页岩气藏渗流特征及数值模拟研究进展
页岩储层多尺度渗流实验及数学模型研究
页岩储层多尺度渗流实验及数学模型研究刘华;王卫红;陈明君;刘启国;胡小虎【摘要】页岩储层中存在纳米孔隙、微米孔隙、微裂隙和裂缝等多尺度孔隙结构.为了认识页岩储层的多尺度渗流规律,采集涪陵龙马溪组页岩岩样,利用改进的实验装置,开展了吸附/解吸、应力敏感和扩散等实验.实验结果表明:吸附/解吸基本符合兰格缪尔方程;渗透率与有效应力符合指数函数关系;扩散系数随温度的升高而增大,符合Fick扩散定律.基于渗流力学理论分析了页岩储层的多尺度渗流机理,认为页岩气在基质中的流动包括由压力差所引起的渗流、浓度差引起的扩散以及由于压力降低而引起的页岩气解吸,裂缝中的流动为压力差引起的渗流.基于实验及理论分析,建立了页岩储层多尺度综合渗流数学模型,为页岩气井渗流规律研究、产能评价及生产动态分析奠定基础.【期刊名称】《西安石油大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】6页(P66-71)【关键词】页岩储层;渗流规律;多尺度孔隙结构;岩页气渗流数学模型;解吸;扩散【作者】刘华;王卫红;陈明君;刘启国;胡小虎【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;西南石油大学,四川成都610500;西南石油大学,四川成都610500;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE312引言我国页岩气资源十分丰富[1-3]。
据国土资源部《2012中国矿产资源报告》显示,我国页岩气地质资源潜力为134×1012 m3,可采资源潜力为25×1012 m3。
页岩气藏不同于常规气藏[2-5]:基质赋存方式独特,自由气和吸附气共存;页岩孔隙结构复杂,存在纳米孔、微米孔、微裂隙、裂缝等,页岩储层致密,孔喉细小,基质渗透率通常小于0.001×10-3μm2,渗流不符合达西定律。
页岩气藏渗流特征及数值模拟研究进展
页岩气藏渗流特征及数值模拟研究进展廉培庆;段太忠【摘要】通过对页岩气藏解吸—扩散理论、非达西渗流、开采过程中孔、渗演化特征进行总结的基础上,分析了页岩气藏的扩散和渗流规律;同时对页岩气藏试井解释技术、数值模拟模型建立、页岩气藏和压裂水平井耦合方法等数值模拟技术进行了综述,总结了页岩气藏模拟的关键技术.针对目前页岩气藏在开发过程中存在的问题和挑战,提出自己的见解,并对未来的发展趋势进行了展望.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2018(019)004【总页数】7页(P6-11,15)【关键词】页岩气;解吸;非达西;应力敏感;数值模拟;体积压裂【作者】廉培庆;段太忠【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100083【正文语种】中文页岩气是一种非常规天然气,具有高效清洁等优点。
随着天然气需求量的日益增加,页岩气已成为满足常规天然气需求的现实补充,许多发达国家将页岩气列为国家能源重点发展战略,美国、加拿大已进行商业开采,并获得巨大成功。
据专家估算,我国的页岩气可采资源量约为26×1012m3,与美国的页岩气储量大致相当[1-4]。
我国对页岩气的开发研究尚处于起步阶段,虽然涪陵页岩气藏已取得每年50×108 m3的产能,但无法满足日益增长的能源需求。
因此,研究页岩气的渗流机理及开采理论,对我国后续能源的供给和社会经济的发展具有重要的战略意义[5-8]。
页岩气藏孔隙致密,渗透率低,储集方式和运移规律复杂,涉及气体吸附、扩散以及滑脱效应等现象,常规的达西方程无法准确描述页岩气的渗流规律[9-13]。
国外已对页岩气运移机理与数值模拟方法开展了初步研究,取得了不错的进展,在Barnett、Marcellus等区块获得成功应用[14-16]。
目前我国尚无成型的页岩气开发理论,随着涪陵页岩气藏的成功开发,迫切需要发展适合我国页岩气藏的渗流理论和数值模拟技术。
页岩气藏孔渗结构特征和渗流机理研究现状
Ab t a t s r c :Du o lr e r s r e , d itiu in a d c e n i e s s a e g si c n i e e so e o e i o a t n r y s u c s e t a g e e v s wi e d sr t n l a ln s , h l a s o s r d a n f h mp a n e g o r e b o d t e a tr a ie t o v ni n l e e g . h s k n fs ae g s r s r or i n o v n i n l g s r s r or wi xr — o o o i e — l n t o c n e t a n r y T i i d o h l a e e v i s u c n e t a a e e v i t e t l w p r s y x e v o o h a t ta lw p r a i t n d o p in d s r t n c a a t r t s Co a e t ec n e t n l a e e v i, t s e i l c oso — r — o e me b l ya d a s r t / e o p i h r c e i i . mp r dwi t o v n i a sr s r o r i p c a r t r i o o sc hh o g s mi a e sr c u e a d c mp e e p g c a im e d t on t r l r d c i i r o r d c i i . h r f r , h t e rn t o ma e g tu t r n o l xs e a e me h n s l a n au a o u t t o w p o u t t T e eo e w eh r o k