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页岩气藏近井精细数值模拟方法研究

梁梦吟  
【摘要】:近年来,随着全球油气能源需求的增长和水平井水力压裂技术的发展,页岩气藏逐步成为国内外关注的热点。页岩气藏经过水力压裂后,在水平井周围的近井储层内形成了复杂的裂缝网络结构,用传统方法进行数值模拟会出现近井地带网格剖分困难,数值计算量大且不容易收敛的问题。因此,需要找到一种更稳定高效的数值模拟方法对页岩气藏水平井周围的储层进行精细的模拟。本文采用一种新型嵌入式离散裂缝精细数值模拟方法,编制了页岩气藏近井精细数值模拟软件。该数值模拟软件采用有限体积法进行全隐式求解。其中,渗流模型的建立充分考虑了吸附解吸、努森扩散、滑脱效应和压力敏感等物理过程。网格模型的建立采用了改进的嵌入式离散裂缝网格剖分方法,即精细网格剖分方法。新方法先将裂缝和基岩分别剖分成独立的网格体系,再通过网格节点的位置关系将两套网格进行耦合,具有计算简便、适应性强的特点。井筒模型中通过引入井筒等效渗透率的概念实现了其与气藏模型的耦合。通过将计算结果与商业数值模拟软件COMSOL的模拟结果进行对比,验证了该数值模拟方法的正确性。最后,通过几组实例计算,分析了页岩气藏产能的影响因素,并进行了压裂施工参数的优化设计。研究结果表明,本文提出的新型嵌入式离散裂缝精细数值模拟方法是对现有的数值模拟方法的一种改进,既可以对页岩气藏近井储层的复杂裂缝进行准确精细的模拟,又具有较高的计算效率和较强的适用性。页岩气藏产能的影响因素分析结果表明,页岩气的早期生产速率和累积产量随压裂裂缝半长、裂缝条数以及天然裂缝的分布密度的增加而增加;基岩渗透率越小,努森扩散对累积产量的影响越大,不考虑努森扩散时预测的累积产偏低;压力敏感对产量的影响主要体现在早中期,不考虑压力敏感时预测的累积产量偏高;吸附效应对产能的影响主要体现在中后期,时间越长,影响越大。压裂施工参数优化设计结果如下,裂缝导流能力设计应尽量保持在10左右有最高的经济效益;当以10年的采出程度最为评价指标时,最佳井距应为220米;由于内部储层线性流动比外部储层线性流动效率高得多,因此优化井距的关键就在与如何使内部线性流动达到最大化。


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