页岩气井渗流机理及产能递减分析

董超 张云广

摘要：页岩气属于一种非常规性能源，世界上很多国家对页岩气的开采非常重视。页岩气主要以游离状态或者吸附状态存在于地下，页岩气的分布地层岩性为高碳泥页岩和暗色泥页岩。我国的页岩气资源占非常规天然气资源的一半以上，然而页岩气藏的孔隙度较低，而且渗透率更是达到了纳米级别，具有独特的解析和吸附特征。目前我国对页岩气的开采还处于发展阶段，在开采技术上并不成熟，并不能对这种低渗透能源进行有效开采。另外我国对页岩气储层的特征理论研究和实际操作并没有形成系统化，在开采过程中还是会存在一些不足，因此研究页岩气井渗流机理和产能递减分析，对提高我国非常规能源的开采有着非常重要的帮助。

关键词：页岩气;渗流机理;产能递减

页岩气主要是储层在页岩中的一种非常规天然气，页岩气在世界上很多国家都有分布，并且页岩气具有开采资源广，开采潜力大，生产周期长的优点，对于页岩气的开采已经是成为国内外研究的重点内容，目前我国对页岩气的开采程度还比较低，只是在部分地区对页岩气进行商业生产，随着研究的不断深入，对于页岩气的研究已经有了很大的提升，但是由于页岩气和其他常规油气储层有很大的差别，在进行开采过程中所出现的问题也比较多，而且页岩气的开发难度比较大，通过对页岩气的储层特征进行分析，并探讨目前页岩气井渗流机理及产能递减，提供相应的开发技术研究，对推动页岩气的开采非常有帮助。

1页岩气藏的储层特征分析

1.1储渗空间特征

天然裂缝和孔隙是页岩气储藏的主要储层空间，其中基质孔隙又可以划分为微裂缝、机质生烃形成的微孔隙以及原生孔隙等。

微裂缝是影响页岩气产能的一个重要因素，同时也加剧了开采页岩气的难度，一方面发育的微裂缝为提供储层空间的同时，还方便了吸附态天然气的解析，并成为了页岩气移动和开采的主要通道。另一方面，与大型断裂所连接的微裂缝，不利于页岩气的保存，同時地下水也会通过裂缝而进入到页岩气储层，使气井出现见水早，含水率上升的趋势，严重的情况下可能会出现暴性水淹。

微裂缝在页岩储层中的分布非常广泛，微裂缝的形成会受到断层、褶皱等构造活动的影响，同时也会受到水平压力差异性的影响。

1.2沉积环境的特征

页岩气的形成主要依靠气源物质的聚集和沉淀，对储层中的有机质生烃含量有特别高的要求。通过对国内的页岩气进行分析，形成页岩气的最佳储层是含有高度有机质的黑色泥页岩，各种特征的黑色泥页岩能够形成源岩。

页岩气之所以能够在这种源岩中大量生成，主要的原因是因为这种源岩能够提供良好的沉积条件和封闭环境，使页岩气能够在此基础上快速沉淀，在这种环境下，能够保证有机物质在被氧化破坏之前就能够形成沉积，由于封闭环境的影响，微生物不能够对有机质进行分解和破坏。

2页岩气渗流机理研究

2.1解析

当页岩气藏完成钻井施工之后，会引起底层压力下降情况的发生，导致原油的吸附平衡受到破坏，产生解析现象。

2.2扩散

页岩气藏的孔隙度较小，从微观上讲八夕流动性存在的可能性很小，主要是以表面扩散、分子扩散以及克努森扩散方式进行流体流动。

表面扩散：是指孔隙介质表面吸附的分子按照物体表面流动的现象。

分子扩散：是一种重要的质量传递方式，在浓度差或者其他作用力的影响下，分子和原子的热运动所引起的物质移动现象。

克努森扩散：当孔隙介质的孔隙大小和分子平均自由程度相接近时，才会出现克努森扩散。

2.3滑脱

在页岩气当中滑脱现象是一种比较常见的形式，在上个世纪就有很多研究学者对滑脱进行了研究和分析，并且建立了克氏渗透率关系式，将克努森流动引入到石油研究过程中。

2.4达西流动

根据页岩气的流动过程，可以发现在微裂缝中渗透率较高的储层可以利用达西方程来描述页岩气藏的气体流动。

通过对页岩气所可能存在的流动过程和流动描述进行分析，对各种形式的流动所存在的条件进行总结，具体如下：表面扩散主要存在于固体干酪根中，解析主要存在干酪根表面，而克努森扩散则存在于页岩基质纳米孔隙中。

3页岩气井产能递减规律

由于页岩气藏属于自生自储，独立成藏的特点，页岩气的流动需要经历解析、吸附、扩散、渗流，导致页岩气产能递减规律与常规天然气藏的递减规律存在差异。因此在研究页岩气井产能递减规律时，应当选择合适的递减分析方法。

通过分析我国页岩气田的开采数据，结合单井产能典型递减曲线图可以看出：页岩气井初始产能会在前期递减过快，但是页岩气井的后期产量较小，会保证平稳状态，产量下降很慢。这就导致页岩气井的开采周期较长，需要经过多次的重复压裂来提高页岩气井的产能，从而获得更高的经济效益和社会效益。页岩气井递减曲线形态可以解释为：在开采初级由于页岩气储层裂缝发育明显，在裂缝中所存在的页岩气为自由气，能够有效提供较高的产量，并且在裂缝内会形成压降状态，但此时的压降并不能形成瞬间动态平衡只能吸附于裂缝和基质的天然气缓慢解析出来;随着页岩气藏的不断开发，页岩气的产量会呈现出下降趋势，导致所解析出的吸附气和生产产量越来越接近，造成后期产量出现低产平稳现象。

4结束语

随着页岩气不断被发现和开采，可以推动非常规能源的研究，对于页岩气这种新能源的出现。很多国家已经开始针对页岩气进行积极研究，目前我国对页岩气的研究一直在不断深化，但是我国页岩气的开发技术与先进国家来相比较还存在着一些不足，因此还需要对页岩气井渗流机理及产能递减进行研究和分析，通过大量的时间可以来积累我国对页岩气这种新型能源的认知度和开采，同时需要向先进国家学习一些相关的开采技术，为我国页岩气能源的开采提供更多的帮助。

参考文献：

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