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    復雜壓裂縫網頁巖氣儲層壓力傳播動邊界研究

    亓倩 朱維耀

    亓倩, 朱維耀. 復雜壓裂縫網頁巖氣儲層壓力傳播動邊界研究[J]. 工程科學學報, 2019, 41(11): 1387-1396. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.21.002
    引用本文: 亓倩, 朱維耀. 復雜壓裂縫網頁巖氣儲層壓力傳播動邊界研究[J]. 工程科學學報, 2019, 41(11): 1387-1396. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.21.002
    QI Qian, ZHU Wei-yao. Moving boundary analysis of fractured shale gas reservoir[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(11): 1387-1396. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.21.002
    Citation: QI Qian, ZHU Wei-yao. Moving boundary analysis of fractured shale gas reservoir[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(11): 1387-1396. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.21.002

    復雜壓裂縫網頁巖氣儲層壓力傳播動邊界研究

    doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.21.002
    基金項目: 國家科技重大專項資助項目(2017ZX05069)
    詳細信息
      通訊作者:

      E-mail:qiqian0314@sina.com

    • 中圖分類號: TE37

    Moving boundary analysis of fractured shale gas reservoir

    More Information
    • 摘要: 頁巖氣儲層中存在大量的納微米孔隙,且孔隙裂縫結構復雜,氣體滲流阻力大,存在多尺度滲流的問題;頁巖氣儲層壓力擾動隨時間向外傳播并非瞬時到達無窮遠,其滲流規律就是一個壓力擾動邊緣動邊界的問題。基于對以上問題的研究,本文建立了滲透率分形分布和高斯分布的滲透率表征模型,對不同形態縫網壓裂特征就滲流規律進行了描述,并利用穩態依次替換法,考慮頁巖儲層中擴散、滑移及解吸作用,進一步研究了多級壓裂水平井不穩定滲流壓力擾動的傳播模型,得到不同壓裂條件下壓力擾動邊界隨時間變化的關系,并結合我國南方海相龍馬溪組頁巖氣藏儲層參數,應用MATLAB編程。研究表明:壓力傳播動邊界隨時間增加逐漸向外擴展,滲透率越小,壓力傳播越慢;未壓裂儲層壓力傳播速度<滲透率分形分布壓裂儲層傳播速度<滲透率高斯分布壓裂儲層傳播速度。對于滲透率極低的頁巖氣儲層,壓力傳播慢,氣井自然產能低,必須對頁巖氣儲層進行大規模的儲層壓裂改造,并控制壓裂程度,以提高頁巖氣開發效果;基于壓力傳播動邊界的擴展優化頁巖儲層壓裂井段間距90 m,優化滲透率分形分布壓裂井井間距318 m,滲透率高斯分布壓裂井井間距252 m。因此應合理控制頁巖儲層壓裂改造規模,實現優產高產。模型模擬結果與實際生產數據擬合較好,驗證了本研究理論模型的適用性。

       

    • 圖  1  體積壓裂井示意圖

      Figure  1.  Diagram of fractured well

      圖  2  不同分形因數α對壓裂縫網區滲透率分布的影響(rm=200 m)

      Figure  2.  Effect of different α on the permeability distribution(rm=200 m)

      圖  3  不同尺度參數對壓裂縫網區滲透率分布的影響

      Figure  3.  Effect of different scales on the permeability distribution

      圖  4  壓裂水平井示意圖

      Figure  4.  Diagram of a dynamic boundary extension of fractured well

      圖  5  生產數據擬合曲線. (a)CH1井;(b)CH2井;(c)CH3井;(d)CH4井

      Figure  5.  Fitting curve of the production data: (a) CH1 well; (b) CH2 well; (c) CH3 well; (d) CH4 well

      圖  6  不同滲透率條件下未壓裂井動邊界隨時間變化關系

      Figure  6.  Pressure disturbance propagation boundary change over time under different permeabilities

      圖  8  不同滲透率條件下(滲透率分形)動邊界隨時間變化

      Figure  8.  Pressure disturbance propagation boundary change over time under fractional permeability

      圖  10  不同滲透率條件下(滲透率高斯分布)動邊界隨時間變化

      Figure  10.  Pressure disturbance propagation boundary change over time under contaminated permeability

      圖  7  動邊界對地層壓力分布的影響(未壓裂)

      Figure  7.  Effect of moving boundary on formation pressure(constant permeability)

      圖  9  動邊界對地層壓力分布的影響(滲透率分形分布)

      Figure  9.  Effect of moving boundary on formation pressure(fractional permeability)

      圖  11  動邊界對地層壓力分布的影響(滲透率高斯分布)

      Figure  11.  Effect of moving boundary on formation pressure(contaminated permeability)

      圖  12  不同條件井動邊界隨時間變化對比圖

      Figure  12.  Pressure disturbance propagation boundary change over time under different conditions

      圖  13  壓裂井橢圓滲流區域動邊界隨時間變化. (a)滲透率分形分布;(b)滲透率高斯分布

      Figure  13.  Pressure disturbance propagation boundary change over time: (a) fractional permeability; (b) contaminated permeability

      圖  14  不同條件井動邊界對地層壓力分布的影響對比圖

      Figure  14.  Effect of moving boundary on formation pressure under different conditions

      表  1  壓裂水平井壓裂生產參數

      Table  1.   Production parameters of the fractured well

      井名井類別壓裂段數平均壓裂段間距/m實際生產時間/d20年累計產氣量,EUR/(108 m3
      CH1I類2169.405623.10
      CH2I類1971.686701.76
      CH3II類1776.478371.05
      CH4III類2272.506810.76
      下載: 導出CSV

      表  2  頁巖氣儲層基礎模擬參數

      Table  2.   Simulation parameters of shale gas reservoir

      基本參數數值基本參數數值
      儲層厚度,h/m30孔隙度,φ0.05
      井底流壓,pw/MPa6絕對滲透率,K0/(10?15 m20.0005
      邊界壓力,pe/MPa24標準狀態下氣體密度,ρgsc/(kg·m?30.7
      擴散系數,DK/(cm2·s?18.4067×10?7標準狀態下氣體壓縮因子,Zsc1
      井筒半徑,rw/m0.1標準狀態下溫度,Tsc/K293
      泄壓半徑,re/m400標準狀態下氣井產量,qsc/(m3·d?1200
      壓縮因子,Z0.89標準狀態下壓力,psc/MPa0.1
      地層溫度,T/K366.15分形因數,α?1.0
      黏度,μ/(mPa·s)0.027尺度參數,σ20
      下載: 導出CSV
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    • 加載中
    圖(14) / 表(2)
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    出版歷程
    • 收稿日期:  2019-06-21
    • 刊出日期:  2019-11-01

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