CN108664678A - 一种页岩气井产量预测方法 - Google Patents

Abstract

一种页岩气井产量预测方法，其包括：构建待分析井的产量规整化拟压力函数；根据产量规整化拟压力函数，基于累产量确定双对数图版绘制函数，根据双对数图版绘制函数绘制产量规整化拟压力双对数图版；根据获取到的产量规整化拟压力双对数图版或产量规整化拟压力双对数图版中的实测数据对产量规整化拟压力双对数图版或产量规整化拟压力双对数图版进行拟合，并根据双对数图版拟合结果以及产量与压力历史拟合结果确定待分析页岩气井的相关参数；基于预设页岩气井产量预测模型，根据待分析页岩气井的相关参数，确定待分析页岩气井的预测产量。本方法提高了产量预测时输入参数的可靠性，保障了产量预测结果的准确性。

Description

一种页岩气井产量预测方法

技术领域

本发明涉及页岩气井勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种页岩气井产量预测方法。

背景技术

试井是以渗流力学为理论基础，以测试仪表为手段，通过测量油气、水、井的压力以及产量等生产动态数据，研究和确定测试井和油、气、水层的生产能力、物性参数以及辨别井间或层间连通关系的技术，其对油气田新区勘探开发、老区动态调整都具有极为重要的作用。

为了解某特定井及对应储层的参数，根据所利用的资料来源不同，主要有压力恢复试井(简称压恢试井)、生产数据试井分析两种常用方法。然而，现有的生产数据分析方法对部分页岩气井并不适用，这使得生产数据分析的解释结果具有很强的不确定性和多解性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种页岩气井产量预测方法，所述方法包括：

步骤一、根据气井原始地层拟压力、气井井底拟压力和日产量构建待分析井的产量规整化拟压力函数；

步骤二、根据所述产量规整化拟压力函数，基于累产量确定双对数图版绘制函数，根据所述双对数图版绘制函数绘制产量规整化拟压力双对数图版；

步骤三、根据获取到的产量规整化拟压力双对数图版或产量规整化拟压力双对数图版中的实测数据对所述产量规整化拟压力双对数图版或产量规整化拟压力双对数图版进行拟合，并根据双对数图版拟合结果以及产量与压力历史拟合结果确定待分析页岩气井的相关参数；

步骤四、基于预设页岩气井产量预测模型，根据所述待分析页岩气井的相关参数，确定所述待分析页岩气井的预测产量。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，根据如下表达式构建所述产量规整化拟压力函数：

其中，RNP表示产量规整化拟压力，t表示时间，q表示产量，ψ_i表示气井原始地层拟压力，ψ_wf表示气井井底拟压力。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，

根据所述产量规整化拟压力函数确定产量规整化拟压力导数函数，根据所述产量规整化拟压力函数和产量规整化拟压力导数函数构建所述产量规整化拟压力双对数图版；或，

根据所述产量规整化拟压力函数确定产量规整化拟压力积分函数，并根据所述产量规整化拟压力积分函数确定产量规整化拟压力积分导数函数，根据所述产量规整化拟压力积分函数和产量规整化拟压力积分导数函数构建所述产量规整化拟压力双对数图版；或，

根据所述产量规整化拟压力函数确定产量规整化拟压力导数函数和产量规整化拟压力积分函数，并根据所述产量规整化拟压力积分函数确定产量规整化拟压力积分导数函数，根据所述产量规整化拟压力函数、产量规整化拟压力导数函数、产量规整化拟压力积分函数和产量规整化拟压力积分导数函数构建所述产量规整化拟压力双对数图版。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力导数函数：

其中，RNP_d表示产量规整化拟压力导数，RNP表示产量规整化拟压力，V表示累产量。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力积分函数：

其中，RNP_i表示产量规整化拟压力积分，V_e表示在物质平衡时间的累产量，RNP表示产量规整化拟压力，V表示累产量。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力积分导数函数：

