一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能計(jì)算方法。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)根據(jù)頁(yè)巖氣藏單井控制面積存在壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的特點(diǎn)，綜合考慮吸附氣解吸擴(kuò)散與壓裂改造區(qū)及未壓裂改造區(qū)對(duì)頁(yè)巖氣井產(chǎn)能的影響，建立考慮吸附氣的雙區(qū)復(fù)合頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，并結(jié)合氣井產(chǎn)能方程以及兩個(gè)區(qū)之間的竄流方程，建立起一種快速準(zhǔn)確的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能計(jì)算方法。該方法在計(jì)算時(shí)不需要復(fù)雜的頁(yè)巖氣藏地質(zhì)模型，也不需要很多的地質(zhì)和壓裂動(dòng)態(tài)參數(shù)。計(jì)算結(jié)果適合于頁(yè)巖氣井合理配產(chǎn)、開(kāi)發(fā)技術(shù)政策和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化等多種應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及地球物理勘探技術(shù)，特別是關(guān)于一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法。
技術(shù)介紹
頁(yè)巖氣是指主體位于富含有機(jī)質(zhì)的暗黑色泥頁(yè)巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要賦存方式的油氣聚集，頁(yè)巖既是儲(chǔ)集層，又是源巖層和封蓋層。頁(yè)巖氣藏是由特低滲的基質(zhì)孔隙和自然閉合的天然裂縫組成的雙重介質(zhì)氣藏，基質(zhì)是自由氣和吸附氣的主要賦存空間。頁(yè)巖氣井自然產(chǎn)能非常低，主要通過(guò)水平井多段壓裂體積改造形成“人造氣藏”后才有工業(yè)產(chǎn)能，此時(shí)裂縫網(wǎng)絡(luò)是滲流的主要通道，并且在開(kāi)采過(guò)程中存在吸附氣的解吸擴(kuò)散現(xiàn)象。氣井產(chǎn)能測(cè)定是指評(píng)估和預(yù)測(cè)氣井的穩(wěn)產(chǎn)能力、遞減階段的遞減率以及最終的累計(jì)產(chǎn)氣量。準(zhǔn)確地評(píng)估和預(yù)測(cè)氣井產(chǎn)能是氣井合理配產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是優(yōu)化井網(wǎng)間距、編制氣藏開(kāi)發(fā)方案的重要依據(jù)。常規(guī)氣藏一般是在地質(zhì)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上通過(guò)地質(zhì)建模、數(shù)值模擬來(lái)完成。頁(yè)巖氣藏的地質(zhì)特征和開(kāi)發(fā)方式?jīng)Q定了其產(chǎn)能測(cè)算方法要比常規(guī)氣藏復(fù)雜得多。目前國(guó)外主要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式、產(chǎn)量遞減分析以及單井?dāng)?shù)值模擬等方法估算頁(yè)巖氣井產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)主要沿用常規(guī)氣藏系統(tǒng)試井測(cè)試的方法估算頁(yè)巖氣井投產(chǎn)初期的無(wú)阻流量。不同于一般采用放壓方式生產(chǎn)的國(guó)外頁(yè)巖氣井，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣井在投產(chǎn)初期要求穩(wěn)產(chǎn)以保持穩(wěn)定供氣。由于國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣井生產(chǎn)方式不同，國(guó)內(nèi)無(wú)法采用國(guó)外基于大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)形成的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式來(lái)測(cè)算頁(yè)巖氣井產(chǎn)能。產(chǎn)量遞減分析要求井底壓力變化不大、且氣井進(jìn)入遞減階段半年以上時(shí)才能使用，而國(guó)內(nèi)氣井在投產(chǎn)初期主要是以控壓穩(wěn)產(chǎn)方式生產(chǎn)，因此產(chǎn)量遞減分析方法也無(wú)法用于投產(chǎn)初期的氣井產(chǎn)能的測(cè)算。單井?dāng)?shù)值模擬方法要求給定很多嚴(yán)格的地質(zhì)和壓裂參數(shù)，而這些參數(shù)值往往很難準(zhǔn)確設(shè)定，導(dǎo)致單井?dāng)?shù)值模擬方法在早期階段測(cè)算的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能結(jié)果誤差大。系統(tǒng)試井測(cè)試只能反映投產(chǎn)初期的氣井最大產(chǎn)氣潛力，無(wú)法直接準(zhǔn)確地獲得氣井的穩(wěn)產(chǎn)期、產(chǎn)量遞減及最終累計(jì)產(chǎn)氣量。綜上所述，現(xiàn)有的頁(yè)巖氣藏產(chǎn)能測(cè)算方法雖然各有所長(zhǎng)，但是由于生產(chǎn)方式等客觀因素的限制，使用時(shí)難度大，并且難以獲得有效準(zhǔn)確的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能分析結(jié)果，尤其是在頁(yè)巖氣藏開(kāi)發(fā)的早期階段。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種新的快速準(zhǔn)確的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法。本專(zhuān)利技術(shù)綜合考慮了吸附氣解吸擴(kuò)散現(xiàn)象，以及壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)對(duì)頁(yè)巖氣井產(chǎn)能的影響，提出一種基于頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程以及結(jié)合氣井產(chǎn)能方程來(lái)測(cè)算頁(yè)巖氣井產(chǎn)能的方法。該方法，包括以下步驟：S10、測(cè)試、收集和設(shè)置氣藏工程參數(shù)，并建立氣井產(chǎn)能方程；S20、考慮吸附氣解吸擴(kuò)散，分別建立氣井壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程；S30、根據(jù)氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算初始時(shí)刻氣井的初始產(chǎn)量；S40、設(shè)置時(shí)步步長(zhǎng)，計(jì)算下一個(gè)時(shí)步對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并更新當(dāng)前時(shí)步；S50、根據(jù)壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；S60、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，以及未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；S70、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能；S80、判斷當(dāng)前時(shí)間是否大于給定的最大評(píng)價(jià)天數(shù)：若否，將當(dāng)前時(shí)步的平均地層壓力值作為下一個(gè)時(shí)步迭代的初值，返回步驟S40；若是，輸出頁(yè)巖氣井產(chǎn)能計(jì)算結(jié)果。