中国石油和化工自动化应用协会科技进步二等奖：深层海相页岩气藏压裂水平井产能评价

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深层海相页岩气藏压裂水平井产能评价技术及应用

主要完成单位: 重庆科技学院，中国石化西南油气分公司采气四厂

主要完成人: 向祖平、周兴付、敖 翔、刘忠华、陈中华、卜 淘、李志军、肖 晖、朱诗杰、刘哲知

1 项目介绍

我国页岩气有65%以上都属于埋深超过3500米的深层海相页岩气，是天然气勘探开发重点攻关方向。由于深层海相页岩气藏具有埋藏深、高温高压、天然裂缝发育、地应力差异系数大、裂缝失效快等特征，开采过程中存在压裂液影响页岩气吸附解吸、压裂裂缝变形、传质扩散与流固耦合渗流等复杂机理，使已有产能评价方法不能高效指导深层页岩气藏的合理开发。我国首个3500m以深的深层海相页岩气田——威远—荣县页岩气田开发实践表明，需要通过室内实验与理论研究、理论推导与实际检验相结合的方法，深入研究深层海相页岩气藏考虑压裂液影响的解吸机理、微纳米孔隙气体传质扩散机理、人工裂缝变形机理以及流固耦合渗流规律，建立一套深层海相页岩气藏多尺度多机制产能预测综合数学模型，形成深层海相页岩气产能评价方法，研制新的产能评价软件并应用于深层海相页岩气产能评价，形成深层海相页岩气藏压裂水平井产能评价技术。

据此，针对四川盆地深层海相页岩气地质特征和开采技术，自2015年开始，研究团队依托“国家自然科学基金”、“重庆市自然科学基金重点项目”等国家级和省部级项目以及油田企业技术服务项目20项，揭示了海相页岩气储层水平井压裂裂缝变形机理、压裂液影响的页岩气吸附与解吸附规律、微纳米孔隙气体传输机制，形成了海相页岩气藏压裂水平井产能评价技术，为中国石化威远—荣县等深层海相页岩气田的开发优化提供了技术支撑。该成果经中国石油和化工自动化应用协会组织专家组鉴定认为达到了“国际先进水平，其中综合考核压裂裂缝变形、页岩气超临界特征和压裂液渗吸影响的产能评价技术达到了国际领先水平”。

2 主要创新点

（1）设计了压裂裂缝变形评价实验方法，揭示了压裂裂缝受支撑剂嵌入变形、塑性变形的压裂裂缝应力敏感机理，建立了基于压裂裂缝变形和关键参数的压裂裂缝渗流数学模型，实现了压裂裂缝导流能力变化的定量描述。

（2）阐明了超临界页岩气密度变化特征及其对页岩气吸附的影响机理，明确了深层海相页岩储层压裂后渗吸含水分布规律以及压裂液对深层页岩气解吸影响规律，建立了综合考虑页岩气超临界特征、压裂液渗吸影响的海相页岩气解吸数学模型，有效提高了海相页岩气吸附与解吸的定量描述精度。

（3）阐明了微纳米孔隙页岩气传输机理，提出了表征表面扩散和游离气传质扩散的等效渗透率方法，建立了深层页岩气多尺度多机制产能评价综合数学模型，研制了基于多尺度多机制非线性渗流的深层页岩气藏产能评价软件，开发了综合考虑压裂裂缝变形、页岩气超临界特征和压裂液渗吸影响的产能评价技术，实现了深层海相页岩气藏压裂水平井产能的准确评价。

3 应用推广及效益

（1）截至2020年底，成果应用于威远-荣县页岩气田和永川页岩气田的产能建设方案，累计完成84井次的现场应用，新增动用储量252亿方，新建产能15亿方/年，累计生产页岩气达9.5亿方，新增销售和补贴收入达14.48亿元，相当于节约158.37万吨标煤/年、减少CO2排放31.54万吨/年，且有效缓解了威远和永川地区居民和中小企业燃气供应紧张局面，经济和社会效益显著。

（2）项目组授权发明专利4件、实用新型专利7件、软件著作权2件。其中， “页岩气藏不同传质扩散机理对储层渗流能力贡献率的定量评价方法”（ZL201811456867.2）专利提出了页岩气藏不同开采压力阶段微纳米孔隙中流体不同流动机制对页岩气产量贡献率的定量评价。 “页岩气藏水平井产能评价软件系统V1.0”（2021SR0947491）软件著作权为页岩气藏压裂水平井产能评价提供了实用便捷的软件工具。这两项知识产权成果在中国石化西南油气分公司的威远-荣县区块、永川区块等深层海相页岩气藏开展现场试验，取得了较好效果，现正在其他页岩气田推广应用。

负责人简介：向祖平，男，1978年11月生，教授，硕士研究生导师，《天然气与石油》期刊编委，复杂油气田开发理论与技术重庆高校创新团队方向负责人，现任重庆科技学院石油与天然气工程石油工程系主任。主要从事油气田开发理论与系统工程、油气藏渗流理论及应用、非常规油气开发方面的研究，先后主持主研各级科研项目40余项，其中，国家重大专项子课题3项，省部级7项；出版著作3部；发表学术论文30余篇，其中SCI/EI收录10篇；获省部级科技进步二等奖2项，局级科技进步一等奖1项，获专利3项和软件著作权2项。

基金项目：国家青年科学基金（5180040902）、重庆市自然科学基金重点项目（cstc2019jcyj-zdxm0065）、重庆市基金项目（cstc2015jcyjA90014、cstc2016jcyjA0605、cstc2016jcyjA0607、cstc2018jcyjAX0563、cstc2019jcyj-msxmX0507）、中国石油科技创新基金（2015D-5006-0207）和重庆市教委基金（KJ1501315、KJ1601313、KJ1601320、KJQN20200）项目资助