计算物理 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (2): 192-201.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8882
潘泉羽1,2(), 程林松1,2,*(
), 贾品1,2, 胡江鹏1,2, 贾志豪1,2
收稿日期:
2023-12-25
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-04-08
通讯作者:
程林松
作者简介:
潘泉羽, 博士研究生, 研究方向为非常规油气藏渗流理论, E-mail: panquanyujj@163.com
基金资助:
Quanyu PAN1,2(), Linsong CHENG1,2,*(
), Pin JIA1,2, Jiangpeng HU1,2, Zhihao JIA1,2
Received:
2023-12-25
Online:
2025-03-25
Published:
2025-04-08
Contact:
Linsong CHENG
摘要:
为定量评价返排阶段致密储层的水锁损害程度, 基于毛管力和相对渗透率随含水饱和度的变化关系, 采用达西公式推导压裂液侵入区气水两相流动方程, 建立致密储层返排阶段压裂液水锁损害定量评价模型。利用泰勒展开的非线性求解方法求解返排阶段侵入区含水饱和度、相对渗透率及渗透率损害率。分析压裂液侵入深度、压裂液黏度、排采压差、应力敏感对水锁损害的影响, 并探索水锁损害对产水产气的影响。结果表明: 当排采压差大于毛管力时, 水锁损害开始逐步解除, 并且排采压差越大, 水锁解除程度越高, 水锁损害程度越低。压裂液黏度、侵入深度、应力敏感系数较大时, 返排阶段解除水锁难度较大, 水锁损害程度较高, 最终将导致气藏采收率降低。
潘泉羽, 程林松, 贾品, 胡江鹏, 贾志豪. 致密储层压裂液水锁损害定量评价模型及影响因素分析[J]. 计算物理, 2025, 42(2): 192-201.
Quanyu PAN, Linsong CHENG, Pin JIA, Jiangpeng HU, Zhihao JIA. Quantitative Evaluation Model of Water Blocking Damage of Fracturing Fluid in Tight Reservoirs and Analysis of Affecting Factors[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2025, 42(2): 192-201.
图1 气水赋存状态示意图(a) 初始气水赋存状态;(b) 压裂液注入过程(水锁损害形成);(c) 压裂液返排过程(水锁损害部分解除)
Fig.1 Schematic of gas-water occurrence state (a) initial gas-water occurrence state; (b) process of hydraulic fracturing fluid injection (formation of water blocking damage); (c) process of hydraulic fracturing fluid flowback (partial relief of water blocking damage)
实验数据 | 岩样号 | 长度/cm | 直径/cm | 孔隙度/% | 渗透率/(10-3 μm2) | 排采压差/MPa |
Ref.[ | S1 | 6.06 | 2.52 | 5.94 | 0.069 6 | 1.5 |
S3 | 6.45 | 2.50 | 11.39 | 0.181 | 1.5 | |
Ref.[ | 4# | 5.08 | 2.54 | 5.05 | 0.061 | 1 |
表1 岩样基础数据
Table 1 Basic parameters of rock samples
实验数据 | 岩样号 | 长度/cm | 直径/cm | 孔隙度/% | 渗透率/(10-3 μm2) | 排采压差/MPa |
Ref.[ | S1 | 6.06 | 2.52 | 5.94 | 0.069 6 | 1.5 |
S3 | 6.45 | 2.50 | 11.39 | 0.181 | 1.5 | |
Ref.[ | 4# | 5.08 | 2.54 | 5.05 | 0.061 | 1 |
图3 含水饱和度实验数据与模型求解结果 (a) 江昀等[38]实验数据对比验证结果;(b) 游利军等[39]实验数据对比验证结果
Fig.3 Water saturation between experimental data and model solution results (a) validation results with experimental data[38]; (b) validation results with experimental data[39]
图4 压裂液黏度对水锁损害的影响(a) 对含水饱和度影响;(b) 对渗透率损害率影响
Fig.4 Effect of fracturing fluid viscosity on water blocking damage (a) influence on water saturation; (b) influence on damage ratio of permeability
图5 压裂液侵入深度对水锁损害的影响(a) 含水饱和度及渗透率损害率随时间变化;(b) 含水饱和度及渗透率损害率随侵入深度变化
Fig.5 Effect of fracturing fluid invasion depth on water blocking damage (a) variation of water saturation and damage ratio of permeability over time; (b) variation of water saturation and damage ratio of permeability with invasion depth
图6 排采压差对水锁损害的影响(a) 含水饱和度及渗透率损害率随时间变化;(b) 含水饱和度及渗透率损害率随排采压差变化
Fig.6 Effect of flowback and production differential pressure on water blocking damage (a) variation of water saturation and damage ratio of permeability over time; (b) variation of water saturation and damage ratio of permeability with pressure differential during flowback
图7 应力敏感对水锁损害的影响(a) 对含水饱和度影响;(b) 对渗透率损害率影响
Fig.7 Effect of stress sensitivity on water blocking damage (a) effect on water saturation; (b) effect on damage ratio of permeability
参数 | 数值 | 参数 | 数值 | |
基质渗透率/mD | 0.07 | 基质含水饱和度/% | 20 | |
侵入区渗透率/mD | 0.06 | 侵入区含水饱和度/% | 40 | |
裂缝区渗透率/mD | 700 | 裂缝区含水饱和度/% | 100 | |
压裂液黏度/(mPa·s) | 1 | 孔隙度/% | 6.07 | |
缝间距/m | 65 | 排采压差/MPa | 20 | |
裂缝数量/条 | 23 |
表2 模型基础参数
Table 2 Basic parameters of the model
参数 | 数值 | 参数 | 数值 | |
基质渗透率/mD | 0.07 | 基质含水饱和度/% | 20 | |
侵入区渗透率/mD | 0.06 | 侵入区含水饱和度/% | 40 | |
裂缝区渗透率/mD | 700 | 裂缝区含水饱和度/% | 100 | |
压裂液黏度/(mPa·s) | 1 | 孔隙度/% | 6.07 | |
缝间距/m | 65 | 排采压差/MPa | 20 | |
裂缝数量/条 | 23 |
图8 排采压差对产水产气的影响(a) 对产水影响;(b) 对产气影响
Fig.8 Effect of differential pressure of flowback and production on water and gas production (a) effect on water production; (b) effect on gas production
图9 压裂液黏度对产水产气的影响(a) 对产水影响;(b) 对产气影响
Fig.9 Effect of fracturing fluid viscosity on water and gas production (a) effect on water production; (b) effect on gas production
图10 侵入深度对产水产气的影响(a) 对产水影响;(b) 对产气影响
Fig.10 Effect of invasion depth on water gas production (a) effect on water production; (b) effect on gas production
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