• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      頁巖氣開采中儲集層壓力變化規(guī)律

      2018-03-01 10:27:43陳奕羲張義平李波波史正璞
      新疆石油地質(zhì) 2018年1期
      關(guān)鍵詞:儲集層氣藏開度

      陳奕羲,張義平,李波波,史正璞

      頁巖氣作為非常規(guī)天然氣,受到了廣泛的關(guān)注,成為石油工業(yè)和能源行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn),中國頁巖氣藏開發(fā)潛力巨大,據(jù)估算可開采的資源量大約為26×1012m3[1-3].頁巖氣的形成與富集為自生自儲,儲集層即是烴源巖,如果內(nèi)部發(fā)育著大量的裂縫,與基質(zhì)相比較,雖然其儲集空間較小,但是滲透率大,為頁巖氣提供了擴(kuò)散運(yùn)移的通道。頁巖儲集層裂縫特征是儲集層基本特征之一,決定著頁巖氣的產(chǎn)量[4-5]。在良好保存條件下,裂縫的發(fā)育對頁巖含氣性與滲透性均具有貢獻(xiàn),只有微裂縫發(fā)育良好的頁巖氣藏才具有商業(yè)開采價(jià)值[6-8]。頁巖氣開采中普遍采用水力壓裂改造儲集層,以達(dá)到增產(chǎn)的目的[9]。

      由于頁巖氣藏具有低孔、特低滲、吸附氣含量比例高、壓裂裂縫復(fù)雜等諸多不同于常規(guī)氣藏的特點(diǎn),使得頁巖氣藏?cái)?shù)值模擬更具復(fù)雜性[10]。在計(jì)算能力上能夠體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢的連續(xù)介質(zhì)模型,經(jīng)常被用于研究頁巖氣的滲流,但當(dāng)裂縫發(fā)育時,連續(xù)介質(zhì)模型具有局限性[11-12]。被運(yùn)用于裂縫性頁巖氣藏?cái)?shù)值模擬中的離散裂縫模型[13-16],可以較真實(shí)地反映不同幾何形態(tài)的裂縫。本文在雙重介質(zhì)-離散裂縫模型的基礎(chǔ)上,建立頁巖氣滲流數(shù)學(xué)模型,綜合考慮頁巖氣藏的多尺度效應(yīng),利用COMSOL Multiphysics軟件進(jìn)行數(shù)值求解。通過改變裂縫參數(shù),研究在頁巖氣開采過程中,裂縫對頁巖儲集層壓力的影響。

      1 頁巖氣雙重介質(zhì)-離散裂縫數(shù)學(xué)模型

      頁巖氣藏中氣體的流動是一個非常復(fù)雜的多尺度流動過程,有著特殊的運(yùn)移機(jī)制。頁巖氣藏的開采效果取決于解吸、擴(kuò)散、滲流以及滑脫效應(yīng)。

      1.1 建模條件假設(shè)

      (1)頁巖氣藏各點(diǎn)的溫度為固定溫度,不因氣體的作用而發(fā)生變化,解吸、滲流以及擴(kuò)散均為等溫過程。

      (2)模型中裂縫的滲流作用完全服從達(dá)西定理。

      (3)壓裂產(chǎn)生的裂縫均為單一裂縫。

      (4)頁巖氣的流動僅考慮從基質(zhì)流入裂縫,再從裂縫流入井筒這種單一情況,不考慮從基質(zhì)直接流入井筒這種情況。

      1.2 數(shù)學(xué)模型

      頁巖儲集層基質(zhì)中氣體流動方程[17]:

      頁巖儲集層裂縫中氣體流動方程[17]:

      理想氣體密度可通過下式計(jì)算:

      在忽略地心引力的情況下,(1)式和(2)式中的達(dá)西速度矢量可表示為

      基質(zhì)中的氣體主要以吸附態(tài)和游離態(tài)形式存在,那么(1)式中基質(zhì)中的氣體質(zhì)量可表示為

      裂縫中的氣體主要以游離態(tài)形式存在,則(2)式中裂縫中的氣體質(zhì)量可表示為

      2 模型分析

      2.1 頁巖氣水平井模型的建立

      建立頁巖氣水平井模型,大小為1 000 m×400 m,地層中心位置有一長度為800 m的水平井,一長度為300 m垂直于水平井的壓裂裂縫(圖1)。頁巖儲集層中初始壓力為6.6 MPa,頁巖基質(zhì)孔隙度為5.0%,裂縫孔隙度為0.3%,基質(zhì)滲透率為0.001mD,裂縫滲透率為0.100 mD.