o p vy l vy o t c e r h t cu eo t r g n e p g n o lx s e a e me h n s i o e o e b t e e k e eo h l a e e v i l a esr t r fso a e a d s e a e a d c mp e e p g c a im n ft o t n c st d v lp s a e g sr s r o r t u s h l o e fc ie y T u , n o d rt r vd h o e ia u p r rt e d n mi n l sso h l a e ev i n r d ci i r d c in f t l . h s i r e p o i et e r t ls p o t o y a ca ay i fs ae g sr s r o ra d p o u t t p e i t , e v o c f h vy o p r st ooi y& p r a i t h r ce it so ae g s e au i n me h d n e p g u p t c a im r t d e i a e . e me b l yc a a trsi f h l a . v l t t o sa d s e a eo t u i c s o me h n s a esu id i t sp p r n h Ke r s s aeg s p r st y wo d : h l a , o o i y& p r a i t h r c e it s s e a eme h n s e me b l y c a a trsi , e p g c a im i c
页岩气藏渗流及数值模拟研究
页岩气藏渗流及数值模拟研究一、本文概述Overview of this article页岩气藏作为一种重要的非常规天然气资源,近年来在全球范围内受到了广泛的关注和研究。
由于其储层特性复杂,开发难度大,渗流规律及数值模拟研究成为了页岩气藏开发的关键问题。
本文旨在深入探讨页岩气藏的渗流特性,建立相应的数值模拟模型,为页岩气藏的合理开发提供理论支持和技术指导。
Shale gas reservoirs, as an important unconventional natural gas resource, have received widespread attention and research worldwide in recent years. Due to the complex reservoir characteristics and high development difficulty, the study of seepage laws and numerical simulation has become a key issue in the development of shale gas reservoirs. This article aims to deeply explore the permeability characteristics of shale gas reservoirs, establish corresponding numerical simulation models, and provide theoretical support and technical guidance for the rational development of shale gasreservoirs.本文首先将对页岩气藏的地质特征和渗流特性进行概述,包括页岩储层的岩石学特征、孔渗结构、渗流机制等。
页岩气藏地质特征分析及渗流机理研究
和 暗色 泥页岩 。据相关部 门调 查统计页岩气资源总量在世界范 围内高达 4 5 6 x 1 0 , 接近 世界 非常规天然气 的
一
级, 具有独特的解吸和吸附特 征, 特别是在渗流方面具 有明显区别 与常规气体和致 密砂岩气等气体 的多级、 多尺 度 渗流特性 , 这给 页岩气 的准确认识和开发 带来 了困难 。 基于此 , 在充 分调研 国内外有关 页岩 气文献的基础上, 对页岩气的基本地质特征进行研究, 并分析不 同 颗粒尺寸下的页岩气渗流情况, 为页岩气的开发提供指导和参考。
天然裂缝和基质孔 隙是 页岩储层 的主 要储渗 空间。其 中 直接 影响到页岩气 的资源量 。大量 的页岩气实验和开发 实践
基质孔 隙又可 以划 分为溶蚀孔 、 微裂 隙、 机质 生烃形 成的微孔 表明,它正相 关于页岩气 的生气率 。因为大量的有机质 能吸 隙、 残余原生孔隙 。 .
通的发育 的微 裂缝 , 不利于 页岩气 的保存 ; 地层水也会通过 1 . O %. 1 1 . 0 7 %之间变 化。
裂缝进入 页岩 储层 , 使气井见水 早 , 含 水上升快 , 甚至可 能暴
性水淹 。
页岩气的成藏 离不开有机质 的成熟度 ,据经验统计成熟
度基本要求为 R o> 1 . 3 %。我 国的页岩气储层 中有机质的成
附更多的天然气 , 形成更多的微孔隙空间。
美国 Ne w Al b a n y页岩和 A n t r i m 页岩含有超过 2 0 %T O C
微 裂缝是影 响页岩气产 能的重要 因素 , 也进 一步加剧 了
开采页岩气 的难度和复 杂成都 。一方面 , 发 育的微裂缝在提 含量部分、 B a r n e t t 页岩平均有 机碳含量 为平均 4 . 5 %。在 我国 根据调研和统计资料发现龙马溪 组的 T O C含 量一 供储 渗空间给 页岩气 的同时, 还方便 了吸 附态天然气 的解析 , 四川盆地, . 5 l %而 小 于 4 . 8 8 %、筇 竹 寺 组 的 T OC 含 量 在 并成为页岩气 运移 、 开采 的通 道 。另一方 面,与大型断裂连 般 大 于 0
页岩气藏数值模拟研究现状
