基于线性瞬态流典型曲线的页岩气多压裂水平井产能评价.docxVIP

基于线性瞬态流典型曲线的页岩气多压裂水平井产能评价 中国岩浆岩资源丰富，开发潜力大。储量评价、地层参数获取和生产能力评价非常重要。页岩复杂的孔隙结构和致密特点,使孔隙度测定、裂缝评价成本高,难度大。生产数据分析方法可利用气井产量、压力数据,通过分析不同流动阶段产气规律求取储量、地层参数。该方法快速有效,同时可为更精细的数值模拟提供基本参数。笔者以Eagle Ford页岩气藏为例,分析页岩气产量数据,求取储层参数,并进行储量评价与产能预测。 1 岩浆岩气藏体积的压裂和产气特征 1.1 井中级压裂预测区和裂机制 页岩气藏渗透率为(0.000 001~0.8)×10-3μm,水平井钻井和多级压裂技术是实现页岩气经济开发的有效手段。页岩气多数为天然裂缝性气藏,其压裂机制与常规气藏不同。如图1所示,均质气藏压裂一般诱导形成一条平板状、双翼裂缝,而裂缝性气藏压裂过程中,压裂液更容易沿着天然裂缝扩展,张开或扩大原先闭合的天然裂缝,形成复杂的裂缝网络系统。因此,水平井多级压裂会形成一个压裂影响区——以水平井筒为中心且几乎对称分布的矩形区域,称作体积压裂(SRV)区。体积压裂增大了天然裂缝渗透率,扩大了基质-裂缝接触面积,使气藏流动物性得到改善。一般页岩气早中期产量主要由SRV区提供,而后期未压裂区的产气贡献会越来越大。 1.2 岩气线性储层系统 多级压裂水平井可能存在的流动阶段如图2所示。对于页岩气多级压裂水平井,压裂可能会形成复杂裂缝网络系统。缝内流体到井筒为线性流动;对于页岩气线性储层系统,产气特征几乎不受基质几何形状(板状、柱状和球状)的影响,均以线性流动为主。Moghadam等对此做了解释,认为基质中大部分气体离裂缝位置很近,气体从基质到裂缝的流动截面较长时间内不发生明显变化,因此表现为线性流动特征。国外页岩气井开发经验[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]也证明:页岩气井流动阶段以线性流动为主,产气量随时间的变化在双对数坐标上为斜率-1/2的直线。 2 储容比及基质渗透率 基于线性流动特点,El-Banbi建立了双孔瞬态线性流动模型,并求得了该模型下定压解析解。假设:(1)气藏为双重孔隙系统——裂缝系统与基质系统,裂缝系统表示压裂裂缝与天然裂缝的耦合;(2)流体流动为线性流动,包括裂缝到井筒的流动,基质到裂缝的流动,且均满足达西渗流规律;(3)不考虑基质微孔隙表面吸附气,对于深层页岩气井初期产气而言,由于地层压力与井底压力均较高,吸附气影响很小;(4)页岩气产量全部由SRV区提供,未压裂区没有产气贡献。 双孔瞬态线性流动模型的Laplace空间解为 式中,Acw为井筒流动截面积,m2;kf为裂缝渗透率;qg为产气量,m3/d;T为绝对温度,K;ye为泄流区域半宽度(矩形气藏),等于裂缝半长,m;m为气体拟压力函数,MPa2/(m Pa·s);qDL为无因次产量;s为拉氏空间变量;mi为原始地层压力下的气体拟压力函数,MPa2/(m Pa·s);ω为储容比;λ为窜流系数;yDe为无因次泄流区域半宽长度。 BelloWattenbarger根据该模型发展了页岩气多级压裂水平井典型曲线,图3为不同窜流系数λ下典型曲线。 页岩气井生产可能经历4个流动阶段。 阶段1:裂缝线性流。早期裂缝内气体流动到井筒,属线性流动,对应的双对数曲线斜率为-1/2(图2(a))。 阶段2:双线性流动。裂缝线性流未达到SRV边界之前,裂缝内气体流动到井筒,基质内气体流动到裂缝,两种线性流动共同作用,对应的双对数曲线斜率为-1/4(图2(b))。 阶段3:基质线性流阶段。裂缝线性流到达SRV边界之后,基质内气体向裂缝流动占主要作用,对应的双对数曲线斜率为-1/2(图2(c))。 阶段4:拟稳态流动(边界效应)。基质线性流动达到基质块流动边界(图2中两裂缝中心位置),且外围未压裂区无产气贡献时,出现拟稳态流动。此时双对数曲线骤降,该阶段为基质线性流(图2(c))到拟径向流(图2(d))的过渡阶段。 根据不同流动阶段,可以求取面积与渗透率乘积。 早期裂缝线性流动: 双线性流动: 基质线性流动: 式中,m1、m3为[m(pi)-m(pwf)]/qg~曲线直线段斜率;m2为[m(pi)-m(pwf)]/qg~t0.25曲线直线段斜率;pi为原始地层压力,MPa;pwf为井底流压,MPa;Acm为总基质-裂缝表面积,m2;km为基质渗透率,10-3μm2;σ为形状因子,m-2;Ct为总压缩系数,MPa-1;φ为孔隙度;下角i、f、m分别表示原始条件、裂缝、基质;t为时间,d。 因此可根据不同流动阶段进行曲线分析,得到斜率,从而计算。若已知基质-裂缝接触面积Acm,可求得基质渗透率km;若已知基质渗透率km,可得到Acm,从而评价压裂效率。 页岩气生产不可避