裂缝性致密气藏缝网压裂产能模拟研究

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随着常规油气资源的日益衰竭及全球能源消费的迅猛增加,低孔、低渗-特低渗砂岩裂缝性油气藏、煤层气藏和页岩气藏等非常规油气藏逐渐成为勘探开发的重点,该类油气藏的共性是天然裂缝发育而基质渗透率极低。受基质向主裂缝的供液能力及主裂缝控制区域的限制,常规压裂技术很难达到预期的开发效果,多采用“缝网”压裂技术对其进行增产改造,受天然裂缝分布及压裂工艺等因素的影响,压后缝网几何形态和流体流动规律极为复杂。现有裂缝性储层缝网压裂产能模型对天然裂缝分布及压裂缝网形态进行了简化,不能完全满足裂缝性储层缝网压裂的要求,因此裂缝性储层缝网压裂产能预测方法亟待进一步完善与发展。在充分调研国内外关于裂缝性储层建模及缝网压裂产能模型的基础上,充分结合连续介质模型与离散裂缝网络模型的优点,建立了基于裂缝性介质等效连续模型的裂缝性致密气藏缝网压裂产能预测模型。本文主要研究内容如下:(1)应用地质统计学、随机理论、Monte-Carlo方法,在储层天然裂缝统计资料的基础上,建立了储层离散裂缝网络模型,将压裂缝网参数嵌入储层离散裂缝网络中,得到裂缝性储层缝网压后裂缝分布模型。(2)对裂缝性储层缝网压后裂缝分布模型进行网格离散,通过边界元法求解周期边界条件下的网格裂缝系统与基质系统渗流方程,根据流量等效原则计算网格的等效渗透率全张量,并以等效渗透率全张量表征的均质各向异性连续介质为新的研究区域,建立了基于等效渗透率全张量的裂缝性气藏缝网压裂产能预测模型。该模型充分考虑了天然裂缝分布以及压裂复杂缝网对流体流动的影响,可以适应各种不规则的压裂缝网。(3)将线网模型及非常规裂缝模型与缝网压裂产能模型结合,分析了储层参数、压裂缝网参数及压裂施工参数对压后产量的影响,结果表明:缝网压裂改造能够极大地改善井周围的渗流环境,增加单井控制区域,增产效果显著。在储层改造体积相同时,开发效果主要受缝网内裂缝间距及裂缝开度决定。缝网压裂井的产量主要受以下三方面影响:第一,基质向压裂缝网的供液能力;第二,压裂缝网向主裂缝的供液能力;第三,主裂缝向井筒的排液能力。这三方面是既相互制约又相互协调。压裂施工排量与压裂液用量均对缝网尺寸、缝网内裂缝开度及缝网内总裂缝长度具有积极的影响,大排量、大液量更有利于形成大规模的复杂缝网,提高单井产量,但由于受经济因素及单井控制储量的限制,在压裂施工前,需根据增产要求及单井控制区域对施工排量及压裂液用量进行优化。本论文的研究成果,对裂缝性储层缝网压裂优化设计及压后缝网评估具有重要的指导意义,而且为复杂介质储层渗流模拟提供了可借鉴的研究方法和技术思路。
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