頁(yè)巖氣水平井分段壓裂裂縫參數(shù)對(duì)產(chǎn)能影響數(shù)值模擬研究

周道林

（湖北省天然氣發(fā)展有限公司，湖北武漢 430000）

水平井完井技術(shù)和分段壓裂技術(shù)是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)開發(fā)的的兩大關(guān)鍵技術(shù)。筆者應(yīng)用Eclipse 軟件中的煤層氣、雙重介質(zhì)模塊建立頁(yè)巖氣藏水平井分段壓裂模型，分別研究不同裂縫半長(zhǎng)和裂縫導(dǎo)流能力對(duì)氣藏產(chǎn)能的影響，為頁(yè)巖氣商業(yè)開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 單井?dāng)?shù)值模型

圖1 頁(yè)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(zhǎng)×寬×高為1 000 m×600 m×10 m，基質(zhì)孔隙度0.25，基質(zhì)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(zhǎng)為600 m，水平段共壓裂7 段，設(shè)計(jì)裂縫半長(zhǎng)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(chǎn)。模型運(yùn)行20 年后預(yù)測(cè)的裂縫壓力分布（見(jiàn)圖1），模型預(yù)測(cè)的20 年內(nèi)氣井采氣速度（見(jiàn)圖2）。

由圖2 可知，氣藏產(chǎn)氣速度初始較高而后迅速遞減。這是由于投產(chǎn)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(chǎn)量較高。開采后期，隨著游離氣的逐漸減少，氣藏產(chǎn)氣速度遞減，此時(shí)儲(chǔ)層壓力降低，吸附氣逐漸解吸，頁(yè)巖氣井以較低的產(chǎn)量穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖2 頁(yè)巖氣藏分段壓裂采氣速度

2 壓裂參數(shù)對(duì)累計(jì)采氣量的影響

2.1 裂縫半長(zhǎng)對(duì)累計(jì)產(chǎn)氣量的影響

為研究裂縫半長(zhǎng)對(duì)累計(jì)采氣量的影響，假定裂縫導(dǎo)流能力和裂縫寬度不變，分別設(shè)定裂縫半長(zhǎng)為50 m、100 m、115 m 和150 m，模擬不同裂縫長(zhǎng)度下的累計(jì)采氣量（見(jiàn)圖3）。

圖3 相同裂縫導(dǎo)流能力不同裂縫半長(zhǎng)條件下的累計(jì)產(chǎn)氣量

由圖3 可知，裂縫半長(zhǎng)增加，累計(jì)采氣量顯著提高。分析可得，隨著裂縫半長(zhǎng)的增加，裂縫波及范圍擴(kuò)大，更多的氣體能夠更快的流入井筒，從而產(chǎn)量上升。但當(dāng)裂縫半長(zhǎng)增加到100 m 以后，繼續(xù)增加裂縫長(zhǎng)度，增產(chǎn)效果大大降低，這是由于頁(yè)巖氣藏滲透率過(guò)低，單井控制儲(chǔ)量有限。

2.2 一定裂縫長(zhǎng)度下不同裂縫導(dǎo)流能力對(duì)累計(jì)采氣量的影響

設(shè)定裂縫半長(zhǎng)為100 m，裂縫寬度0.003 m，分別模擬導(dǎo)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(zhǎng)不同導(dǎo)流能力條件下的累計(jì)采氣量

由圖4 可知，裂縫導(dǎo)流能力增加，累計(jì)采氣量增加。分析可得，隨著裂縫導(dǎo)流能力增加，氣體在裂縫中的流動(dòng)能力加快，采氣量提高。但當(dāng)導(dǎo)流能力達(dá)到24 mD·m 后繼續(xù)增加裂縫導(dǎo)流能力，采氣量沒(méi)有明顯增加，然成本大大提高。由此可知，對(duì)一定的裂縫長(zhǎng)度，存在一個(gè)最佳的導(dǎo)流能力，并不是越大越好。

3 結(jié)論

（1）增加裂縫半長(zhǎng)能提高采氣量。裂縫半長(zhǎng)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(dǎo)流能力有利于提高增產(chǎn)倍數(shù)。裂縫導(dǎo)流能力提高，氣體在裂縫內(nèi)的流動(dòng)加快，基質(zhì)中的氣體擴(kuò)散速度隨之加快，產(chǎn)氣量增加。

（3）對(duì)一定的氣藏條件，供氣能力是有限的，因此存在一個(gè)最佳的裂縫長(zhǎng)度和裂縫導(dǎo)流能力，過(guò)分要求較高的裂縫半長(zhǎng)和裂縫導(dǎo)流能力并不可取。

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