考虑天然水平裂缝的页岩气三维运移模型

页岩气藏中分布着大量的天然裂缝,天然裂缝既是气体的储集场所也是气体的渗流通道。为了分析天然水平裂缝对页岩气产能的影响,将页岩气藏的基质和裂缝简化为双重介质模型,建立了三维地质渗流模型,并采用有限元程序COMSOL Multiphyscis 5.1进行了求解,同时利用现场测井数据验证了该模型。在此基础上研究了天然水平裂缝的宽度、空间展布情况、充填以及密度等参数对产能的影响。三维地质渗流模型与二维地质模型相比由于考虑了水平向的裂隙更接近于实际情况,当天然水平裂缝的导流能力比人工裂缝导流能力强时,考虑天然水平裂缝时的页岩气产量是不考虑时的两倍。裂缝的宽度实际变化不大,裂缝的导流能力主要取决于其填充情况对渗透率的影响。在本模型的几何尺寸下,人工裂缝比天然裂缝的渗透率高1个数量级,且1 000d时,和不考虑天然裂缝相比,累计产量多出了近3倍。页岩气的累计产量还随天然裂缝垂向分布密度的增加而增加,1 000d时,裂缝由0增加到1条时,累计产量可增加近4倍,裂缝由2条增为3条时,累计产量增加量为5×108 m3。在实际开发过程中,人工裂缝的设计需考虑到储层中天然水平裂缝的相关参数对产能的影响。