t i o n o f n u m e i r c a l s i m u l a t i o n . I t s u g g e s t s t h a t f o u r i s s u e s r e m a i n t o b e i m p r o v e d a n d f u t r h e r p r o b e d : (  ̄ ) I m p r o v i n g r e s e r v o i r m o d e l i n g t o t a k e t h e e f f e c t o f o r g a n i c m a t t e i n t o c o n s i d e r a t i o n ;  ̄ ) E x p o u n d i n g m o r e o n l f o w m e c h a n i s m a n d m a i n c o n t r o l —
模拟技术 的研 究进展 , 为该技术 的深入研 究提 供参考。最后 , 对 页岩 气藏数值 模拟研 究进 展进行 总结 , 认 为存在 4个 有待于 改进 和
研 究的问题 : ① 完善储层模 型以考虑 有机 质的影响 ; ② 需要 阐 明单 相气体 解 吸附、 扩散 和渗 流过程 的运移 规律和 主控 因素, 并建 立
3 . P e t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t te u fP o e t r o l e u m E x p l o r a t o i n&D e v e l o p en m t , B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a )
Ab s t r a c t : T h i s a r t i c l e e x p o u n d s o n t h e r e c e n t a d v a n c e me n t o f t h e t e c h n o l o g y a l l a r o u n d t h e w o r l d t h r o u g h t h e f o l l o w i n g t h r e e a s p e c t s : s h a l e g a s o c c u r r e n c e a n d l f o w me c h a n i s m, g a s r e s e r v o i r mo d e l i n g , a s we l l a s t h e o r e t i c a l s t u d y a n d a p p l i c a —
国外页岩气藏数值模拟技术调研
[0 1】C.L iol,E .L ln . .Cp l a .P oo ,J C.Ede ta.Mo eig wel rl,e 1 dl l n p r r n c i saeg s eev i [ / P /AGE ee or ef ma e n h l a rsror C]S EE o - s / R sr i v
摘要 : 页岩气藏勘探开发过 程 中数值模拟技 术的应用是 一个崭 新的研究课题 , 目前 国 内夕 均无成熟 的经验 做法。 、 本 文调研 了国外页岩 气藏数值模 拟技 术研 究方面 的最新进展 , 以期 对我 国该 方面 的研 究工作 提供 参考和借 鉴 。 调 研结果表 明 , 天然裂缝和 水力压裂 裂缝组成 的复杂裂缝 网络 系统和 页岩 气渗流特 征的准确表 征是做好该 类 对 气藏模拟 的关键所在 , 而天 然裂缝渗透 率、 基质一 裂缝耦合 因子、 水力压裂 裂缝参数对 页岩气藏 产能模拟敏感 性 最强, 可作 为历史拟 合 的可调参数 。通过 页岩 气藏数值模 拟 , 可对 页岩 气井生产 动态预 、 测 剩余储 量分布 、 页岩 气藏加密钻井 、 水力压裂及 二次压裂施工等提供 有益 的参考 。 关键词 : 数值模 拟 ; 页岩气藏 ; 地质建模 ; 天然裂缝渗透 率 ; 水力压裂 ; 基质一 裂缝耦 合 因子
第 1卷 第3 O 期
张远弟 等 : 国外页岩气藏数值模拟技术调研
-3 4・
参数对页岩气井产能影响较大 , 可作为历史拟合 的
主要 考 虑参 数 , 成 功 的人 工水 力 压 裂处 理 是成 功 而
页岩气多尺度渗流数值模拟技术——以昭通国家级页岩气示范区为例
象的模拟,要在宏观模拟中表征上述特殊渗流现象, 合理的做法是引入等效数学模型,如气体状态方程、 渗透率模型及气体吸附模型,使流体和岩石的物理性 质随可测试到的热力学参数(压力、温度、吸附浓度) 发生变化,从而影响孔隙容积和流体相的流动性。在 本文中,公式内的各种物理量均采用国际单位制(SI) 进行说明。
A numerical simulation technology for the multi-scale flow of shale gas and its application in Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area
ZHANG Zhuo, YUAN Xiaojun, RAO Daqian, SHU Honglin, YIN Kaigui
第 41 卷增刊 1 2021 年 3 月
天 然 气 工 业 Natural Gas Industry
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页岩气多尺度渗流数值模拟技术
——以昭通国家级页岩气示范区为例
张 卓 袁晓俊 饶大骞 舒红林 尹开贵
中国石油浙江油田公司
