CN108150149A - 一种应力敏感储层产水气井动态反演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应力敏感储层产水气井动态反演方法，包括如下步骤：(1)、相关基础数据的整理及筛选；(2)、改进或简化的拟参数的计算；(3)、对流动阶段进行识别；(4)、应用改进的流动阶段分析方法，初步确定相应的储层及裂缝参数；(5)、双对数曲线拟合，对获得的储层及裂缝参数进行初步验证；(6)、生产动态数据历史拟合，对获得的储层及裂缝参数进行再次验证。本发明可以充分考虑应力敏感储层中气‑水两相渗流时相渗曲线应力敏感、绝对渗透率应力敏感、滑脱效应等复杂渗流特征，同时控制了反演结果的多解性，可广泛用于应力敏感储层产水气井的动态反演。
Description
技术领域
本发明涉及油气井动态反演技术领域，特别涉及一种应力敏感储层产水气 井动态反演方法。
背景技术
应力敏感储层生产过程中，由于地层应力条件不断变化，储层孔喉结构会 随之发生改变。而对于应力敏感储层中的产水气井来说，孔喉结构随应力的变 化会导致气-水两相渗流过程中呈现出绝对渗透率应力敏感、相渗曲线应力敏 感、动态滑脱效应等复杂渗流特征。另一方面，动态反演是评价储层条件、压 裂效果、单井控制储量特征的重要手段。而应力敏感储层气-水两相复杂渗流特 征的存在对产水气井动态反演的实施造成了较大的挑战。
目前存在的一些动态反演方法，并未综合考虑应力敏感储层气-水两相复杂 渗流特征，特别是忽视了相渗曲线的应力敏感，且使用单一方法进行反演的过 程中，多解性通常较为严重，从而限制了动态反演在应力敏感储层产水气井中 的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一 种综合考虑相渗曲线应力敏感等气-水两相渗流特征的应力敏感储层中产水压 裂气井动态反演方法，从而提高反演结果的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应力敏感储层产水气井动 态反演方法，包括以下步骤：
(1)、日常生产数据或试井测试数据、压裂施工及测井数据、室内实验测试 数据这类相关基础数据的整理及筛选；
(2)、基于以下关系式，计算考虑相渗曲线应力敏感、绝对渗透率应力敏感 及动态滑脱效应等气-水两相复杂渗流特征的改进拟压力及改进拟时间或简化 拟压力及简化拟时间，其中，简化的拟参数在考虑气-水两相复杂渗流特征的同 时结合孔隙水产水特征对拟参数进行了相应的简化；
其中，ψtwo为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的改进的拟压力 MPa/cp；ttwo为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的改进的拟时间d； ψtwo-g为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征及孔隙水产水特征的简化拟 压力MPa2/cp；ttwo-g为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的简化的拟时间 d；p为压力MPa；pa为参考压力MPa；ρg为气相地下密度kg/m3；t为真实时间d； ta为参考时间d；ρw为水的地下密度kg/m3；ρwsc为水的地面标准密度kg/m3；为 平均压力所对应的气相地下密度kg/m3；为平均压力所对应的水相地面标准密 度kg/m3；krgE为气相等效相对渗透率；krwE为水相等效相对渗透率；为平均 压力所对应的气相等效相对渗透率；为平均压力所对应的水相等效相对渗透率；μg为气体粘度cp；μw为水的粘度cp；μgi为原始地层压力下的气体粘度cp； 为平均压力所对应的气体粘度cp；为平均压力所对应的水的粘度cp；Ct-twoi为原始地层压力下的气水两相综合压缩系数MPa-1；为平均压力所对应的气 水两相综合压缩系数MPa-1；
Ct-two为气水两相综合压缩系数MPa-1；Sg为气相饱和度；Cg为气体压缩系数MPa-1；Cw为水的压缩系数MPa-1；Cp为岩石孔隙压缩系数MPa-1；zg为天然气压缩因子； Ct-two-gi、分别为原始地层压力及地层平均压力所对应的简化气水两相综 合压缩系数MPa-1；Ct-two-g＝Cp+SgCg+SwCw，Ct-two-g为简化的气水两相综合压缩系 数MPa-1；ki为储层原始渗透率mD；
