页岩气井返排规律及控制参数优化

压后排液作为压裂和后期生产“衔上接下”的关键一环,页岩气井压裂后返排控制参数的选择及返排制度的制定还一直处于探索阶段,返排控制参数对页岩气井返排率及气井产量的影响尚不明确,返排关井时间、返排油嘴使用和更换基本都凭经验和固定模式。通过某区大量页岩气井返排数据分析,研究了返排速度、压裂+关井期间压裂液与页岩作用对返排率和气井产量的影响,明确了页岩气井压后返排作法,研究结果表明,提高返排率有利于提高页岩气井产能,但返排率不是决定气井产能高低的关键因素;页岩气井压裂施工结束后关井有利于人工裂缝的继续扩展,提高单井产量,但关井时间过长会引起大量的压裂液滞留于地层对储层造成伤害,反而降低气井产能;提出开井初期采用慢返排模式更有利于提高返排率和单井产能,采用对“油嘴进行控制、逐级放大、连续、平稳”的排液制度。页岩气井返排规律及控制参数优化结果为该区块页岩气井压后返排控制参数的优化提供了依据。     

陆相页岩气井压裂返排液处理工艺

采用“氧化—絮凝—过滤”处理工艺,对陆相页岩气井压裂返排液进行处理试验研究,讨论了工艺中各参数对处理效果的影响,确定了处理药剂最佳加药方案：氧化剂OD-H加量为1 g/L、絮凝剂IF-L加量为60 mg/L、助凝剂OF-Y加量为2mg/L; 氧化时间为5 min,沉降时间为20 min。处理后的水中SS＜4.0 mg/L、SRB和FB细菌含量≤n×10个/mL、动力黏度＜1.2 mPa·s、ΣFe＜0.2 mg/L,出水水质符合配制压裂液用水的要求。     

页岩气井压裂后焖排模式

页岩气井水力压裂过程中注入液量大,但压裂后返排率往往较低,滞留压裂液对储层的影响仍不清晰。针对该问题,选取永川新店子构造YY1井龙马溪组的岩心,开展压裂液渗吸实验,并对比渗吸前后岩心物性、孔隙结构特征及电子显微镜下微观结构等参数的变化规律。实验结果表明：永川新店子构造岩心压裂液渗吸后,岩心平均孔隙度增大了50%,平均渗透率增大了25%,气体吸附量减少了35%,比表面积降低了40%;岩心沿层理方向产生了新的裂缝,并随着渗吸的持续进行,裂缝发生扩展和延伸,逐步沟通裂缝网络,增大了液体的渗吸面积;通过YY1HF井的现场试验发现,焖井30 d后再控产（6万m³/d）试采,产液量大幅度降低,气井生产稳定。研究认为,压裂后焖井有利于改善储层物性,增加渗流通道,压裂后返排应由小到大逐级控制油嘴排液,以提高气井采收率。     

基于返排期动态数据的页岩气井EUR快速评价方法

页岩气井单井估算最终储量(EUR)及增产改造体积(SRV)的评价一直是页岩气藏动态分析的技术难题。针对威荣页岩气田的气井处于早期试采阶段,面临试采时间短,生产动态数据少,单井估算最终储量(EUR)评价困难的现状,基于页岩气压裂水平井返排液物质平衡理论,通过引入压裂液返排的物质平衡时间建立了一套适用于页岩气井早期试采时间短的EUR快速评价新方法。对比常规EUR结果表明：1)常规EUR评价方法不适用于试采时间短,生产数据少的页岩气井;2)试采阶段返排液规整化压力与物质平衡时间呈现明显线性关系特征;3)新方法对威荣1口典型页岩气井EUR评价结果与经验法和Blasingame递减法的误差分别为5.3%和1.8%,验证了所提出新方法的可靠性和实用性。该方法对生产早期页岩气井EUR预测具有重要的现场指导意义。     

页岩气井压后返排规律

岩气藏通常都需要进行大规模的水力压裂才具有工业开采价值,但是页岩气井压后返排率普遍较低。针对这一问题,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了天然裂缝间距、裂缝导流能力、压裂规模、压力系数和关井时间等因素对返排的影响,并从机理上分析了页岩气井压后返排困难的原因。结果表明:返排率随天然裂缝间距、裂缝导流能力和压力系数的增加而增加,随压裂规模和关井时间的增加而减少;从微观机理进行分析,水通过毛细管自吸作用进入微裂纹,页岩基质中矿物颗粒间原有的氢键被羟基取代进而发生水化作用,造成新的微裂纹的产生和主裂缝的扩展,形成复杂的裂缝网络,使得大部分水难以返排,返排率低;对于页岩气井压裂,一般裂缝间距和裂缝导流能力较小、压裂规模很大,很大一部分注入水存在于比表面积极大、形态极为复杂的裂缝网络中,以致无法返排。结论认为:页岩气井压后返排率的高低受多种因素的影响,不应该刻意追求返排率;低返排率的页岩气井的产量一般较高。     

