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页岩气开发机理和数值模拟—张东晓—北京大学_图文

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页岩气开发 机理和数值模拟北京大学工学院张东晓62011页岩气国际学术研讨会中国地大(北京)页岩气• 页岩气储量 :•全球: 411 国页岩气产量稳步上升•从 1990年起每 5年翻一倍• 富含有机物的页岩可作为天然气资源• 泥盆纪页岩 ,含 5有机物• 低孔隙度• 低渗透率岩既是储层和气源,也起圈闭和保存的作用•天然裂缝没有广泛发育但可被压裂•含水饱和度 < 30%•闭合的裂缝被方解石填充•渗透率 : 1 1 D•孔隙度 : 3储层厚度 : 400井深度 : 6,00000 量 : CF/垂直井 )•压力梯度 : o l C a r p e n t e r H e i r s 705101520253001 002 003 004 005 006 007 008 009 001 00 0Pe r m , p 页岩气中没有“干井” ! 问题的关键是怎样开采天然气?• 开采天然气需要人工增产手段,比如水力压裂•冻胶压裂 : 成本太高•轻砂水力压裂 : 有效•10采收率500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000东西向 (北向(过水力压裂开采天然气观测井对非常规气藏的非常规考虑• 当渗透率低到一定程度,渗透率具体是 1 10 是 100 扩散起作用• 问题在于岩层怎样被压裂 :• 整齐的大裂缝?• 零碎的小裂缝?• 岩相对压力的响应决定压裂的裂缝网络的形态水平井•已经证明:在水平完井段进行水力压裂比在垂直完井段更高效 :• 2 倍成本• 3 倍产量 扩散控制产量的关键因素1. 与井连通的裂缝网络2. 基质 中的气含量数值模拟和历史拟合通过观测数据确定储层的性质生成能反映页岩气储层的模型用反问题模型和历史拟合方法调整储层模型,以得到更好的预测对储层性质做估计,使其能够描述富含裂缝的页岩储层的复杂行为方法讨论 1963et 2001et 2005裂缝储层的数值模拟局部网格细化离散裂缝网络双孔双渗模型方法讨论• 裂缝模型的不确定性方向 & 位置孔径长度裂缝传导率孔隙度基质 集合卡曼滤波 W P 1Y    j  1更新方程   11卡曼增益方法讨论• 为什么采用集合卡曼滤波 +双孔双渗模型 ? 双孔双渗 : 不要求知道裂缝孔径、形状等 . 历史拟合 : 基于观测调整裂缝性质 不会因为更新了裂缝性质而需调整网格 集合卡曼滤波 : 自动更新模型算例先验模型4.5 1 0 500 1000 150000 . 511 . 52x 1 04T i (D a )d u ce r 1 - I n i t i a l En se mb l d i t i o n sM e a su re me n t 00 1000 15000 . 511 . 52x 1 04T i (D a )d u ce r 1 - U p d a t e St e p : 4 0H i st o a t ch i n d i t i o n sM e a su re me n t 00 1000 150020003000400050006000T i (D a )d u ce r 1 - U p d a t e St e p : 1 0H i st o a t ch i n d i t i o n sM e a su re me n t 00 1000 15000 . 511 . 52x 1 04T i (D a )d u ce r 1 - U p d a t e St e p : 1 0H i st o a t ch i n d i t i o n sM e a su re me n t 00 1000 150020003000400050006000T i (D a )d u ce r 1 - U p d a t e St e p : 4 0H i st o a t ch i n d i t i o n sM e a su re me n t 00 400 6000500100015002000G a s d u ct i o n A v e ra g e D a t a M i t )U p d a t e T i (D a 1 • 分块模拟• 垂直井井网格块逐渐减小的 φ 和 1• 垂直井: 1垂直井: 2水平井: 孔隙度(%)0 3 5 7 9 11块编号裂缝孔隙度孔隙度(%)0 3 5 7 9 11块编号*1010)初始集合标准化浓度0 20400 50 100踪剂含量 ()最终集合标准化浓度0 5100 50 100准桶/天)0 24 6 80 50 100 50 100 2 4 6 8 集合预测实测值气生产速率标准化气产量0 1 2 30 50 100 150 开始预测集合预测值实测值气田实例: 2总结 目标 : 用 观测数据 估计页岩气储层性质 历史拟合 : 处理致密储层(页岩)气藏的有效工具 需要的关键信息 : 裂缝的 大致方向 分块模拟 : 针对 真实页岩气田 的例子可以有效地估计储层性质,包括 裂缝体积 所发展的模型能够预测储层行为简要回顾历史• o. •在极低经济效益的情况下持续投入了 17年•上世纪 90年代末,在水力压裂取代冻胶压裂后,经济效益得到了提升• 2002年, 购了 2004有 6亿美元的利润•而总共有超过 100个开发商•正在开采非常规油气藏。• 随着技术的进步和利润上涨 , 一些“非常规”的油气藏已经变成“常规”的。• 为可持续的开发非常规资源,需要稳定的投入和持续的技术创新。
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