引言

当前全球能源需求持续增长，常规油气资源日益枯竭，作为非常规油气资源的重要组成部分，页岩油气勘探与开发备受关注。页岩油气储层通常具有低孔隙度、低渗透率以及复杂裂缝网络特征，使得实际开发难度较高。对于高含黏土页岩凝析油气储层而言，由于黏土矿物存在，导致储层复杂性进一步提高，同时还可能存在水化伤害和渗流障碍，进而对油气井生产效率、采收率造成影响。焖井技术因其自身特点，使其被广泛应用于页岩油气开发中。该技术通过控制井筒压力，使地层流体在井筒与地层之间发生渗吸置换，从而改善地层流体的流动状态，提高油气井的生产能力。然而，对于高含黏土的页岩凝析油气储层而言，焖井过程中的油水运移规律、焖井时间的优化以及黏土水化对储层物性的影响等关键问题尚缺乏深入系统的研究。

1、研究思路

本研究将围绕高含黏土页岩凝析油气储层的焖井返排过程展开，综合运用地质学、流体力学、数值模拟等多学科知识，通过理论分析与数值模拟相结合的方法，深入探究焖井过程中的油水运移规律及焖井时间优化问题。具体研究思路如下：

（1）对高含黏土页岩凝析油气储层的地质特征进行详尽分析，包括储层物性参数、裂缝网络分布、黏土矿物类型及含量等，以明确研究对象的基本特性。在此基础上，结合渗流力学和相变理论，建立描述焖井过程中油水运移和相变行为的数学模型。

（2）利用有限元法、有限差分法或有限体积法等先进数值模拟技术，对建立的数学模型进行求解。在数值模拟过程中，将充分考虑储层非均质性、裂缝网络复杂性以及黏土水化对储层物性的影响，以确保模拟结果的准确性和可靠性。

（3）通过数值模拟，对焖井期间地层油水运移的时空分布特征进行重点分析，揭示焖井过程中裂缝闭合、渗吸置换和能量平衡等主控阶段的作用机制。同时，将探讨不同焖井时间对地层流体流动状态和生产效率的影响，以期找到焖井时间与采收率之间的最佳平衡点。

（4）根据数值模拟结果，提出针对高含黏土页岩凝析油气储层的焖井时间优化方案，并结合实际生产数据对优化方案进行验证和修正。此外，还将对研究过程中发现的新现象、新问题进行深入探讨，为后续研究提供新的思路和方向。

2、数值模拟模型构建

在构建高含黏土页岩凝析油气储层焖井返排的数值模拟模型时，应综合考虑储层的地质特征、流体性质、渗流规律以及焖井过程中的物理化学变化。详细构建流程如下：

（1）明确模型的基本假设和边界条件。这包括储层的地质结构、流体性质、渗流特性等基本参数，以及焖井过程中的初始条件和边界条件。这些假设和条件将作为模型构建的基础。

（2）科学选择数学模型来描述焖井过程中的油水运移和相变行为。由于高含黏土页岩储层具有低渗透率、高含水饱和度等特点，需要采用能够描述非线性渗流和相变行为的数学模型。例如，可以考虑使用多相多组分渗流方程来描述油、气、水三相的渗流行为，同时引入黏土水化膨胀机理模型以表征黏土水化特征。

（3）数学模型构建，此过程需充分考虑储层非均质性、裂缝网络复杂性以及焖井过程中的物理化学变化。这包括储层渗透率、孔隙度等物性参数的空间分布，裂缝网络的几何形态和连通性，以及焖井过程中流体性质、温度、压力等参数的变化^[1]。

（4）数学模型求解，此过程应结合实际情况完成数值方法和计算工具选择。例如，可以采用有限元法、有限差分法或有限体积法等数值方法来离散化数学模型，并利用高性能计算平台进行求解。在计算过程中，需要关注模型的收敛性、稳定性和计算效率等问题。

（5）模型准确性验证，需要与实际井的生产数据进行对比验证。这包括收集实际井的焖井时间、产油量、产气量等数据，并将模拟结果与实际数据进行对比分析。通过不断调整模型参数和边界条件，使模拟结果与实际数据更加吻合。