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，上述氣井產(chǎn)能方程為：上式中，A為氣井產(chǎn)能方程一次項(xiàng)系數(shù)；B為氣井產(chǎn)能方程二次項(xiàng)系數(shù)；pi為原始地層壓力；q為氣井日產(chǎn)氣量，104m3/d；pwf為氣井在穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量q時(shí)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定井底流壓，MPa。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，上述步驟S20中，壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程為：未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程為：上式中，Gp1為氣井的累計(jì)產(chǎn)氣量，104m3；Gp2為壓裂改造區(qū)向未壓裂改造區(qū)的累計(jì)竄流量，104m3；G1為壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；G2為未壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；p1為壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，MPa；p2為未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，MPa；pi為原始地層壓力；Z1a、Z2a和Zia分別定義如下：上式中，z為氣體狀態(tài)方程偏差因子，是氣藏壓力的函數(shù)；psc為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；zsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體狀態(tài)方程偏差因子，ρB為密度，t/m3，VL為蘭氏體積，m3/t，PL為蘭氏壓力，MPa，Ф為有效孔隙度，t0為地層溫度，sw0為含水飽和度。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，上述步驟S50進(jìn)一步地包括以下步驟：S51、令當(dāng)前時(shí)步下的壓裂改造區(qū)平均地層壓力的初值p1為上一個(gè)時(shí)步的壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值p10；S52、根據(jù)未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下、當(dāng)壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值為p1時(shí)對(duì)應(yīng)的未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力p2；S53、根據(jù)壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)當(dāng)前的平均地層壓力值p1和p2計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下的氣井產(chǎn)氣量和兩個(gè)區(qū)之間的竄流量；S54、根據(jù)時(shí)步步長(zhǎng)及產(chǎn)量，計(jì)算氣井的總累計(jì)產(chǎn)氣量和兩個(gè)區(qū)之間的總累計(jì)竄流量；S55、計(jì)算壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差；S56、當(dāng)殘差的絕對(duì)值小于給定誤差時(shí)，退出迭代；否則繼續(xù)迭代計(jì)算新的壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值，并返回步驟S52。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例了，上述步驟S53中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值p1，以及氣井產(chǎn)能方程，按照穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量qgs計(jì)算井底流壓平方值p2wf：如果該平方值小于0，則氣井按pwL定壓生產(chǎn)；如果pwf高于穩(wěn)產(chǎn)期末最低井底流壓pwL，則氣井產(chǎn)氣量為qgw＝qgs，否則按照下式以最小井底流壓pwL生產(chǎn)來(lái)計(jì)算氣井的產(chǎn)氣量qgw：根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例了，按照下式計(jì)算壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差rsd：上式中，p1為當(dāng)前時(shí)步下的壓裂改造區(qū)平均地層壓力；pi為原始地層壓力；Gp1為氣井的累計(jì)產(chǎn)氣量，104m3；Gp2為壓裂改造區(qū)向未壓裂改造區(qū)的累計(jì)竄流量，104m3；G1為壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；Z1a和Zia分別定義如下：上式中，z為氣體狀態(tài)方程偏差因子，是氣藏壓力的函數(shù)；psc為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；zsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體狀態(tài)方程偏差因子，ρB為密度，t/m3，VL為蘭氏體積，m3/t，PL為蘭氏壓力，MPa，Ф為有效孔隙度，t0為地層溫度，sw0為含水飽和度。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，上述步驟S60進(jìn)一步地包括以下步驟：S61、令當(dāng)前時(shí)步下的未壓裂改造區(qū)平均地層壓力的初值p2為上一個(gè)時(shí)步的未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值p20；S62、獲取當(dāng)前時(shí)步迭代對(duì)應(yīng)的壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值p1，S63、根據(jù)壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)當(dāng)前的平均地層壓力值p1和p2計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下兩個(gè)區(qū)之間的竄流量；S64、根據(jù)時(shí)步步長(zhǎng)及產(chǎn)量，計(jì)算兩個(gè)區(qū)之間的總累計(jì)竄流量；S65、計(jì)算未壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差；S66、當(dāng)殘差的絕對(duì)值小于給定誤差時(shí)，退出迭代；否則繼續(xù)迭代計(jì)算未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值，并返回步驟S62。