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基于三重介质等效缝网的页岩气产能预测新模型

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煤炭学报 2020年第S1期45卷 377-383页

作者：李亚龙刘先贵胡志明端祥刚张杰张彦从中国科学院大学北京100049 中国科学院渗流流体力学研究所河北廊坊065007 中国石油勘探开发研究院河北廊坊065007

建立针对页岩气渗流机理和开发特征的产能模型是实现页岩气产能可靠预测和指导储层高效开发的关键手段。为了解决因页岩气在基质-缝网系统中的多重输运机制和多尺度流动效应导致的数学描述复杂、耦合求解困难等问题,综合考虑页岩气解吸... 详细信息

建立针对页岩气渗流机理和开发特征的产能模型是实现页岩气产能可靠预测和指导储层高效开发的关键手段。为了解决因页岩气在基质-缝网系统中的多重输运机制和多尺度流动效应导致的数学描述复杂、耦合求解困难等问题,综合考虑页岩气解吸附、扩散、渗流等特征因素,基于系列实验创建的页岩气高压等温吸附模型、广义渗透率模型,并结合基质-裂缝窜流模型,修正和完善了基质-裂缝中页岩气的耦合渗流模型。然后将PKN主裂缝扩展模型嵌入到裂缝-基岩双重介质模型中,建立了基岩-次生裂缝系统-主裂缝的三重介质等效缝网模型。最后通过耦合等效缝网模型和改进渗流模型实现了综合考虑页岩气多重流动机制和多尺度输运的产能预测。产能预测新模型的实例应用显示,对气井生产1435 d的生产数据进行归整化曲线拟合,其效果理想,说明了新模型应用的可靠性。对该井应用新模型回归出了等效基岩块和缝网参数,同时利用新模型开展该井20 a的产能预测,相较于对比模型,生产前10 a的预测结果基本一致,生产10~20 a的预测值逐渐偏离,新模型EUR(估算的最终可采储量)为1.33亿m^(3),比对比模型1.27亿m^(3)高出5%。研究结果表明,考虑综合渗流机制和耦合缝网的新模型充分体现了生产后期气井低压条件下吸附气的动用和扩散能力的提升,与气井实际生产情况一致,因此,应用于气井中长期产能预测更加可靠。新模型在页岩气水平井产能预测中具有紧密依托现场施工、生产数据及易于求解和应用等特点。

关键词：页岩气耦合渗流模型缝网模型产能模型

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页岩气水平井产能预测数值模型综述

地球科学进展 2020年第4期35卷 350-362页

作者：李亚龙刘先贵胡志明端祥刚张杰詹鸿铭中国科学院大学北京100049 中国科学院渗流流体力学研究所河北廊坊065007 中国石油勘探开发研究院河北廊坊065007

页岩气的规模开采已逐步实现高产和稳产,作为替代能源弥补油气能源短缺成为可能。页岩储层致密,微纳米孔发育,具有吸附解吸特征和扩散、滑脱效应。同时天然裂缝、层理等发育,水平井体积压裂后水力裂缝不规则扩展,具有多场耦合跨尺度流... 详细信息

页岩气的规模开采已逐步实现高产和稳产,作为替代能源弥补油气能源短缺成为可能。页岩储层致密,微纳米孔发育,具有吸附解吸特征和扩散、滑脱效应。同时天然裂缝、层理等发育,水平井体积压裂后水力裂缝不规则扩展,具有多场耦合跨尺度流动效应。其产能预测困难且不确定性大,制约着页岩储层的高效开发和评价。考虑页岩气多尺度多重输运特征,综述了基于双重介质模型、多重介质模型以及复杂缝网模型的页岩气水平井产能预测数值模型的研究发展现状。认为双重介质和多重介质产能模型均弱化了页岩储层压后开采时复杂缝网系统提供的庞大的可渗流面积和通道,不能综合表征页岩气全尺度多重耦合运输特征。而基于复杂缝网的页岩气水平井产能预测数值模型提供了多尺度流动嵌入的缝网系统,解决流动系统性的同时又精确表征了各尺度流动。产能可靠预测需要获得符合储层地质特征、岩石力学行为、高压流体冲击流固耦合作用机理的复杂缝网形态表征。缝网表征是页岩气水平井产能预测的关键。

关键词：页岩气渗流产能预测数值模型缝网表征

页岩储层不同赋存状态气体含气量定量预测——以四川盆地焦石坝页岩气田为例

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天然气工业 2017年第4期37卷 27-33页

作者：赵金洲沈骋任岚谭秀成 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学

国内外学者已总结出多个页岩气含量及其相关参数的计算模型,但都存在着一定的缺陷。为了提高计算结果的准确度,基于四川盆地东南缘焦石坝页岩气田上奥陶统五峰组至下志留统龙马溪组一段页岩储层4口取心井的岩心描述及室内分析成果,结合... 详细信息