(3)、利用考虑了气-水两相复杂渗流特征的流动阶段分析方程绘制相应的 分析曲线对流动阶段进行识别；
(4)、利用相应的流动阶段分析曲线，结合参数与曲线之间的定量关系，初 步确定相应的储层及裂缝参数；
(5)、利用考虑复杂渗流特征的数值模型对实际双对数曲线进行拟合，从而 验证流动阶段分析方法所获得参数的正确性，若拟合效果较好，可进入下一步 骤，若拟合效果较差，则返回步骤(4)重新确定储层及裂缝参数初始值；
(6)、利用考虑复杂渗流特征的数值模型，以实际井底流压作为输入工作制 度，从而模拟得到产气量及产水量数据，并与实际数据在直角坐标系下进行生 产动态数据历史拟合，从而进一步验证以上步骤所确定参数的准确性，若拟合 效果较好，则说明步骤(4)～(5)所得到的储层及裂缝参数较为准确，否则 需要对以上步骤的分析过程进行检查，直至得到较好的拟合效果。
在步骤(1)中，需要收集整理室内试验数据包括：不同压力条件下的气- 水相对渗透率曲线或可用于计算该曲线的基础数据。
步骤(5)及(6)中的数值模型综合考虑了相渗曲线应力敏感、储层绝对 渗透率应力敏感及动态气体滑脱效应等气-水两相复杂渗流特征，其中气相及水 相的流速方程分别为：
其中，vg为气体流速m/s；vw为水相流速m/s；p为压力MPa；k<p>表示为 压力函数的储层绝对渗透率md；μg<p>表示为压力函数的气体粘度cp；μw<p>表 示为压力函数的水相粘度cp；b<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的气体滑脱 因子MPa；krg<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的气相相对渗透率；krw<p,Sw>表 示同时为压力及饱和度函数的水相相对渗透率。
本发明的有益效果是：
1.本发明综合考虑了相渗曲线应力敏感等复杂渗流特征，因此相对于当前 主流的动态反演方法，更加接近储层实际渗流情况，所得到的储层及裂缝参数 更加准确。
2.本发明综合运用流动阶段分析、双对数曲线拟合及生产动态数据历史拟 合等手段，相对于采用单一方法进行反演，可有效控制反演结果的多解性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明流程图。
图2为本发明实施例中的产气量及井底流压数据。
图3为本发明实施例中的产水量及井底流压数据。
图4为本发明实施例中的改进的流动阶段地层线性流分析曲线。
图5为本发明实施例中的改进的流动阶段边界控制流分析曲线。
图6为本发明实施例中的双对数曲线拟合。
图7为本发明实施例中的生产动态产气量数据历史拟合。
图8为本发明实施例中的生产动态产水量数据历史拟合。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1为本发明的一种应力敏感储层产水气井动态反演方法的流程图，该方 法具有如下步骤：
在步骤(1)中，需要整理和筛选日常生产数据或试井测试数据、压裂施工 及测井数据、室内实验测试数据等相关基础数据，其中，需要收集整理室内试 验数据包括：不同压力条件下的气-水相对渗透率曲线或可用于计算该曲线的基 础数据，收集获得的部分基础数据如表1所示，产气量、产水量及井底流压数 据如附图2所示。
表1
在步骤(2)中，利用以下关系式，分别计算考虑相渗曲线应力敏感、绝对 渗透率应力敏感及动态滑脱效应等气-水两相复杂渗流特征并基于孔隙水产水 特征进行相应简化的简化拟压力及简化拟时间：
其中，ψtwo-g为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征及孔隙水产水特征 的简化拟压力MPa2/cp；ttwo-g为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的简化 的拟时间d；p为压力MPa；pa为参考压力MPa；t为真实时间d；ta为参考时间 d；krgE为气相等效相对渗透率；为平均压力及饱和度下所对应的气相等效相 对渗透率；ki为原始地层压力条件下的原始渗透率mD；μg为原始地层压力下的 气体粘度cp；μgi为原始地层压力下的气体粘度cp；为地层平均地层压力所对 应的气体粘度cp；zg为天然气压缩因子；Ct-two-gi、分别为原始地层压力 及地层平均压力所对应的简化气水两相综合压缩系数MPa-1； Ct-two-g＝Cp+SgCg+SwCw，Ct-two-g为简化的气水两相综合压缩系数MPa-1；Sg为气相 饱和度；Cg为气体压缩系数MPa-1；Cw为水的压缩系数MPa-1；Cp为岩石孔隙压缩 系数MPa-1。