摘要 :页岩气藏的渗流机理复杂,沿用传统的油藏数值模拟器表现出了不适应性。为了实现对页岩气藏的有效模拟,引入等效数学 模型——气体状态方程、渗透率模型及气体吸附模型,并且建立嵌入式离散裂缝网格剖分方法,进而开发出流固耦合模型;在此基础上, 基于昭通国家级页岩气示范区 2 口水平井的 Petrel 地质建模成果,利用所建立的流固耦合模型进行压裂后气井的生产历史拟合和预测, 进而开展了参数敏感性分析。研究结果表明 :①流固耦合模型可以考虑孔隙压实和裂缝变形的影响,功能扩展后的数值模拟器可以 更准确地模拟致密介质中的页岩气渗流特征 ;②嵌入式离散裂缝网格剖分方法能够有效提高建模效率和数值模拟计算速度,支撑了 页岩气井生产数据的高效模拟 ;③随着基质渗透率、裂缝渗透率、裂缝长度逐渐增大,页岩气井累计产气量逐渐升高,但增幅略有 变小 ;④随着应力敏感系数的逐渐增大,单井累计产气量逐渐降低,但降幅逐渐变小。结论认为,该数值模拟技术可以应用于页岩 气井的生产动态分析,可以为同类气藏的开发提供借鉴。 关键词 :页岩气 ;多尺度渗流 ;数值模拟 ;嵌入式裂缝 ;流固耦合模型 ;昭通国家级页岩气示范区 DOI :10.3787/j.issn.1000-0976.2021.S1.021
页岩气藏气体流动机理及数值模拟研究
页岩气藏气体流动机理及数值模拟研究页岩气是一种以页岩为主要储层的天然气资源,由于其在储层中的特殊性质,其流动机理和数值模拟研究对于有效开发和利用页岩气具有重要意义。
在页岩气藏中,气体流动的机理主要包括渗流机理和吸附机理。
渗流机理是指气体在页岩储层中的渗流过程,主要受到渗透率、孔隙度和渗透率分布等因素的影响。
吸附机理是指气体在页岩储层中与页岩表面发生吸附作用,主要受到吸附等温线和吸附解吸速率等因素的影响。
为了研究页岩气藏中气体的流动机理,数值模拟成为一种重要的研究手段。
数值模拟可以通过建立数学模型和计算方法,模拟气体在页岩储层中的流动过程,对气体的渗流和吸附行为进行定量描述。
数值模拟可以通过改变渗透率、孔隙度和吸附等温线等参数,研究它们对气体流动的影响,从而为页岩气藏的开发和利用提供科学依据。
在数值模拟研究中,常用的方法包括有限差分法、有限元法和边界元法等。
这些方法可以通过离散化储层模型,将连续的流动方程转化为离散的代数方程,然后通过迭代求解,得到气体在储层中的流动状态。
数值模拟可以通过改变模型的边界条件和参数,模拟不同的开发方案和条件,评估其对气体产量和开发效果的影响。
然而,数值模拟研究也存在一些挑战和限制。
首先,页岩气藏储层复杂多变,储层参数的确定和模型的建立存在一定的不确定性。
其次,数值模拟需要大量的计算资源和时间,对计算机性能和算法效率提出了较高的要求。
此外,数值模拟结果的可靠性和准确性也需要通过与实际生产数据和实验结果进行验证。
尽管存在一些挑战,但数值模拟研究对于页岩气藏的开发和利用具有重要意义。
通过数值模拟,可以评估不同的开发方案和条件对气体产量和开发效果的影响,优化开发策略,降低开发成本。
此外,数值模拟还可以预测页岩气藏的产量潜力和剩余资源,为储量评价和资源管理提供科学依据。
页岩气藏气体流动机理和数值模拟研究对于有效开发和利用页岩气具有重要意义。
通过研究气体在页岩储层中的渗流和吸附行为,可以揭示气体流动的机理,为开发策略的制定和优化提供依据。
页岩气多段压裂水平井渗流特征数值模拟研究
153页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中的天然气聚集[1]。
页岩气藏属于非常规气藏,页岩气以游离气和吸附气两种形式存在,游离气主要存在于各种孔隙以及各级裂缝中,吸附气主要吸附在有机质含量较高的页岩表面[2]。
页岩气藏地质特征复杂,储集空间具有多尺度特征,页岩的孔隙度低,渗透率极低。
页岩气的流体运移机制复杂,包括解吸、扩散、达西流和非达西流。
页岩气井需采用水平井加大规模水力压裂的方式进行开发。
因此页岩气井生产过程中渗流特征比较复杂,国内外学者主要通过建立理论解析渗流模型对页岩气井的渗流特征进行相关研究。
国外学者Bello基于双重介质模型,建立了双线性流模型,研究了5个不同区域的流动特征[3];Brown建立了三线性流模型,认为页岩气井渗流可以简化成3个区域的线性流动[4]。
国内有学者在Brown模型的基础上,考虑了启动压力梯度的影响,建立了三线性流模型[5];有学者综合考虑页岩气解吸、扩散等渗流特征,建立并求解页岩气藏不稳定渗流数学模型,划分了页岩气井流动阶段[6-8];有学者考虑页岩大型压裂改造特征将储层分为5个区,建立了五区复合渗流模型,将产能递减曲线划分为6个流动阶段,研究了参数对各阶段的影响[9];有学者建立了页岩气分段压裂水平井半解析模型,认为页岩气分段压裂水平井可分为线性流、第一径向流、双径向流等6个渗流阶段[10];有学者根据实际气井研究认为页岩气井生命期内通常出现4种流态[11];有学者建立无限导流多段压裂水平井模型,研究了均质页岩气藏中无限导流分段压裂水平井的压力动态特征[12];有学者建立了基岩和复杂裂缝系统数学模型,认为压裂水平井除常见的4种流动形态(不包括外边界),早期还可能存在裂缝内的径向流动[13];有学者通过数值模拟研究认为多段压裂的水平井裂缝流动特征明显,在流动由线性流转为拟径向流后,出现径向流特征[14];也有学者采用数值模拟的方法研究了考虑页岩气微观渗流机理的压裂井产能[15-16]。
页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究
页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究以页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究为标题引言:页岩气是一种重要的非常规天然气资源,具有巨大的潜力。
为了更好地开发和利用页岩气,需要深入研究页岩气在不同尺度下的渗流行为及其模型。
本文将探讨页岩气跨尺度渗流模型的建立和应用研究,以期为页岩气开发提供科学依据。
一、页岩气渗流模型的建立1. 微观尺度下的页岩气渗流模型在微观尺度下,页岩气渗流主要受到孔隙结构、孔隙度、渗透率和气体吸附等因素的影响。
研究人员通过实验和数值模拟等方法,建立了描述页岩气渗流行为的微观模型,如Darcy定律和Klinkenberg 效应等。
这些模型为理解页岩气在微观尺度下的渗流机理提供了基础。
2. 中观尺度下的页岩气渗流模型在中观尺度下,页岩气渗流主要受到页岩裂缝、裂缝网络和渗流通道等因素的影响。