国内外学者已总结出多个页岩气含量及其相关参数的计算模型,但都存在着一定的缺陷。为了提高计算结果的准确度,基于四川盆地东南缘焦石坝页岩气田上奥陶统五峰组至下志留统龙马溪组一段页岩储层4口取心井的岩心描述及室内分析成果,结合连续的地球物理动态数据,充分考虑页岩储层在纵、横向上的非均质性,在兰格缪尔(Langmuir)模型中加入硅质矿物和黏土矿物组分,在体积模型中加入有机质影响因子,动态修正了以兰格缪尔模型和体积模型为基础的吸附气量和游离气量外推预测模型。计算结果表明:①修正后的模型对涪陵国家级页岩气示范区焦石坝页岩气田单井天然气赋存状态关键参数的预测结果与岩心分析结果相关性好,其计算所得的游离气量、吸附气量和总含气量均与储层的实际含气特性相吻合;②该预测方法更适用于陆相或构造改造作用较强的海相页岩储层含气量的计算。结论认为,修正后的模型对焦石坝气田页岩储层吸附气、游离气含气量的预测是合理可行的。

关键词：游离气吸附气兰格缪尔模型体积模型总含气量焦石坝页岩气田四川盆地

涪陵页岩气水平井定向托压主要影响因素及对策

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钻采工艺 2017年第6期40卷 8-11页

作者：张国仿中石化江汉石油工程公司

根据涪陵页岩气交叉式平行水平井组布井方式,研究了井眼剖面类型、造斜点、造斜率、钻具刚性、钻井液性能等对井眼摩阻的影响,形成了渐增式变曲率五段制低摩阻井眼轨迹设计、控制及降摩阻技术,现场应用230多口井,为国内页岩气水平井钻... 详细信息

根据涪陵页岩气交叉式平行水平井组布井方式,研究了井眼剖面类型、造斜点、造斜率、钻具刚性、钻井液性能等对井眼摩阻的影响,形成了渐增式变曲率五段制低摩阻井眼轨迹设计、控制及降摩阻技术,现场应用230多口井,为国内页岩气水平井钻井提供了经验。

关键词：涪陵页岩气平行水平井组定向托压

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煤层气-水-固三相流动模型与数值模拟研究

中国海上油气 2022年第1期34卷 117-127页

作者：张健朱苏阳彭小龙邓鹏中海油研究总院有限责任公司北京100028 西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室四川成都610500

中-高阶煤岩脆性较强,钻完井、增产及生产过程中易产生煤粉。排水采气过程中,煤粉的运移会堵塞地层并造成埋泵、卡泵事故,导致气井产量大幅度下降。为了探索煤粉在储层中的流动机理,本文分析了煤层气生产过程中煤粉的运移过程,将存在状... 详细信息

中-高阶煤岩脆性较强,钻完井、增产及生产过程中易产生煤粉。排水采气过程中,煤粉的运移会堵塞地层并造成埋泵、卡泵事故,导致气井产量大幅度下降。为了探索煤粉在储层中的流动机理,本文分析了煤层气生产过程中煤粉的运移过程,将存在状态分为静煤粉与动煤粉,将运移中的物理过程简化为剥蚀产生、流化启动、悬浮运移、沉降堵塞与聚团生长等5个过程,并基于微乳相模型,建立了考虑煤粉运移的气-液-固三相流动数学模型,通过数值模拟方法,分析了控压排采、适度出粉以及快速排采等3种排水策略对生产动态的影响,并结合矿场实例,分析了煤粉运移中各物理过程对煤层气排采的影响。研究结果表明,对于产出煤粉的气井,采用控压连续排采策略最为稳妥;关井可对煤层渗透率带来不可逆的伤害,应尽量缩短修井与关井的时间和次数。本文研究成果可为煤粉运移定量化排采策略研究提供参考。

关键词：煤层气煤粉运移数学模型排采制度数值模拟

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页岩基质供给能力的物理模拟和产气规律

大庆石油地质与开发 2018年第5期37卷 141-146页

作者：王霖胡志明熊伟高树生端祥刚陈学科中国科学院大学北京100049 中国科学院大学渗流流体力学研究所河北廊坊065007 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油集团科学技术研究院北京100083

页岩基质供给是页岩气井生产后期稳产的关键。为研究基质到缝面的供给机理和规律,建立了龙马溪组样品基质到缝面一维流动的物理模拟方法,应用修正后的Langmuir模型,进行了产气规律分析。结果表明:页岩生产初期递减快,中后期递减慢并保... 详细信息

页岩基质供给是页岩气井生产后期稳产的关键。为研究基质到缝面的供给机理和规律,建立了龙马溪组样品基质到缝面一维流动的物理模拟方法,应用修正后的Langmuir模型,进行了产气规律分析。结果表明:页岩生产初期递减快,中后期递减慢并保持长期稳产;页岩基质压力传递慢,吸附气解吸导致动边界内压降漏斗形状反转;结合修正的Langmuir模型计算结果和等温吸附曲线认为,龙马溪组页岩的临界解吸压力为15 MPa,当储层压力低于临界解吸压力时,吸附气动用程度大幅度增加;页岩生产以游离气为主,基质内的吸附气动用程度低。