      圖1 頁巖氣藏水平井模型

      2.2 模擬分析

      在頁巖氣水平井模型的基礎(chǔ)上,建立不同天然裂縫以及不同壓裂裂縫的離散裂縫地質(zhì)模型,模型中的裂縫參數(shù)如表1所示,模擬頁巖氣井生產(chǎn)時,頁巖儲集層壓力的變化情況。

      表1 不同地質(zhì)模型裂縫參數(shù)

      (1)天然裂縫數(shù)量不同 水平井開采12 d,天然裂縫數(shù)量分別為0,30和60條時,壓力波在頁巖儲集層中的傳遞如圖2所示。靠近水平井和壓裂裂縫的儲集層壓力下降較快,而地層邊界處壓力下降相對較慢,對比模型一、模型二和模型三的壓力分布可知:隨著天然裂縫數(shù)量的增加,地層邊界壓力波的傳遞逐漸增加,壓力下降區(qū)域變大。說明在頁巖儲集層中,天然裂縫越多,連通性越好,頁巖氣滲流能力越好。

      圖2 水平井開采12 d時不同天然裂縫數(shù)量的頁巖儲集層壓力分布

      (2)天然裂縫開度不同 水平井開采12 d,天然裂縫開度分別為1,10,100和100 0 μm時,壓力波在頁巖儲集層中的傳遞如圖3所示。對比模型四、模型五、模型三和模型六的壓力分布可知:當(dāng)天然裂縫寬度為1 μm時,地層壓力快速下降區(qū)域?yàn)閴毫蚜芽p附近以及井筒周圍;當(dāng)天然裂縫寬度分別為10 μm和100 μm時,壓力下降區(qū)域逐漸向地層邊緣擴(kuò)展;當(dāng)天然裂縫開度為1 000 μm時,從水平井到地層邊界的壓力下降都變得十分明顯。

      圖3 水平井開采12 d時不同天然裂縫開度的頁巖儲集層壓力分布

      (3)壓裂裂縫數(shù)量不同 水平井開采12 d,壓裂裂縫數(shù)量分別為0,1和3條時,壓力波在頁巖儲集層中的傳遞如圖4所示。對比模型七、模型八和模型九的壓力分布可知:壓裂裂縫周圍儲集層壓力下降快,遠(yuǎn)離壓裂裂縫的儲集層區(qū)域壓力下降較慢,壓裂裂縫越多,頁巖儲集層壓力快速下降的區(qū)域越大。

      (4)壓裂裂縫開度不同 水平井開采12 d,壓裂裂縫開度分別為10,100和1 000 μm時,壓力波在頁巖儲集層中的傳遞如圖5所示。對比模型十、模型八和模型十一的壓力分布,明顯看到,當(dāng)壓裂裂縫開度為10 μm時,壓裂裂縫對儲集層壓力的變化影響并不明顯,壓裂裂縫開度越大,壓裂裂縫周圍壓力越小,壓力波的傳播越快,范圍越大。

      3 結(jié)果分析

      圖4 水平井開采12 d時不同壓裂裂縫數(shù)量的頁巖儲集層壓力分布

      圖5 水平井開采12 d時不同壓裂裂縫開度的頁巖儲集層壓力分布

      選取儲集層地質(zhì)模型中遠(yuǎn)離水平井(地層邊界)的某一點(diǎn),其壓力變化如圖6和圖7所示。由圖6可知,頁巖氣開采初期,儲集層壓力下降非???,中期較緩,后期趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)樵陧搸r氣開采前期,頁巖儲集層中的游離氣起主導(dǎo)作用,后期基質(zhì)孔隙中的吸附氣解吸起主導(dǎo)作用,且解吸速度逐漸變慢。水平井開采12 d時,對比模型一、模型二和模型三的壓力曲線,發(fā)現(xiàn)頁巖儲集層天然裂縫數(shù)量越多,儲集層壓力越低,壓力下降越快。這是因?yàn)樘烊涣芽p數(shù)量越多,游離氣的儲存空間越大,儲存在其中的頁巖氣比重越大,開采前期,氣體流動越快,壓力變化越大。水平井開采12 d時,對比模型四、模型五、模型三和模型六的壓力曲線,發(fā)現(xiàn)天然裂縫數(shù)量一定時,天然裂縫開度越大,儲集層壓力越低,壓力下降越快。這是因?yàn)榱芽p開度越大,頁巖儲集層中的游離氣體所占比重越大,氣體流動空間越大,前期壓力下降越快。