其中，RNP_i表示产量规整化拟压力积分，RNP_id表示产量规整化拟压力积分导数，V表示累产量。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，通过调整累产拟合值和产量规整化拟压力拟合值来调整产量规整化拟压力双对数图版的拟合效果。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述累产拟合值：

根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力拟合值：

其中，V_M和RNP_M分别表示累产拟合值和拟压力拟合值，V_TB和V_SJ分别表示双对数曲线中的图版累产量数据和实测累产量数据，RNP_TB和RNP_SJ分别表示双对数曲线中的图版产量规整化拟压力数据和实测产量规整化拟压力数据。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，还基于双对数图版拟合结果进行产量和拟压力数据的历史拟合，通过历史拟合来对所述双对数图版拟合结果进行优化，实现图版数据和生产历史数据的同步拟合，从而得到优化后的待分析井的相关参数。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，

步骤a、基于本次双对数图版拟合结果，根据各个时刻的实测累产量以及累产量拟合值计算双对数图版上对应的累产量图版值；

步骤b、根据所述累产量图版值在所述双对数图版上查找该累产量图版值所对应的产量规整化拟压力图版值，根据所述产量规整化拟压力图版值和产量规整化拟压力拟合值计算对应的产量规整化拟压力实测值；

步骤c、根据所述产量规整化拟压力实测值计算井底压力拟合数据；

步骤d、根据实测井底压力数据和步骤b中得到的产量规整化拟压力实测值计算日产量拟合数据，根据所述日产量拟合数据计算各个时刻的累产量拟合数据；

步骤e、根据各个时刻的井底压力拟合数据、日产量拟合数据以及累产量拟合数据与实测压力井底压力数据、实测日产量数据以及累产量实测数据进行拟合，并根据拟合结果对所述双对数图版拟合结果进行优化。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤四中：

根据所述待分析页岩气井的相关参数，计算所述待分析页岩气井的井底标准压力；

基于所述预设页岩气井产量预测模型，在预设的生产条件参数以及废弃条件参数下，根据所述井底标准压力确定所述待分析页岩气井的预测产量。

根据本发明的一个实施例，所述预设页岩气井产量预测模型为：

其中，m_wD表示页岩气井无量纲井底标准压力，t_D表示无量纲时间，n表示裂缝段数，q_Dj表示页岩气井第j条裂缝的无量纲产量，S_xD表示x方向的无量纲Green函数，S_yD表示y方向的无量纲Green函数，x_wD表示裂缝在横轴上的无量纲坐标位置，x_wDj表示第j条裂缝在横轴上的无量纲坐标位置，y_wD表示裂缝在纵轴上的坐标位置，y_wDj表示第j条裂缝在纵轴上的无量纲坐标位置。

本发明所提供的页岩气井生产数据分析方法基于产量规整化拟压力与累产量的双对数图版，利用页岩气井生产数据通过图版拟合、产量和压力数据的历史拟合进行储层参数(如渗透率、表皮系数)和井筒及改造参数(如压裂裂缝半长、裂缝导流能力、SRV体积)解释，这样能够有效避开物质物质平衡时间随真实时间不单调变化的问题，消除了因生产数据间断、大的波动给生产数据解释带来的负面影响，从而提高了生产数据(尤其是日产量)间断、波动较大的页岩气井的生产数据解释精度，提高了产量和压力历史拟合效果，大大提高了解释精度，降低了多解性。

本发明所提供的方法将页岩气井应力敏感、解吸、扩散及混合气体高压物性参数定义成标准压力，建立了不规则裂缝页岩气水平井产量预测模型。同时，该方法所采用的历史拟合方法基于图版拟合，通过实测数据与典型曲线图版的拟合确定基本参数值，通过生产数据试井图版拟合和历史拟合得到不规则裂缝的裂缝参数和储层参数等相关参数。该方法能够有效提高产量预测时输入参数的可靠性，保障了产量预测结果的准确性，对评价页岩气井压裂改造效果、生产动态、经济效益具有重要作用。