在步骤(3)中，基于改进的拟参数，利用考虑了复杂渗流特征的流动阶段 分析方程绘制相应的分析曲线对流动阶段进行识别，具体过程为将实际生产数 据绘制在各流动阶段的分析曲线上，若某一流动阶段在实际渗流过程中较为显 著，则可以在该分析曲线上得到相应的直线关系，本实施例的识别结果如附图3 所示。
在步骤(4)中，利用上述流动阶段分析曲线，结合参数与曲线之间的定量 关系，初步确定相应的储层及裂缝参数。对于地层线性流，在根号下时间曲线 上回归得到直线的斜率值为0.2637，并利用如下关系式计算得到裂缝半长与根 号下初始绝对渗透率的乘积：
由于该井未出现显著的地层拟径向流，因此无法利用该阶段的数据反演初 始绝对渗透率。此时，可先将通过实验方法测定的覆压(原始地层压力)条件 下的初始渗透率作为ki代入上式中，计算得到裂缝半长值为75m。由于该渗透率 值会对裂缝半长的计算结果产生影响，因此需要在后面的分析过程中利用双对 数曲线拟合及生产数据历史拟合对结果进行进一步的验证。
随后可进行边界控制流阶段曲线(产水气井简化流动物质平衡曲线)的分 析。由附图5可见，在该曲线的后期数据点近似呈现一条直线，利用该直线与X 轴的交点可初步得到气井的单井控制储量为8.1×106m3。若假设边界为圆形，则 得到的折算半径为216m。同样，该结果也需要在后续的分析过程中进行验证。
在步骤(5)中，利用考虑复杂渗流特征的数值模型对实际双对数曲线进行 拟合，从而验证流动阶段分析方法所获得参数的正确性。其中，数值模型综合 考虑了相渗曲线应力敏感、储层绝对渗透率应力敏感及动态气体滑脱效应等气- 水两相复杂渗流特征，其中气相及水相的流速方程分别为：
其中，vg为气体流速m/s；vw为水相流速m/s；p为压力MPa；k<p>表示为 压力函数的储层绝对渗透率md；μg<p>表示为压力函数的气体粘度cp；μw<p>表 示为压力函数的水相粘度cp；b<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的气体滑脱 因子MPa；krg<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的气相相对渗透率；krw<p,Sw> 表示同时为压力及饱和度函数的水相相对渗透率。
本步骤中，一方面基于实际产气量及井底流压数据，绘制了实际生产数据的 规整化压力积分及其导数的双对数曲线，作为待拟合的曲线。另一方面，以流 动阶段分析方法所反演得到的裂缝半长及单井控制储量结果为初始输入值，并 结合表1中的参数，建立相应的数值模型。然后，以该井的产气量为输入工作 制度，模拟获得井底流压数据。在此基础上，采用与实际数据相同的方法绘制 双对数曲线，并与实际双对数曲线进行对比拟合，如附图4所示。可见，此时 的双对数曲线拟合效果较好，说明流动阶段分析方法所获得的结果较为准确， 同时也实现了对实验室所测得的初始绝对渗透率及应力敏感参数的验证。
在步骤(6)中，进一步对生产数据进行历史拟合对比分析，一方面绘制生 产井实际的产气量、产水量及井底流压数据，然后以井底流压数据为输入工作 制度，以步骤(4)及(5)中所获得的参数为输入参数值，建立相应的数值模 型并进行模拟，从而得到模拟的产气量及产水量结果，并与实际产气量及产水 量进行对比，本实施例中，所获得的产气量及产水量与实际数据较为吻合(如 附图5所示)，这进一步说明该流程所反演得到的储层及裂缝参数较为准确。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作 人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围 来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种应力敏感储层产水气井动态反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、日常生产数据或试井测试数据、压裂施工及测井数据、室内实验测试数据相关基础数据的整理及筛选；