      圖6 不同天然裂縫情況下儲集層壓力隨開采時間變化曲線

      圖7 不同壓裂裂縫情況下儲集層壓力隨開采時間變化曲線

      由圖7可知,水平井開采12 d時,對比模型七、模型八和模型九的壓力曲線,壓裂裂縫數(shù)量越多,儲集層壓力下降越快。這是因?yàn)閴毫蚜芽p的存在,連通了儲集層中的天然裂縫,提供了供頁巖氣流向井筒的通道,有利于頁巖氣的開采。對比模型十、模型八和模型十一的壓力曲線,發(fā)現(xiàn)壓裂裂縫開度越大,儲集層壓力下降越快。這是因?yàn)閴毫蚜芽p開度越大,其對頁巖儲集層的改造越充分,增加了更多基質(zhì)與裂縫的接觸面積,頁巖儲集層中可供頁巖氣流向井筒的通道越多,前期壓力下降變快。

      結(jié)合壓力分布(圖2,圖3)和壓力曲線(圖6)可知,頁巖氣開采過程中,頁巖儲集層壓力受到天然裂縫的影響,天然裂縫數(shù)量越多,儲集層壓力下降越快,頁巖氣滲流能力越好;天然裂縫開度越大,儲集層壓力下降越快,頁巖氣滲流能力越好。

      結(jié)合壓力分布(圖4,圖5)和壓力曲線(圖7)可知,頁巖氣開采過程中,頁巖儲集層壓力受到壓裂裂縫的影響,壓裂裂縫數(shù)量越多,儲集層壓力下降區(qū)域越大,說明壓裂裂縫越多,對地層的改造越明顯,越利于頁巖氣的開采;壓裂裂縫開度越大,儲集層壓力下降越快,說明壓裂裂縫開度越大,也越利于頁巖氣開采。

      4 結(jié)論

      (1)建立了頁巖氣雙重介質(zhì)-離散裂縫滲流模型,對不同裂縫情況下的頁巖儲集層壓力進(jìn)行了模擬,觀察其壓力動態(tài)特征。

      (2)頁巖氣開發(fā)時,儲集層壓力變化情況主要受裂縫數(shù)量、開度以及連通狀況影響。天然裂縫數(shù)量越多,頁巖儲集層中游離氣比重越大,壓裂裂縫越多,儲集層改造越充分。

      (3)頁巖氣開采初期,主要是裂縫中游離氣體的滲流起主導(dǎo)作用,儲集層壓力下降快;開采中期以及后期,頁巖基質(zhì)中氣體滲流加強(qiáng),起主要作用,儲集層壓力下降變緩慢。

      (4)頁巖氣實(shí)際開采中,在綜合考慮頁巖儲集層條件和壓裂成本的前提下,應(yīng)對壓裂裂縫的數(shù)量和開度進(jìn)行合理優(yōu)化。

      (5)通過數(shù)值模擬研究,分析了裂縫參數(shù)對頁巖儲集層壓力變化的影響,為了使模擬出的儲集層壓力變化容易觀察,模型中的裂縫開度的取值范圍較廣,沒有考慮實(shí)際的取值,在以后研究中將針對實(shí)際開采時的裂縫情況進(jìn)行進(jìn)一步研究。

      符號注釋

      K——滲透率,mD;

      mf——單位體積頁巖裂縫中的氣體質(zhì)量,kg/m3;

      mm——單位體積頁巖基質(zhì)中的氣體質(zhì)量,kg/m3;

      Mg——分子質(zhì)量,kg/mol;

      p——壓力,MPa;

      pL——朗繆爾壓力常數(shù),2.07 MPa;

      pm——孔隙壓力,MPa;

      qs——單位時間內(nèi)單位體積基質(zhì)流入裂縫中的流體質(zhì)量,kg/(m3·s);

