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页岩气储层裂缝系统影响产量的数值模拟研究1.引言1.1 研究背景1.2 研究意义2. 理论基础和方法2.1 页岩气储层构成分析2.2 裂缝系统的数值模拟原理2.3 GEM模型及参数设置3. 储层裂缝系统特征分析3.1 裂缝发育规律分析3.2 裂缝空间分布分析3.3 裂缝连通度分析4. 储层裂缝系统对产量的影响4.1 不同裂缝参数对产量的影响研究4.2 不同裂缝应力下产量的变化规律研究5. 结论与展望5.1 结论5.2 研究不足以及未来工作的展望第一章：引言近年来，在全球经济不断发展的背景下，能源资源的需求量不断攀升。
而作为一种新兴的能源资源，页岩气的开发和利用备受瞩目。
页岩气由组成页岩的有机质经过热成熟而形成，是在剩余烃气的母质中，分散在非常细小的孔隙中，由于供给量极大，在储层内分布都很广泛，储量极其丰富。
不过由此带来的问题就是在页岩地质条件下，页岩气开采有非常大的技术难度。
其中，储层裂缝的发育对于页岩气的开采产量有着重要的影响。
在储层中，裂缝是由于岩石受到外部应力而发生的断裂而产生的，因为天然气往往是由裂缝运移的，因此开采产量与裂缝系统的特征息息相关。
本文采取数值模拟方法，分析页岩气储层裂缝系统的特征，以及对开采产量的影响规律，为页岩气开发提供一定的理论研究依据。
第二章：理论基础和方法2.1 页岩气储层构成分析页岩矿物组成十分复杂，包括石英、长石、云母、方解石、黏土等组成，其中，黏土矿物的含量较大。
总体来说，页岩气储层的主要储集空间是在纳米级或亚微米级的孔隙中，而非传统的孔隙储集，由于孔隙非常细小，进流阻力大，导致页岩气的开采成为非常严峻的难题。
2.2 裂缝系统的数值模拟原理通过数值模拟分析页岩气储层裂缝系统的影响，首先需要对裂缝系统进行数值模拟。
目前，有多种数值模拟方法可以用于裂缝系统的分析，其中常见的有有限差分法、有限元法、面元法等，然而，由于数字离散和数值极化等问题，导致数值模拟中模型与真实情况之间总是存在一些差异。
页岩气藏水力压裂渗吸机理数值模拟研究雷征东;覃斌;刘双双;蔚涛【摘要】To better understand the imbibition behavior in shale reservoirs during production and hydraulic fracturing operations,we investigated the imbibition mechanism and evaluated the formation damage resulting from imbibition.This paper first presents a hydro-mechanical model for a shale gas reservoir with consideration for multiple flow regimes,gas diffusion and desorption,stress sensitive effect,and capillary pressure.Then the formation damage caused by the imbibition mechanism is evaluated by quantifying facture face skin evolution during fracture cleanup and subsequent production.The simulation results indicate that (1) the imbibition has a huge influence on reservoir performance in well tests and production periods,and a high capillary pressure is the main cause behind the imbibition phenomenon and water blockage around hydraulic fractures;(2) it is possible to obtain the original gas pressure by detecting the fracture pressure of new wells with hydraulic fracturing stimulation;(3) formation damage caused by wetting phase trapping is one of the main causes impairing well productivity hydraulic fracturing of tight gas reservoirs,which should not be neglected.This research provides a theoretical foundation for a better understanding of reservoir performance of shale gas,especially for optimizing production by reducing formation damage caused by imbibition at an early period.%针对页岩储层在水力压裂作业和生产中渗吸机理及作用规律不清的问题,开展了渗吸机理及其引起的地层伤害评估的研究.建立了考虑不同影响因素的页岩水力压裂渗吸数学模型,包括基质和裂缝流动,气体扩散和解吸,应力敏感效应和毛细管压力,然后,讨论了在压裂气藏和后续生产期间如何通过量化裂缝面表皮演变来评估由于渗吸机制导致的储层伤害现象.结果表明,(1)在试井以及生产阶段渗吸对储层特性有较大影响,极大的毛细管压力是导致渗吸现象和水力裂缝附近水封的主要原因;(2)对于实施了水力压裂增产措施的新井通过探测裂缝压力可以获得原始气体压力;(3)润湿相阻塞导致的储层伤害是影响致密气藏水力压裂井生产能力的主要来源之一.研究结果对于页岩气藏的渗流特性能够提供深刻的理解,尤其是为早期生产阶段降低由渗吸作用可能造成的储层伤害来优化生产提供理论依据.【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】7页(P118-124)【关键词】数值模拟;渗吸机理;页岩气;水力压裂;毛细管压力【作者】雷征东;覃斌;刘双双;蔚涛【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京海淀100083;保利协鑫石油天然气集团控股有限公司,北京东城100010;中国石油勘探开发研究院,北京海淀100083;中国石油勘探开发研究院,北京海淀100083【正文语种】中文【中图分类】TE312雷征东，覃斌，刘双双，等.页岩气藏水力压裂渗吸机理数值模拟研究[J].西南石油大学学报（自然科学版），2017，39（2）：118-124.LEI Zhengdong,QIN Bin,LIU Shuangshuang,et al.Imbibition Mechanism of Hydraulic Fracturing in Shale Gas Reservoir[J].Journal of Southwest Petroleum University(Science&Technology Edition),2017,39(2):118–124.渗吸是两相或者多相体系中与驱替有关的重要流体流动现象。