致密油藏压裂液滤液返排率影响因素室内实验

致密油藏和页岩油藏储层致密、孔隙喉道细小,在压裂液滤液返排过程中,大量压裂液滤液滞留于地层,导致返排率极低。在微观渗流的基础上,利用毛细管束模型,建立压裂液滤液返排数学模型,分析不等径毛细管中油驱压裂液滤液返排过程的主要影响因素。利用胜利油区樊154区块天然岩心进行室内驱替实验,分析岩心渗透率、模拟油粘度、返排压差和模拟油—压裂液滤液界面张力4个因素对压裂液滤液返排率的影响。结果表明:岩心渗透率对压裂液滤液返排率的影响较大,当渗透率由1.276×10~(-3)μm~2降低到0.13×10~(-3)μm~2时,压裂液滤液返排率可减小20%左右;当模拟油粘度由6.459 mPa·s降低到1.192 mPa·s,模拟油—压裂液滤液界面张力由14.617 mN/m降低到0.021 mN/m时,压裂液滤液返排率均可提高15%左右;返排压差越大,压裂液滤液返排率越高,当返排压差超过8MPa时,继续增加返排压差对压裂液滤液返排率增幅的影响不大。     

页岩气藏压裂液返排理论与技术研究进展

页岩气藏的压裂实践表明,压后返排设计对页岩气藏压裂效果具有重要影响。近年来,压裂液返排理论与技术研究已成为页岩压裂领域的热点问题。基于国内外学者在页岩压裂液返排机理、模型、影响因素及工程工艺等方面的研究成果,系统总结和分析了页岩压裂液返排控制机制与设计方法。页岩压后压裂液在返排过程中的力学影响因素主要有毛管力、重力、化学渗透力、黏性力、气体解吸附效应等;针对压裂液是否渗吸进入基质以及压裂液的返排流动区域的研究存在争议,大多数学者认为压裂液并不渗吸进入基质中,返排流动区域主要是压后形成的水力裂缝;根据页岩气田现场生产数据分析得出早期返排过程主要为气水两相流动,目前针对页岩压后返排两相流动过程的数值模拟模型,考虑影响因素单一,应建立综合考虑影响返排过程中各类因素的模型;工程应用现状表明目前现场对返排制度的尝试还不能实现合理的返排控制,返排制度制定缺少正确的理论指导。研究成果对开展页岩压裂返排理论与工程设计研究具有一定导向作用,对提升页岩压裂改造效果具有重要指导意义。     

建页HF-1井压裂及返排效果分析

与常规天然气不同,页岩气井的水平段长,要进行大规模分段压裂改造才能提高产气量。江汉油田在建南构造部署了建页HF-1井,对该井进行了压裂参数优化、压裂施工和返排规律等方面的研究,压裂及返排效果良好,证明建南地区页岩气资源具有一定的开发潜力。提出了井位优化和提高钻井施工质量;加强返排工艺和返排规律研究,提高返排率;加快关键设备、工具和材料国产化进程,降低合作成本;建立“井工厂”开采模式,降低施工成本等建议。     

致密及页岩气藏气井分段压裂返排优化模型与分析

致密及页岩气藏气井压裂后的返排质量好坏极大地影响最终的压裂效果,目前此方面的建模未考虑到返排时的井筒内气液两相流和分段压裂多段同时返排的特点。该文对致密及页岩气井的分段压裂裂缝闭合前后的返排特点进行了分析,建立了气井压裂返排、裂缝体积变化和滤失量耦合模型,进行了实例计算分析,讨论明确了裂缝闭合前分段压裂多段同时返排优化方法,并对返排率的计算和基于储层伤害的分段压裂返排优化进行了分析。研究发现：对气井,有地层气体进入返排液时,返排的时间将增长,且在返排后期排液量增幅变小,累积返排液量较大;裂缝闭合前分段压裂多段同时返排优化时,返排量、多条裂缝体积变化和多条裂缝滤失是通过最后一条裂缝出口处的压力耦合起来的;裂缝闭合前后的返排模型的衔接,主要明确了初始井底流压为裂缝闭合前的终态井底流压,初始含水为裂缝闭合前滤失进储层的返排液;将致密及页岩气储层的水锁以及在压裂返排时的水锁自解除现象和机理,与气井压裂返排过程和分段压裂水平气井返排优化结合,以进行致密及页岩气井返排伤害的模拟,但具体实现还待进一步研究。.     