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例，按照下式計(jì)算未壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差rsd：上式中，p2為當(dāng)前時(shí)步下的未壓裂改造區(qū)平均地層壓力；pi為原始地層壓力；Gp2為壓裂改造區(qū)向未壓裂改造區(qū)的累計(jì)竄流量，104m3；G2為未壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；Z2a和Zia分別定義如下：上式中，z為氣體狀態(tài)方程偏差因子，是氣藏壓力的函數(shù)；psc為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；zsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體狀態(tài)方程偏差因子，ρB為本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法，包括以下步驟：S10、測(cè)試、收集和設(shè)置氣藏工程參數(shù)，并建立氣井產(chǎn)能方程；S20、考慮吸附氣解吸擴(kuò)散，分別建立氣井壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程；S30、根據(jù)氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算初始時(shí)刻氣井的初始產(chǎn)量；S40、設(shè)置時(shí)步步長(zhǎng)，計(jì)算下一個(gè)時(shí)步對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并更新當(dāng)前時(shí)步；S50、根據(jù)壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；S60、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，以及未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；S70、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能；S80、判斷當(dāng)前時(shí)間是否大于給定的最大評(píng)價(jià)天數(shù)：若否，將當(dāng)前時(shí)步的平均地層壓力值作為下一個(gè)時(shí)步迭代的初值，返回步驟S40；若是，輸出頁(yè)巖氣井產(chǎn)能計(jì)算結(jié)果。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法，包括以下步驟：S10、測(cè)試、收集和設(shè)置氣藏工程參數(shù)，并建立氣井產(chǎn)能方程；S20、考慮吸附氣解吸擴(kuò)散，分別建立氣井壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程；S30、根據(jù)氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算初始時(shí)刻氣井的初始產(chǎn)量；S40、設(shè)置時(shí)步步長(zhǎng)，計(jì)算下一個(gè)時(shí)步對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并更新當(dāng)前時(shí)步；S50、根據(jù)壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；S60、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，以及未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；S70、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能；S80、判斷當(dāng)前時(shí)間是否大于給定的最大評(píng)價(jià)天數(shù)：若否，將當(dāng)前時(shí)步的平均地層壓力值作為下一個(gè)時(shí)步迭代的初值，返回步驟S40；若是，輸出頁(yè)巖氣井產(chǎn)能計(jì)算結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法，其特征在于，所述氣井產(chǎn)能方程為：上式中，A為氣井產(chǎn)能方程一次項(xiàng)系數(shù)；B為氣井產(chǎn)能方程二次項(xiàng)系數(shù)；pi為原始地層壓力；q為氣井日產(chǎn)氣量，104m3/d；pwf為氣井在穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量q時(shí)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定井底流壓，MPa。3.如權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟S20中，壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程為：未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程為：上式中，Gp1為氣井的累計(jì)產(chǎn)氣量，104m3；Gp2為壓裂改造區(qū)向未壓裂改造區(qū)的累計(jì)竄流量，104m3；G1為壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；G2為未壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；p1為壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，MPa；p2為未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，MPa；pi為原始地層壓力；Z1a、Z2a和Zia分別定義如下：上式中，z為氣體狀態(tài)方程偏差因子，是氣藏壓力的函數(shù)；psc為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；zsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體狀態(tài)方程偏差因子，ρB為密度，t/m3，VL為蘭氏體積，m3/t，PL為蘭氏壓力，MPa，Ф為有效孔隙度，t0為地層溫度，sw0為含水飽和度。4.如權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟S50進(jìn)一步地包括以下步驟：S51、令當(dāng)前時(shí)步下的壓裂改造區(qū)平均地層壓力的初值p1為上一個(gè)時(shí)步的壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值p10；S52、根據(jù)未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下、當(dāng)壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值為p1時(shí)對(duì)應(yīng)的未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力p2；S53、根據(jù)壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)當(dāng)前的平均地層壓力值p1和p2計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下的氣井產(chǎn)氣量和兩個(gè)區(qū)之間的竄流量；S54、根據(jù)時(shí)步步長(zhǎng)及產(chǎn)量，計(jì)算氣井的總累計(jì)產(chǎn)氣量和兩個(gè)區(qū)之間的總累計(jì)竄流量；S55、計(jì)算壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差；S56、當(dāng)殘差的絕對(duì)值小于給定誤差時(shí)，退出迭代；否則繼續(xù)迭代計(jì)算新的壓裂改造區(qū)的平均地層壓力值，并返回步驟S52。5.如權(quán)利要求4所述的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法，其特征在于，...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡小虎，王衛(wèi)紅，劉華，楊小松，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)石油化工股份有限公司，中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11