页岩气开采水力压裂对地下水环境影响的数值模拟分析分析页岩气开采水力压裂对地下水环境影响的数值模拟一、水力压裂技术简介水力压裂是一种通过高压水将岩石破碎并拓展裂缝以释放天然气的技术。
该技术于上世纪五六十年代被首次应用于油气生产中，被广泛应用于页岩气和致密砂岩等非常规储层开发中。
二、页岩气开采造成的环境问题页岩气开采有可能对地下水环境造成负面影响。
高压水进入地下层时，可能会污染地下水。
此外，开采过程中排放出的废水中可能含有有毒有害物质，对环境和生态造成不良影响。
三、数值模拟分析数值模拟是了解水力压裂对地下水环境影响的一种有效方法。
通过分析水和压力在岩石裂隙中的流动，可以定量分析水力压裂对地下水环境的影响。
在数值模拟中需要考虑的因素包括：岩石孔隙度、渗透率、水平应力、地下水位、水力压裂工艺参数等。
其中，岩石孔隙度和渗透率是决定岩石透水性的关键因素。
水平应力是由于地重和地震等因素造成的，是影响水力压裂效果的重要因素。
地下水位是指地下水的高度，对水力压裂过程的影响也很大。
水力压裂时的工艺参数包括水压、注水量、井网等，这些参数直接影响水力压裂的效果。
通过数值模拟，可以研究水和压力对地下环境的影响，进而对水力压裂工艺进行优化和改进，以保护地下水环境和生态安全。
四、数值模拟结果分析数值模拟结果显示，水力压裂会使裂隙不断扩大，进入深层地下水层的概率大大增加。
这可能造成深层地下水层的垂直污染。
此外，水力压裂还可能导致地下水环境的化学变化，如钾、钙、钠等离子含量的增加。
在数值模拟中，我们还发现采用适当的工艺参数可以减少水力压裂对地下水环境的负面影响。
例如，选择适当的水力压裂压力和注水量可以减少水力压裂对地下水环境的影响。
总体而言，数值模拟是研究水力压裂对地下水环境影响的一种有效方法，通过数值模拟可以实现对水力压裂过程的优化和改进，从而保护地下水环境和生态安全。
页岩气藏水平井分段多簇压裂与流动数值模拟王伟;姚军;曾青冬;孙海;樊冬艳【摘要】To discover the effect of fracturing parameters on gas production in horizontal wells of shale gas reser-voirs, numerical simulation of staged cluster fracturing and gas flow have been carried out. The model of fracture propagation has taken the effect of stress shadowing into account. The model solved stress and displacement discon-tinuity with displacement discontinuity method, coupled fluid flow in the wellbore and fractures have been solved by Newton iteration method. Taking viscous flow, Knudsen diffusion and adsorption-desorption, shale gas flow after fracturing has been solved by using discrete fracture model. Simulation results show: As to simultaneous propaga-tion of multiple cluster fractures, when fractures spacing become smaller, the deviation angles of side fractures from maximum horizontal principle stress direction become larger, and the width of middle fracture becomes smaller. When fracturing stage number of horizontal well increases, cumulative gas production increases with a decreasing rate. As to a fracturing stage, cumulative gas production of three clusters is larger than that of two clusters. The lar-ger fractures spacing is, the larger cumulative gas production is.%为探究页岩气藏水平井压裂参数对产气量的影响，开展了分段多簇压裂与流动的数值模拟研究。
造后的下完井管柱，还可以应用于：连续油管拖动水力喷射改造后的井、利用TAP 阀直井分层压裂完井技术改造后的井。
4 实例应用在桃XX 井一口连续油管拖动水力喷射改造的水平井，完钻井深4405.00m(斜深)，该井利用连续油管带底封喷砂射孔，环空加砂逐层分段压裂，盒8段改造了6段。
在压裂施工前，该井在井口大四通上安装了一个液动大通径平板闸阀，再在其上安装压裂六通、连续油管注入头等配套设施，进行连续油管水力喷射、环空加砂压裂施工后，起出连续油管及工具，关闭平板闸阀。
随后，经过考虑该井井况、油管抗外压强度后，编写施工设计，首次利用S-9带压作业装置，在9天时间里下入带油管堵塞器2-7/8″生产管柱至井深3205.67m(井斜50°)。
待管柱下至预定位置后，带压坐油管悬挂器，拆带压作业装置及平板闸阀，安装采气树。
利用700型水泥车油管内打压6MPa ，切断油管堵塞器销钉，通过观察油套压力表，确认油套联通后，该井进入正常放喷排液阶段。
该井的顺利带压完井，有效避免了压井下完井管柱的井控风险及压井液对地层的污染，为目前这一服务项目的推广应用积累了宝贵经验。
5 结语带压作业配合拖动油管水力喷射气井改造工艺在施工完成后可起出水力喷射工具并下入生产管柱，带压作业不使用压井液，有效避免了储层的二次污染。
做为理论，虽然还没有在长庆区域进行过实践，但国内已有公司在塔里木油田顺利实施过多口井的带压拖动水力喷射分段酸压，且都属于超深井改造，为这项工艺理论提供了实践论证，建议开展该工艺的试验项目，以证明对于气井水平井改造，带压作业可以提供更加可靠、安全、环保、高效的方法。
另外，目前随着连续油管水力喷射及TAP 阀应用越来越广泛，带压完井同样可以作为一项重要服务项目，进行推广，并积累宝贵的施工经验。
参考文献：[1]马发明.不动管柱水力喷射逐层压裂技术[J]. 天然气工业，2010, 30(8): 25-28.[2]张福祥.带压作业配合水力喷射分段酸压技术在塔里木油田的应用. 内蒙古石油化工，2012, 19: 116-117.作者简介：①郑海旺(1985-)男，汉，机械工程师，主要从事设备管理工作。
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]。