研究人员通过实验和数值模拟等方法,建立了描述页岩气渗流行为的中观模型,如多孔介质渗流模型和渗流通道网络模型等。
这些模型为理解页岩气在中观尺度下的渗流机理提供了参考。
3. 宏观尺度下的页岩气渗流模型在宏观尺度下,页岩气渗流主要受到页岩层的渗透性和渗流方向等因素的影响。
研究人员通过实验和数值模拟等方法,建立了描述页岩气渗流行为的宏观模型,如渗透率模型和渗流方向模型等。
这些模型为理解页岩气在宏观尺度下的渗流机理提供了指导。
二、页岩气跨尺度渗流模型的应用研究1. 页岩气资源评价通过建立跨尺度渗流模型,可以对页岩气资源进行评价。
基于微观、中观和宏观尺度的渗流模型,可以计算页岩气的储量、产能和开采效果等参数,为页岩气资源的评价提供了科学依据。
2. 页岩气开发优化通过建立跨尺度渗流模型,可以优化页岩气的开发方案。
基于微观、中观和宏观尺度的渗流模型,可以预测页岩气的渗流行为和产能分布,为页岩气的开发和生产提供了指导。
3. 页岩气储层改造通过建立跨尺度渗流模型,可以指导页岩气储层的改造。
基于微观、中观和宏观尺度的渗流模型,可以评估储层改造技术对页岩气渗流行为的影响,为储层改造方案的设计提供了依据。
海相页岩气藏数值模拟技术与应用
海相页岩气藏数值模拟技术与应用海相页岩气藏数值模拟技术与应用在当今的能源领域中,页岩气作为一种重要的非常规天然气资源,受到了广泛关注。
而在页岩气资源开发中,数值模拟技术的应用显得尤为重要。
特别是对于海相页岩气藏,数值模拟技术是必不可少的工具。
本文将从海相页岩气藏的特点出发,深入探讨海相页岩气藏数值模拟技术及其应用。
一、海相页岩气藏的特点海相页岩气藏是指在海相地质条件下形成的页岩气藏。
与陆相页岩气相比,海相页岩气藏具有以下几个特点:1. 地质构造复杂:海相地质构造复杂多变,页岩气储层分布受构造影响较大,地层受力作用复杂,使得海相页岩气储层的地质特征十分复杂。
2. 海相环境影响大:海相环境对页岩气储层的形成和演化具有重要影响,海水环境、海底地质过程等因素都会对海相页岩气藏的形成和储集造成一定影响。
3. 含气量低,开采难度大:相较于陆相页岩气藏,海相页岩气藏中的天然气含量较低,页岩气的开采难度较大。
由于这些特点,海相页岩气藏的数值模拟技术与应用显得尤为重要。
二、海相页岩气藏数值模拟技术1. 海相页岩气藏数值模拟技术的原理海相页岩气藏数值模拟技术是指利用数学方法和计算机模拟技术,对海相页岩气储层进行模拟分析,以达到查明气藏内部分布规律、优化开发方案、指导实际生产等目的的技术方法。
2. 海相页岩气藏数值模拟技术的关键技术海相页岩气藏数值模拟技术的关键技术包括地质建模、渗流模拟、裂缝模拟等。
其中地质建模是整个数值模拟工作的基础,是对储层地质结构、物性参数等进行数字化表征;渗流模拟是数值模拟的核心,是通过对气-水-岩三相流体在储层中的运移规律进行数值模拟,分析储层内部流体分布规律和动态变化特征;裂缝模拟是针对裂缝型页岩气藏,对裂缝发育特征和对流传输规律进行数值模拟。
三、海相页岩气藏数值模拟技术的应用1. 开发方案优化通过数值模拟,可以模拟分析不同开发方案对海相页岩气储层的影响,包括井网布局、压裂参数优化、生产措施等,为实际开发提供科学依据。
页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究
页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究以页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究为题,本文将探讨页岩气的渗流模型以及其在不同尺度下的应用。
第一部分:引言页岩气作为一种非常重要的非常规天然气资源,在能源领域具有巨大的潜力。
然而,由于页岩气储层的复杂性和渗流机理的不确定性,有效开发和生产页岩气仍然面临着很多挑战。
因此,建立准确的跨尺度渗流模型,并应用于页岩气的开发和生产中具有重要的意义。
第二部分:页岩气渗流模型页岩气渗流模型是研究页岩气储层渗流行为的关键工具。
基于渗流理论和实验数据,研究者们提出了各种各样的模型来描述页岩气在储层中的流动特性。
其中,最常用的模型是双渗流模型和多孔介质模型。
双渗流模型通过将页岩气储层划分为裂缝和母岩两个渗流区域,分别考虑了裂缝和母岩的渗流特性。
而多孔介质模型则将页岩气储层看作是一个均质多孔介质,通过介质参数的确定来描述渗流行为。
这些模型在解释页岩气储层的渗流机制和预测页岩气产能方面发挥了重要作用。
第三部分:页岩气跨尺度渗流模型的应用在页岩气开发和生产中,除了需要建立准确的渗流模型外,还需要考虑不同尺度下的渗流特性。
从微观尺度来看,页岩气储层是由纳米级孔隙和裂缝组成的复杂多孔介质。
通过分子模拟和纳米尺度实验,可以揭示页岩气在纳米级孔隙中的渗流行为。
从介观尺度来看,页岩气储层是由微米级孔隙和裂缝组成的多孔介质。
通过扫描电镜和气体吸附实验,可以研究页岩气在微米级孔隙中的渗流行为。
从宏观尺度来看,页岩气储层是由毫米级裂缝和孔隙组成的多孔介质。
通过压力测试和产能试井,可以评估页岩气储层的渗流能力和产能。
第四部分:页岩气跨尺度渗流模型的应用案例以某页岩气储层为例,本文介绍了在不同尺度下应用的页岩气跨尺度渗流模型。
首先,通过纳米尺度的分子模拟和实验,研究了页岩气在纳米级孔隙中的渗流特性。
然后,通过微米尺度的扫描电镜和气体吸附实验,揭示了页岩气在微米级孔隙中的渗流行为。
最后,通过宏观尺度的压力测试和产能试井,评估了页岩气储层的渗流能力和产能。
页岩气渗流机理研究进展及发展趋势
页岩气渗流机理研究进展及发展趋势பைடு நூலகம்
杜殿发1 , 赵艳武1 * , 张 婧1 , 刘长利2 , 唐建信2
1. 中国石油大学 (华东) 石油工程学院, 山东 青岛 266580 2. 中国石化华东油气分公司, 江苏 南京 210000