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或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的页岩气井产量预测方法的实现流程示意图；

图2是根据本发明一个实施例的双对数图版示意图；

图3是根据本发明一个实施例的生产数据双对数图版拟合示意图；

图4是现有方法的生产数据双对数图版拟合示意图；

图5是根据本发明一个实施例的历史拟合示意图；

图6是现有方法的历史拟合示意图；

图7是根据本发明一个实施例的采用本方法得到的页岩气井参量预测的结果示意图；

图8是根据本发明一个实施例的采用现有方法得到的页岩气井参量预测的结果示意图。

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。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

现有的页岩气产量预测方法主要包括三种方法，即：产量递减模型方法、油藏数值模拟法以及解析模型法。其中，油藏数值模拟法的准确度最高，但该方法在实施时所耗费的时间非常长，同时所需要的资料最多且很多数据无法获得或即便获得也无法确定其准确性，因此油藏数值模拟法主要应用在资料相对丰富、齐全的页岩气井。

产量递减模型方法是采用经验或半经验的方法进行产量预测，其中，常用的页岩气产量递减模型主要包括Arps模型、SEDM模型以及Duong模型。产量递减模型方法在实施过程中所需资料少，但是由于产量递减模型都是经验或半经验模型，因此在现场应用时往往需要技术人员根据经验选取，这样也就造成了主观因素影响较大，预测效果时好时坏，很难获得确定合理的预测结果，所以产量递减模型方法应用也受到限制。

解析模型法计算速度比油藏数值模拟方法快，结果的准确性比产量递减模型高，所以解析模型方法应用更广泛。目前的页岩气井产量预测解析模型方法主要是进行正向的产量预测，也就是在产量预测模型里的相关参数(例如裂缝长度、渗透率等参数)都是认为设定参数值。

而由于不确定因素多，且页岩气井非均质性强，人为设定的参数值并不一定准确。同时，模型参数值对不同井有很大差异，人为设定的参数值很难考虑页岩气井的非均质性，这样将导致页岩气井产量预测时误差往往比较大。

如果应用基于生产数据历史拟合的方法来提高产量预测精度的话，由于页岩气井在生产过程中经常伴随频繁的生产制度的改变(例如开关井、排液、更换油嘴尺寸以及井间干扰等)或人为原因导致生产状态突然变化，因此页岩气井生产数据中的压力和流量数据经常存在间断、波动甚至缺失的问题，这也就会导致物质平衡时间随真实生产时间波动幅度很大以至于无法单调递增。

在这种情况下，历史拟合的拟合结果将无法得到保证，这样根据这些结果解释得到的相关参数的不确定性和多解性都会很强，从而无法保证产量预测的准确性。

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的页岩气井产量预测方法。该方法可以求得准确的不同压裂段的裂缝参数(如裂缝长度)，适用于不规则裂缝的页岩气井，而且基于生产数据的图版拟合和历史拟合，提高了产量预测时基础参数的可靠性。

如图1所示，本实施例所提供的方法首先在步骤S101中建立页岩气井试井分析模型。具体地，本实施例中，该方法在步骤S101中首先根据待分析页岩气井来确定对应的气藏模型、井型、流体类型、裂缝形态、井筒条件以及外边界。

例如，对于页岩气井来说，本方法在步骤S101中优选地将双孔模型作为其气藏模型，将其井型确定为多段压裂水平井。对于页岩气藏来说，如果只有气产出，那么则可以将气相作为其流体类型；而如果气水同时产出，那么则可以将气、水两相模型来作为其流体类型。此外，本方法优选地将待分析页岩气井的裂缝形态确定为多级裂缝。

在确定井筒条件时，该方法可以根据待分析页岩气井的实际情况，来将有限导流、无限导流或者均匀产量作为其井筒条件。同时，根据页岩气藏的实际情况，该方法优选地将封闭边界或定压边界作为其外边界。