3、实验设计

实验设计是验证数值模拟结果、深入理解焖井返排机制的重要步骤。具体流程如下：

（1）选取具有代表性的储层实际岩心样本。这些岩心样本应能够反映目标储层的地质特征，包括黏土矿物含量、孔隙度、渗透率等关键参数。通过地质勘探和钻井取芯等方式，获取高质量的岩心样本，为后续实验提供物质基础。

（2）开展气水渗吸排驱实验。这类实验旨在模拟焖井过程中油水运移和相变行为，量化渗吸排驱过程中压裂液的水锁伤害特征及水化伤害特征。实验设计应包括不同压力、温度、流体性质等条件下的渗吸排驱实验，以全面评估焖井过程中油水运移的规律。

（3）进行岩心反凝析实验和油气水三相渗流实验。反凝析实验用于探究凝析油气在焖井过程中的相变行为，而油气水三相渗流实验则用于模拟焖井过程中油、气、水三相的渗流特征。这些实验有助于深入理解焖井返排机制，为数值模拟提供实验依据。

在实验设计过程中，还应充分考虑实验条件的可控性和重复性。通过精确控制实验条件，确保实验结果的准确性和可靠性。同时，采用多次重复实验的方法，降低实验误差，提高实验结果的统计意义。同时，为了量化渗吸置换与水锁、水化伤害等关键参数，应设计专门的测量方法和装置。例如，可以采用核磁共振技术测量岩心样本在焖井过程中的含水饱和度变化，以评估渗吸置换效果和水锁伤害程度^[2]。同时，通过化学分析等方法检测压裂液中的黏土矿物含量和类型，以评估水化伤害特征。并且在实验设计过程中还应注重数据记录和分析。详细记录实验过程中的各项参数和数据，包括压力、温度、流体性质、渗吸排驱量等。采用统计学方法对实验数据进行分析和处理，以揭示焖井返排机制的关键影响因素和规律。

4、数值模拟结果与分析

4.1焖井期间地层油水运移规律

在焖井期间，高含黏土页岩凝析油气储层的地层油水运移规律呈现出复杂且动态的特征。这一过程不仅受到储层物性参数、裂缝网络、渗吸置换等多种因素的影响，还与焖井时间、流体性质等条件密切相关。

焖井初期，由于井筒与地层之间的压力差，地层中的油水开始发生渗吸置换。此时，油相在压力差的作用下逐渐流向井筒，而水相则由于毛细管压力、化学势等因素滞留在地层中。这一过程中，渗吸置换的速率和程度取决于储层的渗透率、孔隙度以及流体的粘度、密度等参数。

伴随焖井时间增加，渗吸置换过程逐渐进入平衡状态。此时，地层中的油水分布趋于稳定，焖井效果开始显现。在焖井期间，地层中的油水运移还受到裂缝网络的影响。裂缝作为油水运移的主要通道，其几何形态和连通性对渗吸置换过程具有重要影响^[3]。同时，焖井过程中还可能发生黏土水化等物理化学变化，进一步影响地层油水运移规律。

在焖井期间地层油水运移规律的研究中，数值模拟方法发挥了重要作用。通过构建精细的数值模拟模型，可以模拟焖井过程中油水运移的时空分布特征，揭示焖井机制。数值模拟结果表明，焖井期间地层油水运移规律呈现出阶段性变化特征，依次可分为裂缝闭合、渗吸置换和能量平衡等主控阶段。这些阶段的变化不仅受到储层物性参数、裂缝网络等因素的影响，还与焖井时间、流体性质等条件密切相关。此外，数值模拟结果还揭示了焖井时间对地层油水运移规律的影响。焖井时间过短可能导致渗吸置换不充分，焖井效果不佳；而焖井时间过长则可能加剧黏土水化等负面效应，对储层造成损害。因此，在实际生产中，需要根据储层特征和流体性质等条件，优化焖井时间，以实现最佳的生产效果。

4.2合理焖井时间优化

针对高含黏土页岩凝析油气储层，合理焖井时间优化工作涉及多项因素，包括储层特性、流体性质、压裂液性能以及焖井过程中的物理化学变化等。

焖井时间的长短直接影响焖井效果。焖井时间过短，可能导致渗吸置换不充分，焖井效果不显著；而焖井时间过长，则可能加剧黏土水化等负面效应，对储层造成损害。因此，需要找到一个平衡点，即合理的焖井时间，以实现最佳的焖井效果。在优化焖井时间时，可以借鉴前人的研究成果和现场实践经验^[4]。例如，有研究表明，对于侏罗系页岩凝析油气储层，不同压裂段的最优焖井时间可能集中在10～20天之间，具体最优时间受到流体和储层特征差异的影响。此外，还有研究提出了基于产能最大化和最快回收成本为目标的焖井时间优化方法，通过数值模拟和现场数据验证，确定了合理的焖井时间范围。

