定选择的模型,这种选择办法需对每种模型都进行拟合,计算工作量较大。鉴于此,提出一种新的产量递减模型,通过理论验证,确定新模型既包含Arps递减规律,也涵盖SEPD模型和Duong模型。实际生产数据分析表明,该方法拟合精度高,适用范围广,可有效避免模型选择问题,为递减分析方法选择提供了依据。     

四川盆地焦石坝区块页岩气井产量递减典型曲线建立

借鉴常规气井和北美页岩气井产量典型递减规律,应用四川盆地页岩气田焦石坝区块9口具有地质、工艺参数、试采特征等代表性的典型井实际生产数据,初步建立了该区块页岩气井产量递减典型曲线。在排除不同生产制度、频繁调配产、关井等因素的影响条件下,采用归一化拟产量和物质平衡时间建立关系,提出了合适的双曲递减典型曲线、递减指数、递减率;建立了页岩气井A50、A30、A20产量典型递减曲线,分析了影响页岩气井产量递减典型曲线的因素,结合实际论证了产量递减典型曲线在区块的代表性,并应用产量递减典型曲线评估单井产能和可采储量。     

页岩气井扩展指数递减模型研究

页岩气藏渗透率极低,用传统产量递减模型对页岩气井进行预测,结果过于乐观。为寻求适用于页岩气井的产能评价方法,以Arps递减分析方法为基础,对扩展指数递减模型展开研究。在模型应用过程中,将传统的递减曲线分析方法与概率预测框架相结合,根据单井初始递减率进行同类井的划分,在计算单井递减曲线参数的基础上,利用P指数概率准则求取具有代表性的井组递减曲线参数值,据此对单井进行概率性预测,从而规避了页岩气藏复杂性及上产措施对产量递减分析的影响,提高了页岩气藏产量动态预测的准确性。利用美国多口页岩气井的实际生产资料,进一步验证了该方法在页岩储层应用的准确性与可行性。     

页岩油气藏储量和产量预测方法综述

水平井分段压裂技术取得的突破性进步,极大地推动了全球尤其是北美页岩油气资源的快速发展。页岩油气藏通常可归为裂缝性油气藏,基质、天然裂缝及人工裂缝形成的复杂储集体使其油气储集空间和渗流通道更为多样化,渗流机理更为复杂,因而储量和产量预测方法也有别于常规油藏。调研了美国目前主要的页岩油气藏产量递减方法和采收率预测方法,并就相关问题开展初步探讨,对于我国页岩油气藏储产量的预测评价工作具有借鉴意义。     

致密油藏压裂水平井产量预测

针对致密油藏压裂水平井流态复杂及全生命周期产量预测误差大的问题,在对前人经验递减模型适用性研究的基础上,选取以不稳定流和过渡流为主导的产量指数递减（SEPD）模型及以边界控制流为主导的指数模型进行组合,通过结合节点处的产量相等和递减率相等,构建了以边界控制流时间为节点的全生命周期新型分段产量预测模型,同时建立了广义回归神经网络算法下的边界控制流时间预测方法及分段函数的最小二乘法拟合参数求取方法。结果表明,不论是否到达边界控制流,新模型普遍比单一SEPD模型和指数模型的拟合度高,其预测结果更接近于生产后期的指数评估结果,误差小于5%。     

页岩储层产量曲线分析

产量递减曲线分析在预测产量和提高储层采收率方面具有重要作用,其目的是确立产量与时间之间的关系,从而预测产能走势。Arps方程法和Arps方程改良后的产量曲线分析法目前在常规储层方面得到了广泛应用,但这些传统的方法并不适用于页岩储层之类的非常规储层。着重介绍了双曲线方法、Gentry方法、经验延伸法和Duong方法等非常规油气层产量曲线的分析方法。基于对几种产量曲线分析法进行概述的同时,借助Duong方法易比较和产量曲线易拟合的优势,论证了该方法对页岩储层生产预测的适用性;通过对瞬变流体和边界控制流体2种流态下产量曲线的分析计算,建立了经验方程式。最后,利用实际数据验证了Duong产量曲线分析方法的可行性。     

基于概率法的页岩气单井最终可采量评估——以焦石坝页岩气田加密井为例

页岩储层大面积连续分布的地质特征和“工厂化”作业的工程特性,使得同一区域内页岩气单井最终可采量（Estimated Ultimate Reserve,EUR）的统计分布具有可重复性,是概率法计算EUR的基础。常规确定性方法只能给出一个储量值,概率法能够计算储量的概率分布。四川盆地焦石坝页岩气田一期工程采用600 m井距开发,井间动用程度不高;为了提高气藏采收率,开展了焦石坝加密井网调整。采用概率法对加密调整方案的最终可采量进行计算,通过对焦石坝一期产建区页岩气井的地质、工程及试气情况的分析,筛选合适的类比井组,建立类比井组的EUR概率分布;借助蒙特卡洛算法,生成加密井网内页岩气平均单井EUR的概率分布,确定不同概率下的储量大小;借鉴类比井组动态储量评估参数,确定了加密井网内不同水平段长度页岩气井的典型井曲线。采用概率法实现了焦石坝气田加密井网内生产动态和最终可采量的预测,可为下一步开发方案部署和投资安排提供科学决策依据。      

基于有限体积方法的页岩气多段压裂水平井数值模拟

为了实现页岩气在多尺度介质中的流动模拟,考虑页岩气在基质—天然微裂缝和人工大尺度压裂缝中的流动特征,建立页岩气多段压裂水平井不稳定渗流数学模型,针对模拟区域采用非结构四面体网格进行网格剖分,基于有限体积方法离散建立页岩气三维渗流数值模型,然后通过顺序求解的方法进行求解,进而模拟页岩气多段压裂水平井的生产动态和储层压力分布变化,并对模拟结果进行分析。研究结果表明:(1)采用所建立的数值模拟计算方法与商业数值模拟软件Eclipse计算的多段压裂水平井产气量基本一致,证实该模型正确、可行;(2)分别采用顺序求解方法和全隐式求解方法计算得到的页岩气水平井产气量虽然在生产初期存在着差异,但随着计算的推进,二者迅速趋于一致,进一步验证了该模型的正确性;(3)尽管解吸气对地层压力具有补充作用,但作用有限,对产气量的影响不大,随着生产时间的延长,解吸气量在产气量中所占比例逐渐上升;(4)确定合理的压裂段数且获得较长的压裂缝长,是页岩气水平井增产改造的核心。结论认为,该研究成果有助于页岩气储层体积压裂的设计以及多段压裂水平井生产动态的预测。