摘 要:页岩气在复杂孔渗空间的流动属典型的多尺度多场耦合流动。开展页岩气渗流机理研究, 有助于揭示页岩气 藏中流体运移机制, 为后期建立数学模型、 开展数值模拟研究及产能评价与预测奠定理论基础。在调研国内外相关文 献的基础上, 并结合近期已开展的工作, 从页岩孔隙结构特征、 吸附解吸规律、 含气量测试、 应力敏感性、 储层流体运 移等实验内容以及分子动力学方法、 直接蒙特卡洛方法和格子 Boltzmann 方法等微观流动机理模拟方法两方面进行归 纳总结, 阐述了页岩气渗流机理的研究进展, 指出气体吸附程度对渗流规律的影响研究、 页岩气多尺度介质流动机理 实验评价装置研制、 页岩气藏气水两相流动实验与理论研究是未来的发展方向。 关键词:页岩气; 渗流机理; 分子动力学; 格子 Boltzmann; 气水两相
Progress and Trends in Shale Gas Seepage Mechanism Research
DU Dianfa1 , ZHAO Yanwu1* , ZHANG Jing1 , LIU Changli2 , TANG Jianxin2
1. College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao, Shandong 266580, China 2. East China Company of Sinopec, Nanjing, Jiangsu 210000, China
页岩气藏数值模拟研究进展4【加强区简化数模复杂裂缝系统模型可用】
对Haynesville页岩气藏进行基于气井生产动态数据的数值模拟研究摘要:对页岩气藏开发来说,水平井完井技术和压裂增产措施是进行成功经济开发的关键所在。
而水力裂缝参数包括水力裂缝和天然裂缝组成的复杂网格系统以及岩石特征对开发效果的影响有多大,这个必须有清楚的认识。
尤其对于页岩气藏来说,和其他常规研究方法相比,以数值模拟为基础的研究方法提供了一个更好的方向。
尽管这样,现有的数值模拟方法,比如双孔建模和离散化建模等技术,均具有以下缺点:1)在建立水力-天然裂缝系统时需要花费大量的时间来完成;2)需要较长的模型运行时间。
本次研究中,我们发现了一种可简化水力-天然裂缝系统的方法。
由于天然裂缝的分布多样复杂以及油藏特征,这些都导致了不可预测的复杂裂缝系统,从而使得单单依靠离散模型不能准确表征实际气藏特征。
在这里,我们把水力裂缝和水力裂缝诱导天然裂缝的复杂系统作为一个加强区来整体对待处理。
简化后的双孔模型可以用来评价压裂增产措施的有效性并使得我们可以了解页岩气藏的生产机理。
为了验证这种新方法的有效性,我们建立了一个精细化网格模型作为对比。
结果表明,简化后的模型大幅降低了模拟运行时间,而且准确度高。
我们把这种方法对Haynesville页岩气藏井进行了实验,分别对产气量和井底流压进行了历史拟合。
经过历史拟合,得到了油藏和加强区的各项参数,包括孔隙度和基质-天然裂缝系统的渗透率、半长、宽度、加强区渗透率以及EUR(估算最终储量)。
模拟结果表明,如果加强区的导流能力是一样的都是具有较短的加强区,那么与此相对应的会有快速的降产现象出现。
而如果加强区较长的话,降产就会变慢很多。
加强区的导流能力对早期产量动态和井底流压影响较大,而基质渗透率和SRV半长对晚期产量动态影响较大。
然后,我们还对各影响因素做了定量敏感性分析,研究结果可以对有效压裂增产措施涉及和页岩气藏流动机理提供有益的参考。
前言Haynesville页岩气藏形成于一亿五千年前的上侏罗纪,如图1所示,该气藏主要分布于田纳西州东北部和路易斯安那州西北部,面积约5.8百万英亩。
页岩气数值模拟技术进展及展望
页岩气数值模拟技术进展及展望随着全球能源需求的不断增长,页岩气作为一种清洁、高效的能源形式,逐渐受到了广泛。
页岩气数值模拟技术在页岩气开发过程中发挥着重要作用,本文将围绕该技术的进展及展望进行深入探讨。
近年来,页岩气数值模拟技术得到了快速发展,主要涉及的方法包括物理模型法、数值模拟法和统计分析法等。
其中,数值模拟法因其可以考虑各种复杂地质条件和工程因素,成为了研究的主流方向。
针对页岩气开发过程中的多尺度、多物理场问题,研究者们不断开发出更为精细、高效的数值模型,并取得了丰富的研究成果。
多孔介质数值模拟是页岩气数值模拟技术的核心,它可以模拟页岩气在多孔介质中的运移、吸附和解吸过程。
当前,研究者们提出了多种多孔介质模型,如双重孔模型、四重孔模型等,用以提高模拟精度。
然而,这些模型也存在着计算量大、运算速度慢等缺点,仍需进一步优化。
随机微分方程数值解方法可以用来解决页岩气开发过程中的随机性问题,如页岩气藏的非均质性、裂缝分布的不确定性等。
近年来,研究者们提出了多种随机微分方程数值解方法,如蒙特卡罗方法、有限元方法等,为页岩气数值模拟提供了有力的支持。
GPU计算可以利用图形处理器的高性能计算能力,加速页岩气数值模拟过程。
通过将计算任务分配给GPU,可以大幅提高计算速度,使得大规模、高精度的页岩气数值模拟成为可能。
然而,GPU计算也存在一定的局限性,如可扩展性较差、内存限制等,仍需进一步改进。
随着页岩气数值模拟技术的不断发展,其在页岩气开发过程中的作用也日益凸显。
未来,该技术有望在以下几个方面得到进一步应用:通过页岩气数值模拟,可以对页岩气藏进行精细描述和资源评估,为后续的开发和生产提供科学依据。
同时,模拟结果还可以指导钻井工程、增产措施等方面的优化设计,以实现页岩气开发效益的最大化。
页岩气数值模拟技术可以模拟不同开采方案下的产气过程,为制定合理的开采方案提供支持。
通过比较不同方案的经济效益和环境影响,可以找到最优的开采方案,以实现经济效益和环境效益的平衡。
页岩气藏数值模拟研究进展