在实际操作中，可以通过数值模拟方法来优化焖井时间。首先，需要建立精确的数值模拟模型，考虑储层物性参数、裂缝网络、渗吸置换、黏土水化等多种因素^[5]。然后，通过模拟不同焖井时间下的油水运移规律和产能变化，评估焖井效果。最后，根据模拟结果和现场实际情况，确定合理的焖井时间。除了数值模拟方法外，还可以结合室内实验和现场监测数据来优化焖井时间。例如，通过室内渗吸实验可以评估压裂液对原油产出的影响，通过现场监测数据可以实时掌握焖井过程中的油水运移和产能变化情况，从而为焖井时间优化提供有力支持。需要注意的是，合理焖井时间的优化是一个复杂的过程，需要考虑多方面的因素。在实际操作中，应根据储层特性、流体性质、压裂液性能以及焖井过程中的物理化学变化等实际情况，综合运用数值模拟、室内实验和现场监测等多种手段，不断优化焖井时间，以实现最佳的焖井效果。

5、结语

结合数值模拟工作可以发现，焖井期间地层油水运移规律复杂多变，且受到多种因素的影响。因此，在实际操作中，应充分考虑储层特性、流体性质、压裂液性能以及焖井过程中的物理化学变化等，制定个性化的焖井方案。同时，要密切关注焖井过程中的动态变化，及时调整焖井策略，以确保焖井效果。

合理焖井时间的优化是提高采收率的关键。在优化焖井时间时，应综合考虑焖井效果与经济效益的平衡。焖井时间过长会增加生产成本，而焖井时间过短则可能影响焖井效果^[6]。因此，建议在实际操作中，结合数值模拟、室内实验和现场监测等多种手段，确定最佳的焖井时间，以实现采收率与经济效益的双重提升。

此外，针对高含黏土页岩凝析油气储层的特点，应特别关注黏土水化对储层物性和焖井效果的影响。黏土水化可能导致储层渗透率下降、孔隙度减小，进而影响油水运移和焖井效果。因此，在焖井过程中，应采取有效措施抑制黏土水化，如使用防膨剂、调整压裂液配方等，以保护储层物性，提高焖井效果。同时，应加强跨学科合作与技术创新。高含黏土页岩凝析油气储层的焖井返排过程涉及地质学、流体力学、化学等多个学科的知识。因此，建议加强跨学科合作，共同攻克技术难题。同时，要不断创新技术方法，如开发更高效的数值模拟软件、研发新型压裂液等，以推动页岩油气资源的有效开发。

最后，针对数值模拟研究本身，我们建议进一步细化模型参数、提高模拟精度。数值模拟结果的准确性取决于模型参数的准确性和模拟方法的合理性。因此，在未来的研究中，应进一步细化储层物性参数、裂缝网络参数等模型参数，并采用更先进的数值模拟方法和技术手段，以提高模拟结果的准确性和可靠性。

参考文献

[1]肖毓祥,冯庆付,侯秀林,等.陆相页岩油甜点参数测井定量评价方法及应用[J].钻采工艺,2024,47(06):125-133.

[2]吴霞,陈睿倩,白昕.松辽盆地三肇凹陷青山口组页岩中碳酸盐矿物成因研究[J].石油实验地质,2024,46(06):1226-1239.

[3]杨兆中,杜慧龙,易良平,等.页岩气井液岩相互作用机理与焖井制度研究进展[J].西南石油大学学报(自然科学版),2023,45(06):80-94.

[4]郭建春,陶亮,陈迟,等.川南龙马溪组页岩储层水相渗吸规律[J].计算物理,2021,38(05):565-572.

[5]曾凡辉,张蔷,郭建春,等.页岩水化及水锁解除机制[J].石油勘探与开发,2021,48(03):646-653.

[6]曾凡辉,张蔷,陈斯瑜,等.水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例[J].天然气工业,2020,40(10):66-75.