頁巖氣水平井分段壓裂裂縫參數對產能影響數值模擬研究

周道林

（湖北省天然氣發展有限公司，湖北武漢 430000）

水平井完井技術和分段壓裂技術是實現頁巖氣商業開發的的兩大關鍵技術。筆者應用Eclipse 軟件中的煤層氣、雙重介質模塊建立頁巖氣藏水平井分段壓裂模型，分別研究不同裂縫半長和裂縫導流能力對氣藏產能的影響，為頁巖氣商業開發提供理論依據。

1 單井數值模型

圖1 頁巖氣藏分段壓裂壓力分布

模型的頂深2 500 m，氣水界面2 600 m，長×寬×高為1 000 m×600 m×10 m，基質孔隙度0.25，基質滲透率0.001 mD，裂縫孔隙度0.005，裂縫滲透率0.01 mD，模擬井水平段長為600 m，水平段共壓裂7 段，設計裂縫半長為100 m，裂縫寬度為0.003 m，假定氣體組分均為C1，定井底流壓6 MPa 生產。模型運行20 年后預測的裂縫壓力分布（見圖1），模型預測的20 年內氣井采氣速度（見圖2）。

由圖2 可知，氣藏產氣速度初始較高而后迅速遞減。這是由于投產初期地層壓力較高，裂縫中的游離氣在壓差作用下快速流入井底，因此初始產量較高。開采后期，隨著游離氣的逐漸減少，氣藏產氣速度遞減，此時儲層壓力降低，吸附氣逐漸解吸，頁巖氣井以較低的產量穩定生產。

圖2 頁巖氣藏分段壓裂采氣速度

2 壓裂參數對累計采氣量的影響

2.1 裂縫半長對累計產氣量的影響

為研究裂縫半長對累計采氣量的影響，假定裂縫導流能力和裂縫寬度不變，分別設定裂縫半長為50 m、100 m、115 m 和150 m，模擬不同裂縫長度下的累計采氣量（見圖3）。

圖3 相同裂縫導流能力不同裂縫半長條件下的累計產氣量

由圖3 可知，裂縫半長增加，累計采氣量顯著提高。分析可得，隨著裂縫半長的增加，裂縫波及范圍擴大，更多的氣體能夠更快的流入井筒，從而產量上升。但當裂縫半長增加到100 m 以后，繼續增加裂縫長度，增產效果大大降低，這是由于頁巖氣藏滲透率過低，單井控制儲量有限。

2.2 一定裂縫長度下不同裂縫導流能力對累計采氣量的影響

設定裂縫半長為100 m，裂縫寬度0.003 m，分別模擬導流能力在1.8 mD·m、3 mD·m、6 mD·m、15 mD·m、24 mD·m 和30 mD·m 條件下的水平井分段壓裂采氣量曲線。

圖4 相同裂縫半長不同導流能力條件下的累計采氣量

由圖4 可知，裂縫導流能力增加，累計采氣量增加。分析可得，隨著裂縫導流能力增加，氣體在裂縫中的流動能力加快，采氣量提高。但當導流能力達到24 mD·m 后繼續增加裂縫導流能力，采氣量沒有明顯增加，然成本大大提高。由此可知，對一定的裂縫長度，存在一個最佳的導流能力，并不是越大越好。

3 結論

（1）增加裂縫半長能提高采氣量。裂縫半長增加，能溝通的天然裂縫隨之增多，泄流面積增大，采收率提高。

（2）高裂縫導流能力有利于提高增產倍數。裂縫導流能力提高，氣體在裂縫內的流動加快，基質中的氣體擴散速度隨之加快，產氣量增加。

（3）對一定的氣藏條件，供氣能力是有限的，因此存在一個最佳的裂縫長度和裂縫導流能力，過分要求較高的裂縫半長和裂縫導流能力并不可取。

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