CN107451671B - 用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法及系统，该方法包括：产能模型建立步骤，根据地质甜点参数和工程甜点参数建立页岩地层压裂后的初始产能模型；初始产能确定步骤，根据所述初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。本发明有利于在压裂完成后快速预测页岩气井的初始生产产能，简化页岩地层压裂后初始产能的影响参数，降低页岩气地层的勘探开发成本，提高页岩地层的开发效率。

Description

用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法及系统

技术领域

本发明属于石油勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法及系统。

背景技术

页岩地层通常为特低孔、特低渗地层，压裂后初始产能不仅受地层地质条件的影响，如物性、含气量和干酪根等性质的影响，还受到压裂规模和压裂后地层性质变化的影响，如压裂过程中泵入地层的总液量、支撑剂性能及地层的脆性等影响。

目前，页岩气产能评价方法有经验法、解析法和数值模拟法。有人基于页岩气藏三孔双渗介质模型(三重孔隙介质在常规油气藏中一般是指孔隙—裂缝—溶洞三重孔隙介质，即认为储层由基质、裂缝和洞穴三部分组成，双渗介质是指天然微裂缝及水力裂缝介质)，对页岩气产能进行了预测，发现基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素，只有对储层进行大规模压裂改造，形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。

有人在Beskok-Karniadakis模型的基础上，考虑努森扩散和压裂参数的影响，求解出页岩储层稳态下的产能公式，再利用渗流阻力法建立页岩储层解析、扩散的压裂井产能方程。有人利用离散化网模型及线性模型模拟了缝网的扩展规律和缝网中压裂液、支撑剂等对压裂体积的影响。模拟发现泵入压裂液越大，则压裂后裂缝的规模就越大，泵入压裂液越小，则压裂后裂缝的规模就越小。

但是，以上几种产能评价方法的成本高，开发效率低，并且不能快速有效确定页岩气产能。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法及系统，用以快速有效确定页岩气产能。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法，包括：

产能模型建立步骤，根据地质甜点参数和工程甜点参数建立页岩地层压裂后的初始产能模型；

初始产能确定步骤，根据所述初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。

根据本发明的一个实施例，所述产能模型建立步骤进一步包括：

根据工程甜点参数、压裂过程中泵入地层的总注液量、页岩地层射孔的总簇数获取压裂施工参数；

根据所述压裂施工参数获取工程施工系数；

根据所述工程施工系数和地质甜点参数建立初始产能模型。

根据本发明的一个实施例，

所述工程甜点参数包括地层脆性指数；

所述地质甜点参数包括干酪根体积含量。

根据本发明的一个实施例，所述压裂施工参数通过下式计算得到：

x＝B*Y/N

其中，x为压裂施工参数，B为地层脆性指数，Y为压裂过程中泵入地层的总注液量，N为页岩地层射孔的总簇数。

根据本发明的一个实施例，所述工程施工系数通过下式计算得到：

k＝4.5*(0.0001x-2)³

其中，x为压裂施工参数，k为工程施工系数。

根据本发明的一个实施例，所述初始产能模型通过下式得到：

Q＝k*V_ker

其中，Q为压裂施工参数，k为工程施工系数，V_ker为干酪根体积。

根据本发明的一个实施例，所述初始产能确定步骤进一步包括：

根据所述初始产能模型建立初始产能预测图版，其中，在所述初始产能预测图版中，干酪根体积含量为横轴，压裂后初始产能为纵轴，工程施工系数为斜率；

在所述初始产能预测图版中，绘制对应不同工程施工系数的干酪根体积含量-压裂后初始产能关系直线；

根据所述初始产能预测图版中干酪根体积含量和工程施工系数进行压裂后初始产能数据预测。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的系统，包括，

产能模型建立模块，根据地质甜点参数和工程甜点参数建立页岩地层压裂后的初始产能模型；

初始产能确定模块，根据所述初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。

根据本发明的一个实施例，所述产能模型建立模块包括：

压裂施工参数计算单元，根据工程甜点参数、压裂过程中泵入地层的总注液量、页岩地层射孔的总簇数获取压裂施工参数；

工程施工系数计算单元，根据所述压裂施工参数获取工程施工系数；

初始产能模型建立单元，根据所述工程施工系数和地质甜点参数建立初始产能模型。

根据本发明的一个实施例，

所述工程甜点参数包括地层脆性指数；

所述地质甜点参数包括干酪根体积含量。

本发明的有益效果：

本发明通过建立页岩地层压裂后初始产能预测模型，有利于在压裂完成后快速预测页岩气井的初始生产产能，简化页岩地层压裂后初始产能的影响参数，降低页岩气地层的勘探开发成本，提高页岩地层的开发效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的方法流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的页岩气压裂后初始产能图版示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的页岩气压裂后初始产能预测示意图；以及

图4是根据本发明的另一个实施例的压裂后初始产能预测示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法流程图，以下参考图1来对本发明进行详细说明。

首先是步骤S110产能模型建立步骤，根据地质甜点参数和工程甜点参数建立页岩地层压裂后的初始产能模型。

页岩地层压裂后，页岩气产能与地层地质甜点和工程甜点相关。地质甜点是具有较高的游离气和吸附气含量、较好的物性区域，决定了页岩地层本身的含气量和物性，其包括干酪根体积含量、含气孔隙度、含气饱和度和总有机质含量。工程甜点是有利于低成本、高效率压裂施工的地质区域，影响了压裂成本高低和压裂难易程度，其包括最大水平有效应力数值、孔隙结构指数和地层脆性指数。工程甜点越好，则注入地层的压裂液量可能就越多。在充分分析地质甜点参数、工程甜点参数和压裂施工参数的基础上，建立页岩地层压裂后的初始产能模型。

