CN104832166A

CN104832166A - 一种页岩气水平井初期产能预测方法

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Publication number: CN104832166A
Application number: CN201510124601.8A
Authority: CN
Inventors: 梁榜; 卢文涛; 李继庆; 陆亚秋; 李争; 曾勇; 黄灿
Original assignee: Exploration and Development Research Institute of Sinopec Jianghan Oilfield Co
Current assignee: Exploration and Development Research Institute of Sinopec Jianghan Oilfield Co
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明公开了一种页岩气水平井初期产能预测方法，属于油气田开发中的页岩气开发领域。该方法主要包括如下步骤：建立页岩气水平井测井解释及施工压裂参数数据库；利用厚度加权计算获得单井地质、工程相关参数；利用正交试验法进行多因素敏感性分析，确定影响页岩气水平井产能的主控因素；利用多元回归线性建立页岩气水平井初期产能预测方程，并以此为模型预测新钻页岩气水平井产能。本发明预测结果与实测结果对比，相对误差小于20％，具有较高的产能预测精度。

Description

一种页岩气水平井初期产能预测方法

技术领域

本发明涉及页岩气开发技术领域，尤其涉及一种页岩气水平井初期产能预测方法。

背景技术

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源。与常规油气资源对比主要存在以下特征，页岩气在油气产生的地方聚集，聚集在极小孔隙(纳米)内，赋存形式多样，包括游离态、吸附态及溶解态，页岩气资源储量丰富，但开发难度大。

页岩气作为一种新兴非常规能源，是需要经过大规模水力加砂压裂改造的“人工气藏”，因此页岩气水平初期产能的大小同时受到地质、工程等因素的影响。

与常规天然气不同，由于页岩气有大量吸附气的存在，早期产能预测主要以经验法、解析法、数值模拟法这三种产能分析方法作为切入点，对页岩气产能进行分析。

目前利用钻完井资料、测井资料及压裂施工的参数进行页岩气水平井初期产能预测方法尚未开展该类研究。为了在完井后，在实施压裂施工前就能预测页岩气水平井初期产能，有必要建立产能预测方程，提高页岩气水平井地质参数、压裂施工参数与初期产能符合率，更有效的指导页岩气水平井轨迹钻遇目的层及压裂施工参数优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种页岩气水平井初期产能预测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种页岩气水平井初期产能预测方法,包括以下步骤:

1)建立待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库；

2)利用数据库数据页岩进行气产能影响单因素分析，所述页岩气产能主要影响单因素包括：有机碳含量、孔隙度、渗透率、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数。

3)利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素,所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；

4)根据产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，建立页岩气水平井初期产能预测方程，

Q＝b₀*e^{b1*x1+b2*x2+b3*x3}；

两边取自然对数后，

建立多元线性回归模型：y＝b₀+b₁*x₁+b₂*x₂+b₃*x₃；

5)采用多元线性回归拟合法，根据拟合结果确定多元线性回归模型的系数，获得页岩气水平井初期产能预测方程。

按上述方案，所述步骤4)中每个单因素的测试值具有不同的数量级和不同的测量单位，在进行多元回归以前，采用极大值标准化法进行数据标准化处理。

按上述方案，所述步骤5)中初期产能预测方程系数满足R大于0.90。

按上述方案，所述步骤3)中确定影响产能的3个主控因素为有机碳含量(TOC)，脆性指数(BI)，单段液量(L)。

按上述方案，所述步骤4)中产能与主控因素中的单因素呈指数相关性通过页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版获得。

按上述方案，所述步骤2)中单因素单井地质、工程参数通过加权平均计算得到。

本发明产生的有益效果是：本发明提供了一种页岩气水平井初期产能预测方法，具有较高的产能预测精度。本发明预测结果与实测结果对比，相对误差小于20％，该方法已在我国首个页岩气勘探开发示范基地四川盆地涪陵焦石区块80多口页岩气水平井进行了应用，现场实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的页岩气水平井产能预测方法流程图；

图2为页岩气水平井实测产能与有机碳(TOC)指数相关性图版；

图3为页岩气水平井实测产能与脆性指数(BI)指数相关性图版；

图4为页岩气水平井实测产能与单段液量(L)指数相关性图版；

图5为页岩气水平井实测产能与含气量(q)指数相关性图版；

图6为涪陵焦石坝区块页岩气水平井产能预测与实际无阻流量相关图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种页岩气水平井初期产能预测方法,包括以下步骤:

1)建立页岩气水平井测井解释及施工压裂参数数据库。

2)根据数据库数据，利用加权平均计算得到每口井的有机碳含量(TOC)，脆性指数(BI)，单段液量(L)，绘制页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版，有机碳(TOC)-Qg、脆性指数(BI)-Qg、单段施工液量(L)-Qg以及含气量(q)—Qg等相关性图版呈指数相关关系的特点，如图2至图5，取相关系数R≥0.9参数进行分析。

3)采用正交试验法进行多因素敏感性分析定量化判断地质、工程参数对页岩气水平井产能影响的敏感程度大小，根据定指标→选因素→定水平→列因素表→多因素敏感性分析的工作流程进行定量判断页岩气水平井产能影响的敏感程度。

a.定指标：本次发明为页岩气水平井初期产能；

b.选因素：根据单因素分析结果选择有机碳TOC、脆性指数BI及单段液量L三个主控因素进行分析；

c.定水平：结合单因素值的集中分布范围，确定各因素的变化水平(表1为焦石坝区块页岩气产能影响因素变化区间划分表)；

表1

d.采用正交试验法进行多因素敏感性分析定量化判断主控因素影响产能敏感程度，结果表明影响焦石坝页岩气产能因素的敏感性排序：有机碳TOC>脆性指数BI>单段液量L。表2为焦石坝区块页岩气产能影响因素敏感性分析正交试验计算表。

表2

4)对主控因素有机碳(TOC)、脆性指数(BI)以及单段施工液量(L)采用极大值标准化法进行数据标准化处理得到

5)利用多元回归线性建立四川盆地涪陵焦石坝页岩气水平井初期产能预测方程

Q = 0.582 * e^{2.617 * (\overset{&OverBar;}{TOC}) + 0.375 * (\overset{&OverBar;}{BI}) + 2.167 * (\overset{&OverBar;}{L})} .

6)对新钻页岩气水平井计算预测结果，并对比产能预测与实际试气结果，若相对误差<20％，则认为预测结果可靠，可将该井测井解释的参数以及施工参数添加到TOC-Qg、BI-Qg、L-Qg图版的解释数据库中，预测的产能可添加到Q_g _实-Q_g预的图版中，如图6。

7)复核无误后，输出产能预测结果。根据页岩气数据库更新情况，定期更新TOC-Qg、BI-Qg、L-Qg、Q_g实-Q_g预图版以及产能预测方程

Q = 0.582 * e^{2.617 * (\overset{&OverBar;}{TOC}) + 0.375 *}

^{(\overset{&OverBar;}{BI}) + 2.167 * (\overset{&OverBar;}{L}) .}

下面用具体实施数据说明本发明。

验证实施例1：

本发明在四川盆地涪陵焦石坝区块页岩气水平井焦页3HF井(实测产能＜20×10⁴m³/d)应用。主要包括如下步骤：

根据焦页3HF井水平段地质与工程参数数据表，加权平均计算得到该井有机碳含量TOC＝2.47％，脆性指数BI＝40.46％，单段液量L＝1684m³；统计分析已有井的参数得到TOC极大值TOC_max＝4.52％，脆性指数BI_max＝50.14％，单段施工液量L_max＝1924m³，极大值标准化处理后得到：

\overset{&OverBar;}{TOC} = 2.47 / 4.52 = 0.54, \overset{&OverBar;}{BI}

= 40.6 / 50.14 = 0.81, \overset{&OverBar;}{L} = 1684 / 1924 = 0.88;

利用产能方程预测焦页3HF井初始无阻流量Q＝0.582*e^{2.617*(0.54)+0.375*(0.81)+2.167*(0.88)}＝12.56×10⁴m³/d。

该井试气后采用一点法计算平均无阻流量为12.56×10⁴m³/d，产能预测结果与实际试气结果一致。

验证实施例2：

本发明在四川盆地涪陵焦石坝区块页岩气水平井焦页7-1HF井(实测产能20～50×10⁴m³/d)应用。主要包括如下步骤：

根据焦页7-1HF井水平段地质与工程参数数据表，加权平均计算得到该井有机碳含量TOC＝3.38％，脆性指数BI＝49.85％，单段液量L＝1582.7m³；统计分析已有井的参数得到TOC极大值TOC_max＝4.52％，脆性指数BI_max＝50.14％，单段施工液量L_max＝1924m³，极大值标准化处理后得到：