昭通太阳区块浅层页岩气水平井试气返排规律

针对川南昭通国家级页岩气示范区太阳区块浅层页岩气藏埋藏浅、地层能量低和返排率高的特点,准确掌握浅层页岩气水平井试气返排规律,制定针对性的试气制度,对提高单井采收率具有重要意义。为此,借鉴邻区中深层页岩气水平井试气返排规律,结合研究区已试气井排采规律,根据气液两相渗流理论和应力敏感分析方法将研究区水平井试气过程划分为6个阶段,总结出每个阶段的试气返排规律,并制定相应的排采制度。结果表明：以日产气量、日产水量和井口压力作为评价标准,选择最优焖井时间、油嘴直径和调整油嘴时机,可大大降低应力敏感带来的储集层伤害,充分释放单井产能,达到准确求取试气产能、提高单井采收率的目的,同时也为投产初期配产提供依据。在此基础上,建立了2套针对研究区浅层页岩气水平井试气返排标准图版,用以指导现场生产,取得了较好的应用效果。     

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。     

页岩气藏中两条互相垂直裂缝井产能分析

针对页岩气藏中两条互相垂直裂缝井,运用2次保角变换,建立了考虑裂缝的有限导流和滑脱效应影响的页岩气藏裂缝井稳态产能数学模型。分析不同支撑剂粒径和裂缝穿透比条件下裂缝导流能力对产能动态曲线的影响,绘制了不同滑脱系数下的产能流入动态曲线,同时研究了不同滑脱系数下裂缝穿透比对产能的影响。     

纳米孔隙中页岩气扩散模拟实验和数学模型分析

深层页岩气在纳米孔隙中的扩散行为分为体相扩散（Fick和Knudsen扩散）和表面扩散。为了定量评价温度、压力等对扩散系数的影响,揭示深层页岩气的保存机理,以南方鄂西秭归茅坪地区寒武系牛蹄塘组页岩为实验对象,在不同温压条件下,通过等压扩散实验对纳米孔隙甲烷扩散进行实验模拟。结果表明：（1）扩散系数D_F随压力增大而减小（当压力大于30 MPa时,D_F趋于平稳）,随温度升高而增大;（2）在高温高压环境下,D_F受压力影响更大,总体趋于减小。随后,定量考虑了温度、压力、孔隙及岩性特征对各种扩散行为的影响,建立了数学模型。该模型与模拟实验结果相似,可以相互验证：（1）温度升高促使分子动能增大,导致体相和表面扩散系数都增大,而压力增大虽然会使Fick扩散和表面扩散作用稍微加强,但会显著限制Knudsen扩散并最终导致总扩散作用降低;（2）孔径增大加强了体相扩散作用,削弱了表面扩散作用。最后,结合具体研究区块,认为深层高压环境有利于页岩纳米孔隙气藏的保存,而地层抬升释放压力的过程是页岩气散失的主要阶段。     

页岩气井水力压裂技术及其应用分析

页岩储层孔隙度小、渗透率低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术(多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性,探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。研究表明,中国现阶段页岩气勘探开发水力压裂应从老井重复压裂和新井水力压裂两个方面着手,对经过资料复查、具有页岩气显示的老井可采用现代水力压裂技术重复压裂;埋深在1500m以浅的有利储层或勘探浅井可采用氮气泡沫压裂,埋深在1500～3000m的井可采用清水压裂,埋深超过3000m的储层暂不考虑开发。     

页岩气井重复压裂选井评价模型研究及应用

为解决页岩气井重复压裂选井问题,针对页岩气井储层断层发育、曲率及裂缝分布复杂等地质特征,引入了多孔弹性应力转向系数、单位压降产量与压力系数、气藏质量指数、归一化拟产量递减率等评价指标,建立了页岩气井适用性较强的重复压裂选井评价模型,并优选了重复压裂候选井。同时,明确了重复压裂工艺试验井挤注、主压阶段暂堵转向工艺技术思路,优化了重复压裂工艺设计参数。该模型应用于涪陵页岩气开发井重复压裂选井中,对优选的候选井进行重复压裂改造,投产初期日产量比原来提高了5～6倍,为涪陵页岩气田长期高效开发提供了技术参考和借鉴。     

两类产量递减模型在预测页岩气井和致密气井中的应用与对比

产量递减模型是评价油气井与油气藏产量和可采储量的重要工具.它的有效应用不受储集类型、驱动类型、流体类型、压裂类型和开采方式的限制.只要油气井和油气藏的产量进入递减阶段,并拥有一定的生产数据,即可进行有效预测.多年的实际应用证实,Arps于1945年提出了指数、双曲线和调和递减模型,其中双曲线递减模型是一种具有代表性的模...     

多级压裂页岩气水平井的不稳定生产数据分析

页岩气藏因其储层具有超低渗透特点,使得多级水力压裂水平井（MFHW）完井技术用于开发这些非常规资源变得经济可行,从而降低了天然气成本。所提出的多级压裂水平井不稳定生产数据分析方法有别于常规的页岩气藏分析方法,在气藏的孔隙度（φ）、渗透率（K）、储层厚度（h）和井的泄流面积（A）不确定的情况下,也能计算压裂气体体积（SRV）直线流的孔隙体积（V_p）和原始地质储量（OGIP）。该方法利用生产数据m(p_i)-m(p_wf / q_g和时间t的双对数曲线计算分析多级压裂水平页岩气井的V_p和OGIP。研究表明：该方法适用于单相气体流动,如果有两相以上流体流动,则需要对模型进行修改。