声震效应作用下页岩气产能模型的建立
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２������ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２２４９， Ｃｈｉｎａ； ３������ Ｎｏ������ ３ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ ｏｆ ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｃｈａｎｇｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｂｒａｎｃｈ， Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５０００４， Ｃｈｉｎａ）
ＤＯＩ： １０������ １９５９７ ／ Ｊ������ ＩＳＳＮ������ １０００⁃３７５４������ ２０１８０１０４７
声震效应作用下页岩气产能模型的建立
田 冷１，２ 高占武３ 冯 波１，２
（１������ 中国石油大学 （ 北京） 石油工程教育部重点实验室， 北京 １０２２４９； ２������ 中国石油大学 （ 北京） 石油工程学院， 北京 １０２２４９； ３������ 中国石油长庆油田分公司第三采油厂 ， 宁夏 银川 ７５０００４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ａｒｅ ｒｉｃｈ， ｔｈｅｉｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｓ ｒａｔｈｅｒ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ， ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｆｉｅｌｄｓ， ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｎ⁃ｓｉｔｅ ｔｅｓｔｅｄ， ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ ｍｕｃｈ ｂｅｔｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ｗａｖｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｉｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ，， ｄｅｓｃａｌｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｎｅａｒｂｙ ｔｈｅ ｗｅｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｓｔｇｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ， ｉｔ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｂｙ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ． Ｔｈｅ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ⁃ｐｏｗｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅｓ ｗａｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐＬ， ＶＬ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ ｗｅｒｅ ｆｉｔ⁃ ｔｅｄ． Ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｌａｗｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ ａｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒｉｐ⁃ ｌｅｔ ｆｌｏｗ， ａｎｄ ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓｌｉｐｐａｇｅ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉ⁃ ｔｙ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｎｄ Ｎｅｗｔｏｎ⁃
摘要： 页岩气储量丰富， 开发难度大， 目前多采用水平井压裂方式开采。 在油气田开发中， 超声波采油曾进行现场试验， 取得较好效果。 目前超声波提高采收率的研究集中于油藏近井解堵、 除垢、 检测， 随着水平井多级压裂工艺发展， 应用超 声波提高页岩气采收率成为可能。 用兰格缪尔方程描述解吸过程， 对不同功率超声波作用下页岩气解吸过程进行定量实验 研究， 拟合回归 ｐＬ （ Ｌａｎｇｍｕｉｒ 压力） 、 ＶＬ （ Ｌａｎｇｍｕｉｒ 体积） 与超声波功率之间关系。 将得到的超声波作用规律用于基于三 线性流的页岩气藏模型中， 并考虑滑脱效应、 应力敏感， 建立考虑超声波作用的页岩气产能模型。 对模型无因次化处理， 进行牛顿－辛普森迭代求解。 对不同超声波功率进行敏感性研究分析， 作用在页岩气藏的超声波功率越高， 产量衰减越慢， 累计产量越高。 关 键 词： 页岩气； 压裂水平井； 三线性流模型； 超声波； 多场耦合
中图分类号： ＴＥ３７７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １０００⁃３７５４ （２０１９） ０２⁃０１５９⁃０７
Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｈｏｃｋ ｅｆｆｅｃｔ
ＴＩＡＮ Ｌｅｎｇ１，２， ＧＡＯ Ｚｈａｎｗｕ３， ＦＥＮＧ Ｂｏ１，２ （１������ ＭＯＥ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２２４９， Ｃｈｉｎａ；
２０１９ 年 ４ 月
大庆石油地质与开发
Ａｐｒ������ ， ２０１９
第 ３８ 卷第 ２ 期
Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｄａｑｉｎｇ
Ｖｏｌ������ ３８ Ｎｏ�����Байду номын сангаас ２
ＤＯＩ： １０������ １９５９７ ／ Ｊ������ ＩＳＳＮ������ １０００⁃３７５４������ ２０１８０１０４７
声震效应作用下页岩气产能模型的建立
田 冷１，２ 高占武３ 冯 波１，２
（１������ 中国石油大学 （ 北京） 石油工程教育部重点实验室， 北京 １０２２４９； ２������ 中国石油大学 （ 北京） 石油工程学院， 北京 １０２２４９； ３������ 中国石油长庆油田分公司第三采油厂 ， 宁夏 银川 ７５０００４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ａｒｅ ｒｉｃｈ， ｔｈｅｉｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｓ ｒａｔｈｅｒ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ， ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｆｉｅｌｄｓ， ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｎ⁃ｓｉｔｅ ｔｅｓｔｅｄ， ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ ｍｕｃｈ ｂｅｔｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ｗａｖｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｉｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ，， ｄｅｓｃａｌｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｎｅａｒｂｙ ｔｈｅ ｗｅｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｓｔｇｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ， ｉｔ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｂｙ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ． Ｔｈｅ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ⁃ｐｏｗｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅｓ ｗａｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐＬ， ＶＬ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ ｗｅｒｅ ｆｉｔ⁃ ｔｅｄ． Ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｌａｗｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ ａｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒｉｐ⁃ ｌｅｔ ｆｌｏｗ， ａｎｄ ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓｌｉｐｐａｇｅ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉ⁃ ｔｙ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｎｄ Ｎｅｗｔｏｎ⁃
摘要： 页岩气储量丰富， 开发难度大， 目前多采用水平井压裂方式开采。 在油气田开发中， 超声波采油曾进行现场试验， 取得较好效果。 目前超声波提高采收率的研究集中于油藏近井解堵、 除垢、 检测， 随着水平井多级压裂工艺发展， 应用超 声波提高页岩气采收率成为可能。 用兰格缪尔方程描述解吸过程， 对不同功率超声波作用下页岩气解吸过程进行定量实验 研究， 拟合回归 ｐＬ （ Ｌａｎｇｍｕｉｒ 压力） 、 ＶＬ （ Ｌａｎｇｍｕｉｒ 体积） 与超声波功率之间关系。 将得到的超声波作用规律用于基于三 线性流的页岩气藏模型中， 并考虑滑脱效应、 应力敏感， 建立考虑超声波作用的页岩气产能模型。 对模型无因次化处理， 进行牛顿－辛普森迭代求解。 对不同超声波功率进行敏感性研究分析， 作用在页岩气藏的超声波功率越高， 产量衰减越慢， 累计产量越高。 关 键 词： 页岩气； 压裂水平井； 三线性流模型； 超声波； 多场耦合
中图分类号： ＴＥ３７７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １０００⁃３７５４ （２０１９） ０２⁃０１５９⁃０７
Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｈｏｃｋ ｅｆｆｅｃｔ
ＴＩＡＮ Ｌｅｎｇ１，２， ＧＡＯ Ｚｈａｎｗｕ３， ＦＥＮＧ Ｂｏ１，２ （１������ ＭＯＥ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２２４９， Ｃｈｉｎａ；
２０１９ 年 ４ 月
大庆石油地质与开发
Ａｐｒ������ ， ２０１９
第 ３８ 卷第 ２ 期
Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｄａｑｉｎｇ
Ｖｏｌ������ ３８ Ｎｏ�����Байду номын сангаас ２