页岩气藏数值模拟研究进展郝伟;陆努;王树涛;任晓云;刘岭岭【摘要】页岩气开发越来越得到人们的重视.页岩气藏渗透率极低、孔隙结构复杂,并伴有天然裂缝、人工压裂裂缝等复杂网络结构,页岩气藏流体流动特征的高度非线性以及开采机理的复杂性对页岩气藏数值模拟提出了挑战.综述了目前用于页岩气数值模拟的地质物理模型,主要包括等效连续介质模型、离散裂缝网络模型、离散化基质模型和混合模型.总结了描述页岩气吸附解吸模型、页岩气藏基质和裂缝流动模型,以及流固耦合模型等研究现状.分析了目前已有代表性页岩气藏数值模拟方法.在此基础上,认为将来的商业化软件地质物理模型将趋向于采用综合考虑基质和裂缝系统特征的混合模型,同时具有局部网格加密和分区采用不同模型的功能.流动模型要既接近于页岩气藏实际特征又利于计算.在优化算法的同时,将解析和数值方法结合提高整体计算速度会是未来商业化软件发展的方向.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)013【总页数】8页(P143-150)【关键词】页岩气;数值模拟;地质物理模型;非线性流;综述【作者】郝伟;陆努;王树涛;任晓云;刘岭岭【作者单位】防灾科技学院灾害信息工程系,三河065201;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE37我国页岩气资源丰富,随着常规油气产量的递减,页岩气开发得到越来越多的重视[1—5]。
然而,页岩气藏开发具有特殊性[6—8]。
页岩气是吸附气和游离气的混合体,页岩气的开采方式属于排气降压,并普遍依赖于水平井技术和多级压裂技术[9,10]。
裂缝中游离相天然气的采出,能够自然达到降压的目的,同时引起基质表面吸附相的天然气解析,解析的天然气在浓度差作用下扩散到裂缝系统中,再经自然或人工裂缝流动到井筒。
基于多物理耦合的页岩气解吸附、渗流机理与数值模拟
基于多物理耦合的页岩气解吸附、渗流机理与数值模拟
冯雪磊1
1中科院地质与地球物理研究所
Abstract
非常规能源页岩气的开采得益于深部储层大规模水力压裂,页岩气在储层基质孔隙、天然裂缝和人工裂缝等通道的流动性影响页岩气的产气速率。
建立多空介质流动、固体力学以及传热多场耦合的二维多尺度数值模型,分析页岩气解吸附、扩散、渗流过程中储层内基质与裂缝中渗透率和孔隙率的动态变化,对于页岩气藏的产气速率有指导意义。
研究结果表明:储层压裂阶段,大规模网状裂缝导致裂缝内部孔隙率和渗透率升高,页岩气解吸附导致有效应力升高基质收缩,基质空隙率和渗透率上升,页岩气产气速率较高。
页岩气从孔隙到裂缝的流动过程导致储层内部的孔隙压力降低,储层内的压力下降,在上覆岩层的压力作用下孔隙缩小裂缝变窄,长时间的开采导致储层孔隙率和渗透率下降,页岩气产气速率下降。
页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论研究
页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨页岩气储层多级压裂水平井的非线性渗流理论。
随着全球能源需求的持续增长,页岩气作为一种重要的清洁能源,其开发和利用受到了广泛关注。
然而,页岩气储层具有低孔、低渗、非均质性强等特点,使得其开发面临诸多挑战。
因此,研究页岩气储层的多级压裂水平井非线性渗流理论,对于提高页岩气开采效率、降低开采成本、实现页岩气资源的可持续利用具有重要的理论和实践意义。
本文首先对页岩气储层的基本特性进行概述,包括其地质特征、储层物性、渗流特性等。
然后,详细介绍多级压裂水平井的基本原理和技术特点,包括压裂设计、裂缝扩展、裂缝网络形成等过程。
在此基础上,重点研究非线性渗流理论在页岩气储层多级压裂水平井中的应用,包括渗流模型的建立、求解方法的选择、渗流规律的揭示等。
本文还将探讨非线性渗流理论在页岩气储层多级压裂水平井中的实际应用,包括渗流模拟、产能预测、优化决策等方面。
通过实际案例的分析和模拟,验证非线性渗流理论的有效性和可靠性,为页岩气储层的开发提供理论支持和技术指导。
本文还将对页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论的发展趋势进行展望,以期为未来页岩气资源的开发和利用提供新的思路和方法。
二、页岩气储层渗流特性分析页岩气储层是一种典型的低孔低渗储层,其渗流特性相较于常规储层具有显著的不同。
页岩气储层中,由于页岩的微观结构复杂,裂缝和孔隙分布不均,使得气体在储层中的流动变得极为复杂。
因此,深入研究页岩气储层的渗流特性,对于提高页岩气开采效率和优化开采工艺具有重要意义。
在页岩气储层中,气体的流动主要受到基质渗透率、裂缝渗透率、裂缝间距、裂缝开度以及气体物理性质等多种因素的影响。
其中,基质渗透率是页岩气储层渗流特性的重要参数之一。
由于页岩的微观结构复杂,基质渗透率往往较低,这限制了气体在基质中的流动能力。
而裂缝渗透率则相对较高,是气体在页岩气储层中流动的主要通道。
页岩气储层孔隙系统表征方法研究进展
页岩气储层孔隙系统表征方法研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和常规油气资源的逐渐枯竭,页岩气作为一种重要的清洁能源,已引起全球范围内的广泛关注。
页岩气储层的孔隙系统是决定其储气能力和渗流特性的关键,因此,对页岩气储层孔隙系统的深入研究和精确表征显得尤为重要。
本文旨在全面综述页岩气储层孔隙系统表征方法的研究进展,以期为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考。
文章首先介绍了页岩气储层的基本特征,包括其岩石学特性、孔隙类型和分布规律等。
随后,文章重点阐述了当前页岩气储层孔隙系统表征的主要方法和技术,包括基于扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的微观结构观察、基于核磁共振(NMR)和射线计算机断层扫描(-CT)的孔隙结构和分布分析、以及基于压汞法和气体吸附法的孔隙大小和孔径分布测量等。
这些方法和技术在页岩气储层孔隙系统的表征中各有优缺点,本文对其适用性和局限性进行了详细分析。
文章还讨论了页岩气储层孔隙系统表征方法的发展趋势和未来研究方向。
随着科学技术的不断进步,新的表征方法和技术不断涌现,如基于纳米技术的孔隙结构表征、基于和大数据的孔隙系统建模和预测等。
这些新兴技术为页岩气储层孔隙系统的深入研究提供了新的机遇和挑战。
