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摘要：页岩气藏流动机理复杂，影响气井产能的因素较多，搞清影响页岩气井产能的主要因素，是科学高效开发这类气田的关键。本文针对涪陵海相龙马溪组页岩气藏的地质条件，采用气藏数值模拟方法，系统地研究了多段压裂水平井产能影响因素，明确了各因素对产能的影响规律，确定了页岩气有效开发的一些重要界限。采用多元回归的方法对各个影响因素进行了排序，明确了各个影响因素的主次关系。研究表明，页岩气井初始产量大小主要裂缝渗透率影响，其次为人工压裂裂缝条数和导流能力，参数越好，初始产量越大;页岩气井的递减和采出程度主要影响因素为储层含气量，其次为体积压裂改造裂缝间距、主裂缝条数和半长、基质渗透率，参数越好，递减越慢，采出程度越高;基质渗透率越低，体积压裂改造效果越明显;基质渗透率10－4md是开发布井的甜点，对体积压裂缝间距要求较低;当基质渗透率低于10－5md时，体积压裂缝间距需达到10m才能达到有效动用;当基质渗透率小于10－6mD时，基质渗透率是产能主控因素，当基质渗透率大于10－6mD时，裂缝渗透率是产能主控因素;对于涪陵龙马溪页岩气藏，1000m长水平井，主裂缝条数25～30条时相对较优，25mD．m左右为最佳导流能力;生产5年以上，吸附气的贡献才逐渐体现出来，30年末吸附气占总累产气的11%。
关键词：页岩气；多段压裂水平井；因素
引言
我国页岩气富集地质条件优越，预计资源量达100×1012m3，约为常规天然气量的两倍。其中，四川、吐哈、塔里木等盆地页岩十分发育，层厚、埋深及有机碳含量等均具备页岩气的成藏条件，勘探潜力巨大。在借鉴美国页岩气成功开发的经验之后，结合我国实际条件开发页岩气，已成为目前能源研究的热点和突破口。页岩气藏的孔渗结构与常规气藏存在显著不同，其孔渗结构具有超致密，特低孔，特低渗的特征。裂缝发育有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高，因此裂缝发育程度是页岩气运移聚集、经济开采的主要控制因素之一。当页岩发育的裂隙达到一定数量和规模时,即成为勘探的有利目标。目前，仅有少数天然裂缝十分发育的页岩气井可直接投入生产,其余90%以上的页岩气井需要采取压裂等增产措施沟通其天然裂缝,提高井筒附近储层导流能力。长水平井多段压裂技术作为目前页岩气开发的关键技术，决定着页岩气藏能否成功高效的开发。因此，选择合适的数值模型，分析影响多段压裂产能的因素，具有十分重要的意义。
1页岩气藏模型的建立
页岩气藏是“自生自储”式气藏。在页岩中，天然气的赋存状态多种多样。除极少量的溶解状态天然气以外，大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。吸附状天然气的赋存与有机质含量密切有关，它与游离状天然气含量之间呈彼此消长关系，其中吸附状态天然气的含量变化于20%~85%。因此从赋存状态观察，页岩气介于煤层吸附气（吸附气含量在85%以上）和常规圈闭气（吸附气含量通常忽略为零）之间。由于页岩储层以自由气和吸附气储气方式为主，基质渗透率过小，渗透阻力过大，因此流体的渗流通道主要是裂缝网络系统。微地震监测结果及产量统计研究显示：压裂后形成的裂缝所波及的面积越大，则改造效果越好。页岩气井生产阶段产量的递减主要发生在投产初期的1.0~1.5a，其递减率为60%~70%，生产后期逐渐进入稳产阶段，改造体积越大，压后稳产时的产量越高。存在天然裂缝的页岩气藏可以用双孔介质来进行模拟。这种方法的特点是将裂缝中的流动和基质中的流动分开，这种模型由裂缝网络和基质岩石两部分叠加而成，其中裂缝是作为页岩气的主要渗流通道，而基质岩石是作为主要的储存空间。两种介质的相互作用是由传导函数来控制的，也可以称为形状或耦合因子。而耦合因子是由基质岩块的几何尺寸或裂缝之间的距离所决定的。传统的双重介质模型假设流体从基质到裂缝的流动为拟稳态流动，但是在页岩气藏中，基质是有孔隙的，而流体在孔隙系统中的流动是非常重要的。可以通过对基质网格再分，得到一系列的再分网格，从而得到离散的基质模型，通过这种对基质网格再分的方法可以来进行模拟和预测气体在基质中的流动。鉴于目前尚未研制出针对页岩气开发的成熟数模软件，在此利用Eclipse软件中的煤层气、双重介质等模块对页岩气储层裂缝系统与产能之间的关系进行研究。依据某页岩气藏注采井网，基本参数（见表1），建立数值模型，考察以下5种影响水平井压后产能的因素，包括裂缝系统的渗透率、裂缝传导率、裂缝间距、裂缝半长、裂缝条数等。
2.2解吸附
页岩气藏中吸附气占据较大的比例，吸附气的解吸附规律直接影响产能。开采过程中，地层压力降低，原先吸附在页岩基质表面的气体将发生解吸。本文重点分析Langmuir压力对气井产能的影响。在其它参数一定的条件下，设计不同的Langmuir压力三套方案进行模拟计算，结果见图4至图5。同时还研究了吸附气贡献时间和贡献程度，结果见图6。
结语
1）对于页岩气藏来说，水平井水力压裂对气藏产能的影响是非常重要的，气藏的特性（天然裂缝渗透率和天然裂缝分布）、水力压裂裂缝的传导率、裂缝间距、裂缝半长以及裂缝条数等参数都会对页岩气产能有非常大的影响。（2）由于页岩气相对于煤层气，吸附态天然气不多，吸附和游离态相互共存，在对其进行产能评价时需与煤层气模块的数学模型加以区别。根据实际页岩储层有机质含量，调整吸附态天然气量，使其更加贴近页岩开发特征，提高产能预测精度。（3）页岩气气藏开发增产效果很大程度上取决于气藏本身发育的天然裂缝的渗透率，气藏本身特性对于页岩气产量评价是非常重要的。页岩气能否成功有效的开发，最本质取决于气藏裂缝发育程度。（4）在满足经济开采页岩气条件下，为延长稳产时间，减缓产量衰减速率，应合理控制产量。对压裂水平井，合理优化裂缝间距、裂缝半长、裂缝条数等参数，提高气藏开发效果。
参考文献
[1]周登洪，孙雷，严文德，等．页岩气产能影响因索及动态分析［J］.油气藏评价与开发，2012，2（1）：64-69.
[2]段永刚，魏明强，李建秋，等．页岩气藏渗流机理及压裂井产能评价［J］.重庆大学学报，2011，34（4）：62-66.
论文作者:吴涛
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：页岩论文; 裂缝论文; 基质论文; 产能论文; 气井论文; 因素论文; 压裂论文; 《防护工程》2019年11期论文;