具体的，首先根据工程甜点参数、压裂过程中泵入地层的总注液量、页岩地层射孔的总簇数获取压裂施工参数。该压裂施工参数由下式表示：

x＝B*Y/N (1)

其中，B为地层脆性指数，Y为压裂过程中泵入地层的总注液量，N为页岩地层射孔的总簇数，Y/N表示单簇射孔的平均泵入液量。

接着，根据压裂施工参数获取工程施工系数。该工程施工系数可通过下式计算得到：

k＝4.5*(0.0001x-2)³ (2)

最后，根据工程施工系数和地质甜点参数建立初始产能模型。地质甜点参数页岩地层干酪根体积含量可通过实验确定。该初始产能模型可通过下式计算得到：

Q＝k*V_ker (3)

将式(1)和式(2)代入式(3)中可得：

Q＝4.5*(0.0001*B*Y/N-2)³*V_ker (4)

接下来是步骤S120初始产能确定步骤，根据初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。

具体的，首先根据初始产能模型建立初始产能预测图版。其中，在该初始产能预测图版中，干酪根体积含量为横轴，压裂后初始产能为纵轴，工程施工系数为斜率。如图2所示，其中的各直线代表不同工程施工系数对应的干酪根体积含量-初始产能关系。干酪根体积含量范围为(0，1)，压裂后初始产能范围设定为(0,180)，刻度方式为线性刻度。

接着，在该初始产能预测图版中，绘制对应不同工程施工系数的干酪根体积含量-压裂后初始产能关系直线。如图2所示，各条直线代表不同工程施工系数对应的干酪根体积含量-初始产能关系

最后，根据初始产能预测图版中干酪根体积含量和工程施工系数进行压裂后初始产能数据预测。具体的，在不同的工程施工系数上找出干酪根体积含量对应的纵轴上的读数即可。

以下通过一个具体的例子来对本发明进行验证说明。如图3所示为根据本发明的一个实施例的JX地区页岩气井压裂后初始产能预测示意图，其上标示出了对应不同工程施工系数的6口井，表1为对应图3中6井的各项参数、预测产能及实际产能比较。

表1

以下利用JX页岩地层JY5-2井、JY9-2井和JY12-2井测井资料，基于图3的预测示意图进行压裂后产能预测。假设压裂规模与大部分井压裂规模一致的情况下，预测的压裂结果如图4所示。这三口井除JY9-2井压裂施工没有完成、仅压裂了2段之外，其他两口井成功完成压裂施工，根据压裂后产能图版预测JY5-2井和JY12-2井压裂后产能分别为37.6m³和67.9m³。

本发明通过建立页岩地层压裂后初始产能预测模型，有利于在压裂完成后快速预测页岩气井的初始生产产能，简化页岩地层压裂后初始产能的影响参数，降低页岩气地层的勘探开发成本，提高页岩地层的开发效率。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的系统，包括产能模型建立模块和初始产能确定模块。其中，产能模型建立模块根据地质甜点参数和工程甜点参数建立页岩地层压裂后的初始产能模型；初始产能确定模块根据初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。

在本发明的一个实施例中，该产能模型建立模块包括压裂施工参数计算单元、工程施工系数计算单元和初始产能模型建立单元。其中，压裂施工参数计算单元根据工程甜点参数、压裂过程中泵入地层的总注液量、页岩地层射孔的总簇数获取压裂施工参数；工程施工系数计算单元根据压裂施工参数获取工程施工系数；初始产能模型建立单元根据工程施工系数和地质甜点参数建立初始产能模型。

在本发明的一个实施例中，工程甜点参数包括地层脆性指数，地质甜点参数包括干酪根体积含量。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种用于预测页岩地层压裂后初始产能的方法，包括：

将地层脆性指数与压裂过程中泵入地层的总注液量相乘并与页岩地层射孔的总簇数相除而获取压裂施工参数，包括：

x＝B*Y/N

其中，x为压裂施工参数，B为地层脆性指数，Y为压裂过程中泵入地层的总注液量，N为页岩地层射孔的总簇数；

将所述压裂施工参数代入下式得到工程施工系数：

k＝4.5*(0.0001x-2)³

其中，k为工程施工系数；

将所述工程施工系数和干酪根体积含量相乘而建立初始产能模型，包括：

Q＝k*V_ker＝4.5*(0.0001*B*Y/N-2)³*V_ker

其中，Q为预测产能，V_ker为干酪根体积；

初始产能确定步骤，根据所述初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始产能确定步骤进一步包括：

根据所述初始产能模型建立初始产能预测图版，其中，在所述初始产能预测图版中，干酪根体积含量为横轴，压裂后初始产能为纵轴，工程施工系数为斜率；

在所述初始产能预测图版中，绘制对应不同工程施工系数的干酪根体积含量-压裂后初始产能关系直线；

根据所述初始产能预测图版中干酪根体积含量和工程施工系数进行压裂后初始产能数据预测。

3.一种使用权利要求1或2中任一项所述的方法的用于预测页岩地层压裂后初始产能的系统，包括，

产能模型建立模块，根据地质甜点参数和工程甜点参数建立页岩地层压裂后的初始产能模型，其中所述产能模型建立模块包括：

压裂施工参数计算单元，根据工程甜点参数、压裂过程中泵入地层的总注液量、页岩地层射孔的总簇数获取压裂施工参数；

工程施工系数计算单元，根据所述压裂施工参数获取工程施工系数；

初始产能模型建立单元，根据所述工程施工系数和地质甜点参数建立初始产能模型；

初始产能确定模块，根据所述初始产能模型确定页岩地层压裂后的初始产能。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述工程甜点参数包括地层脆性指数；

所述地质甜点参数包括干酪根体积含量。

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