页岩中气体流动涉及到扩散效应、吸附效应及渗流等多种情况，同时还要考虑压敏效应(渗透率、孔隙度随压力变化而变化)。针对页岩气藏中的压敏效应，其标准压力m可以根据如下表达式计算得到：

其中，φ_i表示原始地层孔隙度，k_i表示原始地层渗透率，k表示地层渗透率，p表示气体在地层中的压力，p_i表示气体在底层中的原始压力，z表示气体在状态方程中的气体偏差因子，z_i表示气体在状态方程中的原始气体偏差因子，μ表示气体粘度，μ_i表示原始气体粘度。

标准压力m的无量纲化(即无因次化)可以表示为：

m_D表示无量纲化标准压力，m_i表示原始地层压力对应的标准压力，m(r,t)表示在页岩储层中t时刻r位置处的标准压力，q_sc表示地面产量，B_gi表示原始体积系数，h表示地层厚度。

在拉普拉斯空间下，建立考虑扩散和吸附效应的标准压力渗流方程为：

式中，

其中，表示Laplace空间下的标准压力，x_D表示无量纲x轴坐标位置，y_D表示无量纲y轴坐标位置，x表示横轴坐标位置，y表示纵轴坐标位置，L表示裂缝半长总和，ω表示储容比，α表示综合储容系数，s表示Laplace算子，λ表示窜流系数，q_sc表示标准状态下的产量，B_i表示原始体积系数，m_L表示Langmuir吸附标准压力，m_ic表示原始状态下的标准压力，φ表示地层孔隙度，C_g表示等温压缩系数，τ表示页岩气中的吸附时间，R表示页岩中气体扩散的外半径，D表示页岩中气体扩散系数，x_fi表示第i条裂缝的半长，n表示裂缝总数。

对于多段压裂水平井的压力分布，以矩形边界x_e×y_e为例，水平井位置为(x_w,y_w)，其源函数为边带封闭边界中条带源函数S_x与条带封闭边界中多条线原函数S_y的乘积。

其中，边带封闭边界中条带源函数S_x可以表示为：

条带封闭边界中多条线原函数S_y可以表示为：

其中，x_w表示裂缝在横轴的坐标位置，t表示时间，x_f表示裂缝半长，x_e表示x轴方向的边界大小，η_x表示x方向的导压系数，y_w表示裂缝在纵轴的坐标位置，y_e表示x轴方向的边界大小，η_y表示y方向的导压系数。

因此多段压裂水平井的源函数S可以表示为：

其中，q_j表示第j条裂缝的产量，q表示所有裂缝的总产量。

为了求解Laplace空间下的标准压力对表达式(14)进行无量纲化，定义：

q_Dj＝q_j/q (15)

由此可以建立Laplace空间下页岩气井产量与标准压力的关系如下：

式中，

其中，表示Laplace空间下第j条裂缝的无量纲产量，s表示Laplace变量，表示Laplace空间下第i条裂缝的无量纲标准压力，表示Laplace空间下由于第j条裂缝的生产对第i条裂缝造成的无量纲标准压力，S_xD表示x方向的无量纲Green函数，S_yD表示y方向的无量纲Green函数，t_D表示无量纲时间，x_eD表示x轴方向的无量纲边界大小，y_eD表示y轴方向的无量纲边界大小，α表示非均质系数，x_wD表示裂缝在x轴上的无量纲坐标位置，y_wD表示裂缝在y轴上的坐标位置，x_D表示无量纲横轴坐标位置，y_D表示无量纲纵轴坐标位置，η_x表示x方向的导压系数，η_y表示y方向的导压系数，t表示时间，k表示渗透率，φ表示孔隙度，μ表示黏度，c表示压缩系数。

