页岩气水平井分段压裂裂缝参数对产能影响数值模拟研究

周道林

（湖北省天然气发展有限公司，湖北武汉 430000）

水平井完井技术和分段压裂技术是实现页岩气商业开发的的两大关键技术。笔者应用Eclipse 软件中的煤层气、双重介质模块建立页岩气藏水平井分段压裂模型，分别研究不同裂缝半长和裂缝导流能力对气藏产能的影响，为页岩气商业开发提供理论依据。

1 单井数值模型

图1 页岩气藏分段压裂压力分布

模型的顶深2 500 m，气水界面2 600 m，长×宽×高为1 000 m×600 m×10 m，基质孔隙度0.25，基质渗透率0.001 mD，裂缝孔隙度0.005，裂缝渗透率0.01 mD，模拟井水平段长为600 m，水平段共压裂7 段，设计裂缝半长为100 m，裂缝宽度为0.003 m，假定气体组分均为C1，定井底流压6 MPa 生产。模型运行20 年后预测的裂缝压力分布（见图1），模型预测的20 年内气井采气速度（见图2）。

由图2 可知，气藏产气速度初始较高而后迅速递减。这是由于投产初期地层压力较高，裂缝中的游离气在压差作用下快速流入井底，因此初始产量较高。开采后期，随着游离气的逐渐减少，气藏产气速度递减，此时储层压力降低，吸附气逐渐解吸，页岩气井以较低的产量稳定生产。

图2 页岩气藏分段压裂采气速度

2 压裂参数对累计采气量的影响

2.1 裂缝半长对累计产气量的影响

为研究裂缝半长对累计采气量的影响，假定裂缝导流能力和裂缝宽度不变，分别设定裂缝半长为50 m、100 m、115 m 和150 m，模拟不同裂缝长度下的累计采气量（见图3）。

图3 相同裂缝导流能力不同裂缝半长条件下的累计产气量

由图3 可知，裂缝半长增加，累计采气量显著提高。分析可得，随着裂缝半长的增加，裂缝波及范围扩大，更多的气体能够更快的流入井筒，从而产量上升。但当裂缝半长增加到100 m 以后，继续增加裂缝长度，增产效果大大降低，这是由于页岩气藏渗透率过低，单井控制储量有限。

2.2 一定裂缝长度下不同裂缝导流能力对累计采气量的影响

设定裂缝半长为100 m，裂缝宽度0.003 m，分别模拟导流能力在1.8 mD·m、3 mD·m、6 mD·m、15 mD·m、24 mD·m 和30 mD·m 条件下的水平井分段压裂采气量曲线。

图4 相同裂缝半长不同导流能力条件下的累计采气量

由图4 可知，裂缝导流能力增加，累计采气量增加。分析可得，随着裂缝导流能力增加，气体在裂缝中的流动能力加快，采气量提高。但当导流能力达到24 mD·m 后继续增加裂缝导流能力，采气量没有明显增加，然成本大大提高。由此可知，对一定的裂缝长度，存在一个最佳的导流能力，并不是越大越好。

3 结论

（1）增加裂缝半长能提高采气量。裂缝半长增加，能沟通的天然裂缝随之增多，泄流面积增大，采收率提高。

（2）高裂缝导流能力有利于提高增产倍数。裂缝导流能力提高，气体在裂缝内的流动加快，基质中的气体扩散速度随之加快，产气量增加。

（3）对一定的气藏条件，供气能力是有限的，因此存在一个最佳的裂缝长度和裂缝导流能力，过分要求较高的裂缝半长和裂缝导流能力并不可取。

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