本文旨在全面梳理和总结页岩气储层孔隙系统表征方法的研究进展,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
本文也期望能够激发更多科研工作者和工程师对该领域的关注和兴趣,共同推动页岩气储层孔隙系统表征技术的创新和发展。
二、页岩气储层孔隙系统基本特征页岩气储层孔隙系统具有复杂多变的特征,其储集空间主要包括基质孔隙、裂缝和微裂缝等。
这些孔隙系统不仅具有纳米级的微小尺寸,还呈现出显著的非均质性。
基质孔隙是页岩气的主要储集空间,它们主要分布在页岩基质的粒间和粒内,形态多样,如圆形、椭圆形、不规则状等。
裂缝和微裂缝则是页岩气的重要运移通道,它们能够连接基质孔隙,形成有效的渗流网络。
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当 自然 裂缝 系统 内的压 力 降低 至解 吸压 力 以 下 时 ,页岩气 开 始从 原生 孔 隙 内解 吸 ,并被 释 放 到 次生 孔 隙系 统 。 因此 裂缝 附近原 生孔 隙 内 的吸 附 气浓 度 降低 ,微 孔 隙 中 的气 体 在 浓 度差 的作 用 下 发生 扩 散 ,在压 力 降作用 下 吸 附气 不 断地 被 释放 。
精 细 石 油 化 工 进 展
6
ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS
第 19卷第 4期
页岩 气 藏 渗 流 特 征 及 数 值 模 拟 研 究进 展
廉 培 庆 ,段 太 忠
1.中国石化石油勘探开发研究 院 ;2.页岩油 气富集机理与有效 开发 国家重点实验室 :北京 100083
Hale Waihona Puke 页 岩气 是一 种 非 常规 天 然 气 ,具 有 高效 清 洁 等 优点 。 随着 天 然 气 需 求量 的 日益增 加 ,页 岩气 已成 为满 足常 规 天 然 气需 求 的现 实补 充 ,许 多 发 达 国家 将 页岩气 列 为 国 家 能源 重 点 发 展 战略 ,美 国 、加拿 大 已进 行商 业 开采 ,并 获得 巨大 成功 。据 专 家估 算 ,我 国 的 页 岩 气 可 采 资 源 量 约 为 26× 10 1TI ,与 美 国 的 页 岩 气 储 量 大 致 相 当 ¨-41。 我 国对 页岩气 的开 发 研 究 尚处 于起 步 阶段 ,虽 然 涪 陵页岩 气 藏 已取得 每年 50 X 10 1TI 的产 能 ,但 无 法 满 足 日益 增 长 的 能 源需 求 。因 此 ,研 究 页 岩 气 的渗 流机 理及 开 采 理 论 ,对 我 国后 续 能 源 的供 给 和社会 经 济 的发展 具有 重要 的战 略意 义 J。
页 岩气从 气 藏 流人 生产 井筒 需要 经历 4个 阶 段 Ⅲ2 :1)在 生 产 压 差作 用 下 ,裂 缝 内游 离 态 的 页 岩气开始向井筒流动 ,裂缝 内压力降低 ,基质孔隙
收 稿 日期 :2018—05—30。 作者简介 :廉培庆 ,博士 ,高级工 程师 ,从 事油 气藏 渗流理 论 和 提 高 采 收 率 研 究 。 基金项 目:国家重 大科 技专项 “复 杂油气 藏定 量表 征技 术 ” (2016ZX05033—003)和国家 自然科 学基 金“基 于 多点地 质 统计学的离散裂缝 网络建模新方法 ”(41702359)联合资助 。
1 页岩气 渗 流机 理研 究现 状 及分 析 2000年 以来 ,由于 页 岩 储 层 描 述 技 术 、水 平
井 钻井 和 完井 技 术 的 进 步 ,以及 天 然 气 价 格 较 高 的原 因 ,美 国的页 岩气 产量 出现 了爆 发 式增 长 ,这 促 进 了页 岩 气 渗 流 理 论 的 发 展 。虽 然 美 国 的 页 岩气 开采 技 术路 线 已经非 常 明 确 ,但 中 国的 地
页岩 气藏 孔 隙致 密 ,渗 透 率低 ,储 集方 式 和运 移 规律 复 杂 ,涉及 气体 吸 附 、扩 散 以及 滑脱 效应 等 现 象 ,常规 的达西 方 程 无 法 准 确 描 述 页 岩 气 的渗 流规律 。 国外 已对 页 岩 气 运 移 机 理 与 数 值 模 拟方 法 开展 了初 步 研究 ,取 得 了不错 的进 展 ,在 Barnett、Marcellus等 区块 获得 成 功应 用 ¨ 。 目 前 我 国 尚无成 型 的 页 岩 气 开 发 理 论 ,随着 涪 陵 页 岩 气藏 的成功 开 发 ,迫 切 需 要 发 展 适 合 我 国页 岩 气 藏 的渗 流理 论 和数 值模 拟技 术 。本 文在 分析 总 结 页 岩气 渗 流机 理 的基 础 上 ,综 述 了页 岩 气 数 值 模 拟技 术 的发 展 现 状 ,分 析 了 目前 开 发 中存 在 的 问题 ,并 对 未来 发 展方 向进 行 了展 望 。
质 条件 与美 国不 同 ,美 国技 术 是 否适 合 中 国还 需 要 进一 步 实践 证 明¨ 。近年来 ,许 多学 者 针对 页岩气 开 采理 论 开 展 了大 量研 究 ,主要 体 现 在 以 下 3个 方 面 。 1.1 页岩气 解 吸 一扩 散理 论
与常 规气 藏储 层 不 同 ,页 岩 既 是 天 然 气 的烃 源 岩 ,也是 聚 集 和 保 存 天 然 气 的储 层 和 盖 层 。页 岩 的平均 孔 隙直径 非 常小 ,多数 孔 隙为 纳米 级 ,孔 隙度 和渗 透率 均 非 常低 。SONDERDELD等 卜 3_ 对 北 美 页岩气 藏 的基 岩孔 隙度 和 渗透 率进 行 了统 计 ,结 果 表 明 基 岩 渗 透 率 平 均 为 10 ~ l0 Ixm ,孔 隙 度平 均 为 1% ~5% 。与 常 规 油 气 藏 相 比 ,页岩 气藏 具 有 截 然不 同 的孔 隙结 构 和储 集 方 式 。页 岩气 中 的吸 附气 主要 吸 附在有 机质 孔 隙表 面 ,气体 在有 机 质 中具 有 非 常复杂 的运移 机 制 ,既 有分 子 布 朗 运 动 、吸 附解 吸机 制 、扩 散 机 制 ,又 有 滑脱 效 应和 非 达西 流动 。