(2)、基于以下关系式，计算考虑相渗曲线应力敏感、绝对渗透率应力敏感及动态滑脱效应等气-水两相复杂渗流特征的改进拟压力及改进拟时间或简化拟压力及简化拟时间，其中，简化的拟参数在考虑气-水两相复杂渗流特征的同时结合孔隙水产水特征对拟参数进行了相应的简化；
其中，ψtwo为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的改进的拟压力MPa/cp；ttwo为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的改进的拟时间d；ψtwo-g为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征及孔隙水产水特征的简化拟压力MPa2/cp；ttwo-g为考虑应力敏感储层气-水两相复杂渗流特征的简化的拟时间d；p为压力MPa；pa为参考压力MPa；ρg为气相地下密度kg/m3；t为真实时间d；ta为参考时间d；ρw为水的地下密度kg/m3；ρwsc为水的地面标准密度kg/m3；为平均压力所对应的气相地下密度kg/m3；为平均压力所对应的水相地面标准密度kg/m3；krgE为气相等效相对渗透率；krwE为水相等效相对渗透率；为平均压力所对应的气相等效相对渗透率；为平均压力所对应的水相等效相对渗透率；μg为气体粘度cp；μw为水的粘度cp；μgi为原始地层压力下的气体粘度cp；为平均压力所对应的气体粘度cp；为平均压力所对应的水的粘度cp；Ct-twoi为原始地层压力下的气水两相综合压缩系数MPa-1；为平均压力所对应的气水两相综合压缩系数MPa-1；zg为天然气压缩因子Ct-two-gi、分别为原始地层压力及地层平均压力所对应的简化气水两相综合压缩系数MPa-1；Ct-two-g＝Cp+SgCg+SwCw，Ct-two-g为简化的气水两相综合压缩系数MPa-1；ki为储层原始渗透率mD；
(3)、利用考虑了气-水两相复杂渗流特征的流动阶段分析方程绘制相应的分析曲线对流动阶段进行识别；
(4)、利用相应的流动阶段分析曲线，结合参数与曲线之间的定量关系，初步确定相应的储层及裂缝参数；
(5)、利用考虑复杂渗流特征的数值模型对实际双对数曲线进行拟合，从而验证流动阶段分析方法所获得参数的正确性，若拟合效果较好，可进入下一步骤，若拟合效果较差，则返回步骤(4)重新确定储层及裂缝参数初始值；
(6)、利用考虑复杂渗流特征的数值模型，以实际井底流压作为输入工作制度，从而模拟得到产气量及产水量数据，并与实际数据在直角坐标系下进行生产动态数据历史拟合，从而进一步验证以上步骤所确定参数的准确性，若拟合效果较好，则说明步骤(4)～(5)所得到的储层及裂缝参数较为准确，否则需要对以上步骤的分析过程进行检查，直至得到较好的拟合效果。
2.根据权利要求1所述的应力敏感储层产水气井动态反演方法，其特征在于：在步骤(1)中需要收集整理室内试验数据包括：不同压力条件下的气-水相对渗透率曲线或可用于计算该曲线的基础数据。
3.根据权利要求1所述的应力敏感储层产水气井动态反演方法，其特征在于：在步骤(5)及(6)中的数值模型综合考虑了相渗曲线应力敏感、储层绝对渗透率应力敏感及动态气体滑脱效应等气-水两相复杂渗流特征，其中气相及水相的流速方程分别为：
其中，vg为气体流速m/s；vw为水相流速m/s；p为压力MPa；k<p>表示为压力函数的储层绝对渗透率md；μg<p>表示为压力函数的气体粘度cp；μw<p>表示为压力函数的水相粘度cp；b<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的气体滑脱因子MPa；krg<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的气相相对渗透率；krw<p,Sw>表示同时为压力及饱和度函数的水相相对渗透率。
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