\overset{&OverBar;}{TOC} = 3.38 / 4.52 = 0.75, \overset{&OverBar;}{BI}

= 49.85 / 50.14 = 0.99, \overset{&OverBar;}{L} = 1582 / 1924 = 0.82;

利用产能方程预测焦页7-1HF井初始无阻流量Q＝0.582*e^{2.617*(0.75)+0.375*(0.99)+2.167*(0.82)}＝37.53×10⁴m³/d。

该井试气后采用一点法计算平均无阻流量为42.09×10⁴m³/d，相对误差为10.8％，产能预测结果与实际试气结果很吻合。

验证实施例3

本发明在四川盆地涪陵焦石坝区块页岩气水平井焦页11-2HF井(实测产能50～80×10⁴m³/d)应用。主要包括如下步骤：

根据焦页11-2HF井水平段地质与工程参数数据表，加权平均计算得到该井有机碳含量TOC＝3.9％，脆性指数BI＝46.4％，单段液量L＝1820.2m³；统计分析已有井的参数得到TOC极大值TOC_max＝4.52％，脆性指数BI_max＝50.14％，单段施工液量L_max＝1924m³，极大值标准化处理得到：

\overset{&OverBar;}{TOC} = 3.9 / 4.52 = 0.86, \overset{&OverBar;}{BI}

= 46.4 / 50.14 = 0.93, \overset{&OverBar;}{L} = 1820.2 / 1924 = 0.95;

利用产能方程预测焦页3HF井初始无阻流量Q＝0.582*e^{2.617*(0.86)+0.375*(0.93)+2.167*(0.95)}＝62.48×10⁴m³/d。

该井试气后采用一点法计算平均无阻流量为61.52×10⁴m³/d，相对误差为1.6％，产能预测结果与实际试气结果非常吻合。

验证实施例4

本发明在四川盆地涪陵焦石坝区块页岩气水平井6-3HF井(实测产能＞80×10⁴m³/d)应用。主要包括如下步骤：

根据焦页6-3HF井水平段地质与工程参数数据表，加权平均计算得到该井有机碳含量TOC＝4.4％，脆性指数BI＝46％，单段液量L＝1867.5m³；统计分析已有井的参数得到TOC极大值TOC_max＝4.52％，脆性指数BI_max＝50.14％，单段施工液量L_max＝1924m³，极大值标准化处理得到：

\overset{&OverBar;}{TOC} = 4.4 / 4.52 = 0.97, \overset{&OverBar;}{BI} = 46 / 50.14 = 0.92,

\overset{&OverBar;}{L} = 1867.5 / 1924 = 0.97;

利用产能方程预测焦页3HF井初始无阻流量Q＝0.582*e^2.617 ^{*(0.97)+0.375*(0.92)+2.167*(0.97)}＝84.67×10⁴m³/d。

该井试气后采用一点法计算平均无阻流量为83.75×10⁴m³/d，相对误差为1.1％，产能预测结果与实际试气结果非常吻合。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种页岩气水平井初期产能预测方法, 其特征在于，包括以下步骤:

1）建立待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库；

2) 利用数据库数据页岩进行气产能影响单因素分析，所述页岩气产能主要影响单因素包括：有机碳含量、孔隙度、渗透率、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数；

3）利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素,所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；

4）根据产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，建立页岩气水平井初期产能预测方程，

Q= b₀*e^{b1*x1+b2*x2+b3*x3}；

两边取自然对数后，

建立多元线性回归模型：y=b₀+b₁*x₁+b₂*x₂+b₃*x₃；

5）采用多元线性回归拟合法，根据拟合结果确定多元线性回归模型的系数，获得页岩气水平井初期产能预测方程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中单因素单井地质、工程参数通过加权平均计算得到。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4）中每个单因素的测试值具有不同的数量级和不同的测量单位，在进行多元回归以前，采用极大值标准化法进行数据标准化处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5）中初期产能预测方程系数满足R大于0.90。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中确定影响产能的3个主控因素为有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4）中产能与主控因素中的单因素呈指数相关性通过页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版获得。