      R——普適氣體常數(shù)8.314 J/kmol;

      t——時間,s;

      T——絕對溫度,K;

      VL——朗繆爾體積常數(shù),0.028 5 m3/kg;

      μ——?dú)怏w的黏度,mPa·s;

      ρfg——天然裂縫氣體密度,kg/m3;

      ρga——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度,kg/m;

      ρmg——基質(zhì)孔隙氣體密度,kg/m3;

      ρs——頁巖的密度,kg/m3;

      ?f——裂縫孔隙度;

      ?m——基質(zhì)孔隙度。

      [1] 張金川,徐波,聶海寬,等.中國頁巖氣資源勘探潛力[J].天然氣工業(yè),2008,28(6):136-140.

      ZHANG Jinchuan,XU Bo,NIE Haikuan,et al.Exploration potential of shale gas resources in China[J].Natural Gas Industry,2008,28(6):136-140.

      [2] 張金川,姜生玲,唐玄,等.我國頁巖氣富集類型及資源特點(diǎn)[J].天然氣工業(yè),2009,29(12):109-114.

      ZHANG Jinchuan,JIANG Shengling,TANG Xuan ,et al.Accumula?tion types and resources characteristics of shale gas in China[J].Natural Gas Industry,2009,29(12):109-114.

      [3] 張所續(xù).世界頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及我國頁巖氣發(fā)展展望[J].中國礦業(yè),2013,22(3):1-3.

      ZHANG Suoxu.The exploration and development situation of world shale gas and development of China's shale gas outlook[J].China Mining Magazine,2013,22(3):1-3.

      [4] 董大忠,鄒才能,李建忠,等.頁巖氣資源潛力與勘探開發(fā)前景[J].地質(zhì)通報(bào),2011,30(2):324-336.

      DONG Dazhong,ZOU Caineng,LI Jianzhong,et al.Resource poten?tial,exploration and development prospect of shale gas in the whole world[J].Geological Bulletin of China,2011,30(2):324-336.

      [5] 魏明強(qiáng),段永剛,方全堂,等.頁巖氣藏孔滲結(jié)構(gòu)特征和滲流機(jī)理研究現(xiàn)狀[J].油氣藏評價(jià)與開發(fā),2011,1(4):73-77.

      WEI Mingqiang,DUAN Yonggang,F(xiàn)ANG Quantang,et al.Current research situation of porosity&permeability characteristics and seepage mechanism of shale gas reservoir[J].Reservoir Evaluation and Development,2011,1(4):73-77.

      [6] 王濡岳,丁文龍,龔大建,等.渝東南—黔北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖裂縫發(fā)育特征與主控因素[J].石油學(xué)報(bào),2016,37(7):832-845.

      WANG Ruyue,DING Wenlong,GONG Dajian,et al.Development characteristics and major controlling factors of shale fractures in the Lower Cambrian Niutitang formation,southeastern Chongqing?north?ern Guizhou area[J].Acta Petrolei Sinica,2016,37(7):832-845.

      [7] 久凱,丁文龍,李玉喜,等.黔北地區(qū)構(gòu)造特征與下寒武統(tǒng)頁巖氣儲層裂縫研究[J].天然氣地球科學(xué),2012,23(4):797-803.

      JIU Kai,DING Wenlong,LI Yuxi,et al.Structural features in north?ern Guizhou area and reservoir fracture of Lower Cambrian shale gas[J].Natural Gas Geoscience,2012,23(4):797-803.

      [8] 張遠(yuǎn)弟,喻高明,趙輝,等.油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)在頁巖氣藏開發(fā)中的應(yīng)用[J].新疆石油地質(zhì),2012,33(6):736-740.

      ZHANG Yuandi,YU Gaoming,ZHAO Hui,et al.Application of res?ervoir numerical simulation technology to shale gas development[J].Xinjiang Petroleum Geology,2012,33(6):736-740.

      [9] 曾慧,姚軍,樊冬艷,等.頁巖氣藏分段壓裂水平井產(chǎn)能影響因素分析[J].新疆石油地質(zhì),2014,35(3):324-328.