由于所有的裂缝通过水平井连接在一起，因此可以假设每条裂缝在水平井处的压力均相等。根据标准压力的定义，有如下矩阵方程：

对表达式(24)进行求解，并进行Laplace反变换，可以计算出每条裂缝中的产量，最终可得页岩气藏中的标准压力分布为：

无量纲井底标准压力m_wD的计算表达式为：

如图1所示，在建立得到待分析页岩气井的页岩气井试井分析模型后，该方法会根据上述页岩气井试井分析模型，构建理论模型数据的双对数图版。

本实施例所提供的页岩气井产量预测方法在实现过程中需要利用到井底压力与生产时间内的累产量的关系模型，因此也就需要构建得到井底压力与生产时间内的累产量的关系模型。

对于随时间变化的变流量和变压力数据，可通过如下表达式可以计算生产到t时刻的累产量：

其中，V表示累产量，t表示生产时间，q表示日产量。

以无限大均质地层中一口直井油井为例，变产量生产时地层压力分布可表示为：

其中，erf(x)表示误差函数，x_f表示裂缝半长，m表示压力，m_i表示原始地层压力对应的标准压力，r表示地层中的点与井筒的距离，B表示体积系数，h表示地层厚度，k表示渗透率，μ表示气体粘度。

χ表示导压系数，其可以采用如下表达式计算得到：

其中，φ表示孔隙度，C_t表示压缩系数。

其井底压力可以表示成：

根据误差函数的性质，当时间较小时，即时，这时存在：

此时表达式(31)可以近似为：

其中，m_wf表示井底压力对应的标准压力。

将表达式(27)代入表达式(33)，其井底压力对应的标准压力可以表示为：

其中，表示平均产量。

从表达式(34)可以看出，对于无限大均质地层中垂直裂缝井，当流动达到线性流时，井底压力与累产量的平方根之间为线性关系。

对于气井，其拟压力可以采用如下表达式表示：

其中，ψ表示气井拟压力，z表示气体压缩因子，μ表示气体粘度，p₀表示参考压力(优选地为大气压)。

在步骤S102中，本实施例所提供的页岩气井产量预测方法会根据气井原始地层拟压力、气井井底拟压力和日产量构建待分析页岩气井的产量规整化拟压力函数。

本实施例中，对于日产量和压力随时间变化的页岩气井，本方法根据获得的原始地层拟压力、井底流压、日产量来计算产量规整化拟压力。若未测量井底流压数据，该方法则可以通过压力折算将井口测量的套压或油压数据折算至井底流压。

具体地，本方法则优选地根据如下表达式来构建产量规整化拟压力函数：

其中，t表示时间，q表示产量，ψ_i表示气井原始地层拟压力，ψ_wf表示气井井底拟压力，RNP则表示产量规整化拟压力。

本实施例中，在得到待分析井的产量规整化拟压力函数后，该方法会在步骤S103中根据上述产量规整化拟压力函数确定双对数图版绘制函数，并根据上述双对数图版绘制函数构建产量规整化压力双对数图版。具体地，本实施例中，该方法所确定出的双对数图版绘制函数优选地包括：产量规整化拟压力导数函数、产量规整化拟压力积分函数、产量规整化拟压力积分导数函数以及产量规整化拟压力函数本身。

其中，本实施例中，产量规整化拟压力导数函数优选地可以采用如下表达式进行表示：

产量规整化拟压力积分函数优选地可以采用如下表达式进行表示：

产量规整化拟压力积分导数函数优选地可以采用如下表达式进行表示：

其中，RNP_d表示产量规整化拟压力导数，RNP_i表示产量规整化拟压力积分，RNP_id表示产量规整化拟压力积分导数，V表示累产量，V_e表示在物质平衡时间的累产量。