关键词：页岩气基质裂缝物理模拟吸附产气规律

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裂缝性油藏压裂井产能敏感因素评价方法研究

特种油气藏 2017年第5期24卷 170-174页

作者：刘欣佳温庆志张遂安宋丽娜 Muhammad Haseeb 中国石油大学(北京) 北京102249 北京大学北京100871 北京大学工程科学与新兴技术高精尖创新中心北京100871 China Oil HBP Science and Technology Co Etd Khyber Pakhtunkhwa 25000Pakistan

运用BP人工神经网络原理,以累计产量为目标值,提出了一种压裂井产能评价的新方法。以X区块裂缝性致密砂岩油藏为例,建立了油井压裂后产能敏感因素评价模型,通过对微小扰动引起的训练误差的研究,分析了产能对孔渗参数、裂缝参数、施工参... 详细信息

运用BP人工神经网络原理,以累计产量为目标值,提出了一种压裂井产能评价的新方法。以X区块裂缝性致密砂岩油藏为例,建立了油井压裂后产能敏感因素评价模型,通过对微小扰动引起的训练误差的研究,分析了产能对孔渗参数、裂缝参数、施工参数等因素的敏感程度,并提出了针对性的增产措施。研究表明:X区块油井产能对压裂施工参数更为敏感,施工加砂困难与裂缝纵向穿透率低是制约压裂改造效果的主要原因,长水平段水平井有利于油层的综合开发。新评价方法对优化油藏压裂施工参数和改善油井生产能力提供了一定的理论依据。

关键词：裂缝性油藏压裂产能评价神经网络敏感因素

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不同流速下金属网布筛管冲蚀寿命预测

石油机械 2021年第12期49卷 77-82页

作者：陈珊珊时培忠冯义盖靖安楼一珊翟晓鹏史宝成长江大学石油工程学院新疆油田分公司工程技术研究院中石油吐哈油田分公司工程技术研究院中石油西部钻探工程有限公司国际工程公司

油砂混合物冲蚀破坏引起完井防砂筛管失效是油田生产效益降低的主要原因之一。为准确预测井下防砂筛管冲蚀磨损情况及冲蚀寿命,以金属网布复合筛管为例,建立了防砂筛管全结构三维模型,基于CFD进行固液两相流作用下的冲蚀仿真模拟,预测... 详细信息

油砂混合物冲蚀破坏引起完井防砂筛管失效是油田生产效益降低的主要原因之一。为准确预测井下防砂筛管冲蚀磨损情况及冲蚀寿命,以金属网布复合筛管为例,建立了防砂筛管全结构三维模型,基于CFD进行固液两相流作用下的冲蚀仿真模拟,预测金属网布复合筛管冲蚀寿命,并进行室内冲蚀试验来验证仿真模拟结果的准确性。研究结果表明:在不考虑砂堵的工况下,冲蚀速度与冲蚀寿命呈负相关关系;第一、二层筛网与保护壳的平均冲蚀率比值分别为2.476和1.053,第一层筛网与第二层筛网的平均冲蚀率比值为2.351,即冲蚀破坏的主要区域为第一层筛网;模拟预测寿命与试验预测寿命符合率达90%,且在实例应用中满足工程寿命预测要求。数值模拟预测冲蚀寿命具有可行性,这为防砂筛管冲蚀寿命预测提供了一种新的思路,并为其现场应用提供了理论指导。

关键词：防砂筛管冲蚀寿命寿命预测固液两相流金属网布筛管数值模拟

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弹塑性储层水力压裂裂缝扩展研究

石油机械 2022年第2期50卷 80-88页

作者：王昌辉张红杰赵俊王腾中国石油大学(华东)石油工程学院中联煤层气有限责任公司-临兴神府项目指挥部

随着水力压裂技术在非常规油气资源开发中的大量应用,越来越多的学者发现传统的线弹性断裂力学不能对弹塑性储层中水力裂缝扩展进行准确预测。鉴于此,基于Mohr-Coulomb塑性理论,在考虑储层岩石塑性变形、压裂液流动与水力裂缝扩展非线... 详细信息

随着水力压裂技术在非常规油气资源开发中的大量应用,越来越多的学者发现传统的线弹性断裂力学不能对弹塑性储层中水力裂缝扩展进行准确预测。鉴于此,基于Mohr-Coulomb塑性理论,在考虑储层岩石塑性变形、压裂液流动与水力裂缝扩展非线性耦合的基础上,通过插入Cohesive单元的方法,建立三维多孔介质弹塑性土体模型,以此来研究弹塑性地层不同工况下水力压裂裂缝扩展规律。研究结果表明:水力裂缝在扩展过程中会在尖端产生明显的塑性应变,阻碍裂缝扩展;地层的抗拉强度越大,裂缝尖端的塑性应变越大,岩石的破裂压力越高,裂缝呈现出"短宽缝"的形态;增大压裂液的排量,会明显改变水力裂缝的形态,容易形成"长宽缝",与此同时会使裂缝的扩展压力显著升高,给压裂作业带来困难。研究成果可为该地区现场压裂施工提供参考。

关键词：水力压裂弹塑性储层塑性变形流固耦合裂缝形态

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