      ZENG Hui,YAO Jun,F(xiàn)AN Dongyan,et al.Analysis of influencing factors about multi?tage fractured horizontal well productivity in shale gas reservoir[J].Xinjiang Petroleum Geology,2014,35(3):324-328.

      [10] 梁冰,劉強(qiáng),石迎爽,等.超聲波促進(jìn)頁巖儲層裂縫發(fā)育機(jī)理[J].新疆石油地質(zhì),2016,37(3):314-317.

      LIANG Bing,LIU Qiang,SHI Yingshuang,et al.Development mechanism of ultrasound?promoted fractures in shale reservoirs[J].Xinjiang Petroleum Geology,2016,37(3):314-317.

      [11] YE P,CHU L,HARMAWAN I S,et al.Beyond linear analysis in an unconventional oil reservoir[R].SPE 164543,2013.

      [12] 孫海,姚軍,孫致學(xué),等.頁巖氣數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)展及展望[J].油氣地質(zhì)與采收率,2012,19(1):46-49.

      SUN Hai,YAO Jun,SUN Zhixue,et al.Recent development and prospect on numerical of shale gas reservoirs[J].Petroleum Geolo?gy and Recovery Efficiency,2012,19(1):46-49.

      [13] MOINFAR A.Development of an efficient embedded discrete frac?ture model for 3D compositional reservoir simulation in fractured reservoirs[D].Austin:The University of Texas,2013.

      [14] MI Lidong,JIANG Hanqiao ,LI Junjian ,et al.The investigation of fracture aperture effect on shale gas transport using discrete frac?ture model[J].Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,21:631-635.

      [15] MI Lidong,JIANG Hanqiao,TIAN Ye,et al.The research of frac?ture connectivity effect on shale gas transport using discrete frac?ture model[J].Journal of Industrial and Intelligent Information,2016,4(1):21-26.

      [16] 孫致學(xué),姚軍,樊冬艷,等.基于離散裂縫模型的復(fù)雜裂縫系統(tǒng)水平井動態(tài)分析[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,38(2):109-115.

      SUN Zhixue,YAO Jun,F(xiàn)AN Dongyan,et al.Dynamic analysis of horizontal wells with complex fractures based on a discrete?fracture mode[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Nat?ural Science),2014,38(2):109-115.

      [17] 移崢峰.頁巖氣應(yīng)力/解吸/滑脫聯(lián)合作用規(guī)律和多級滲流模型[D].江蘇徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2016.

      YI Zhengfeng.A multi?level shale gas seepage model considering stress/desorption/slippage effect[D].Xuzhou,Jiangsu:China Uni?versity of Mining and Technology,2016.

      猜你喜歡
      儲集層氣藏開度
      掘進(jìn)機(jī)用截止閥開度對管路流動性能的影響
      增大某車型車門開度的設(shè)計(jì)方法
      北京汽車(2021年2期)2021-05-07 03:56:26
      燃燒器二次風(fēng)擋板開度對爐內(nèi)燃燒特性的影響
      川中震旦系燈影組儲集層形成及演化研究
      致密氣藏壓裂傾斜縫壓力動態(tài)分析
      花崗巖儲集層隨鉆評價(jià)方法及應(yīng)用
      四川盆地普光氣田須家河組四段儲集層特征
      塔里木油田超深超高壓氣藏的成功改造
      斷塊油氣田(2014年6期)2014-03-11 15:34:03
      多源多相復(fù)雜儲集層預(yù)測——以春風(fēng)油田新近系沙灣組一段1砂組為例
      斷塊油氣田(2014年5期)2014-03-11 15:33:44
      LG地區(qū)復(fù)雜礁灘氣藏描述技術(shù)
      琼中| 怀仁县| 略阳县| 延安市| 东丽区| 宁化县| 嘉黎县| 三穗县| 确山县| 华阴市| 和林格尔县| 北流市| 逊克县| 临朐县| 巴塘县| 伊春市| 东方市| 长子县| 彝良县| 韶关市| 融水| 兴山县| 乐至县| 濉溪县| 广东省| 铁岭市| 保定市| 拉萨市| 香格里拉县| 中西区| 扬中市| 南木林县| 湘西| 商河县| 东乌| 卫辉市| 峨眉山市| 兴业县| 武胜县| 辽阳市| 濮阳县|