而对于页岩气井来说，物质平衡时间t_e则可以采用如下表达式计算得到：

在物质平衡时间的累产量V_e则可以通过将上述物质平衡时间t_e代入表达式(27)中计算得到。

对于给定的页岩气井类型、油气藏类型、内边界类型、外边界类型、流体类型，通过上述部分中所建立的压力与累产量的关系模型以及得到的双对数图版绘制函数，以累产量为横坐标，在双对数坐标上可以绘制4条曲线，即：产量规整化拟压力曲线、规整化压力导数曲线、产量规整化拟压力积分曲线以及产量规整化拟压力积分导数曲线，从而得到如图2所示的以累产量为横坐标、以产量规整化拟压力等函数为纵坐标的双对数图版示意图。

需要指出的是，本实施例所提供的方法虽然可以绘制出产量规整化拟压力、规整化压力导数、产量规整化拟压力积分以及产量规整化拟压力积分导数4条曲线，但实际应用时为了方便，本方法也可以只同时应用产量规整化拟压力和规整化压力导数2条曲线，或者产量规整化拟压力积分和产量规整化拟压力积分导数2条曲线。

利用生产数据进行页岩气井试井分析时，需要进行图版拟合和产量、压力的历史拟合。如图1所示，本实施例所提供的方法在步骤S104中根据获取到的产量规整化拟压力双对数图版中拟合点的实测数据对产量规整化双对数图版进行拟合。

具体地，对于页岩气井的产量规整化拟压力双对数图版，拖动双对数图版上的理论模型曲线，使之与实测数据的双对数曲线拟合。在图版拟合过程中，将图版拖动的水平距离称为累产量拟合值，垂直距离称为产量规整化拟压力拟合值。

其中，本实施例中，累产拟合值定义如下：

产量规整化拟压力拟合值定义如下：

其中，V_M和RNP_M分别表示累产量拟合值和产量规整化拟压力拟合值，V_TB和V_SJ分别表示双对数曲线中拟合点的图版累产量数据和实测累产量数据，RNP_TB和RNP_SJ分别表示双对数曲线中拟合点的图版产量规整化拟压力数据和实测产量规整化拟压力数据。

本实施例中，产量规整化拟压力双对数图版的拟合过程是通过调整累产量拟合值和产量规整化拟压力拟合值来调整拟合效果来使得拟合效果达到较好效果的过程。当拟合效果达到预设要求时，双对数图版的拟合过程也即停止。

为了使得最终得到的待分析井的相关参数(例如储层、井筒和/或改造参数)的结果更加准确可靠，如图1所示，本实施例所提供的方法还会在步骤S105中根据双对数图版拟合结果进行历史数据拟合，以实现对双对数图版和历史数据的同步拟合，从而得到优化后的双对数图版拟合结果。

具体地，本实施例中，该方法通过本次图版拟合过程，可以得到包括一组累产量拟合值V_M、产量规整化拟压力拟合值RNP_M以及待分析井的储层、井筒、改造参数的图版拟合结果。对于任一时刻的生产数据，利用表达式(26)可以计算得到对应该时刻的实测累产量V_SJ，利用表达式(41)可以根据上述实测累产量V_SJ以及累产量拟合值V_M计算得到双对数图版上对应的累产量图版值V_TB。

在得到上述累产量图版值V_TB后，可以在双对数图版上查找到与该累产量图版值V_TB相对应的产量规整化拟压力的图版值RNP_TB(即图版产量规整化拟压力数据)。利用表达式(42)，根据上述产量规整化拟压力的图版值RNP_TB和产量规整化拟压力拟合值RNP_M可以计算得到对应的产量规整化拟压力的实测值RNP_SJ(即实测常量规整话压力数据)。

由于对应时刻的日产量已知，利用表达式(36)便可以根据根据产量规整化拟压力的实测值RNP_SJ计算得到井底压力的拟合数据。同时，由于对应时刻的实测井底压力已知，利用表达式(36)可以根据实测得到的井底生产压差(即原始压力减去井底压力)和产量规整化拟压力的实测值RNP_SJ计算得到日产量拟合数据。根据该时刻的日产量拟合数据以及上一时刻的累产量，也可以计算得到该时刻的累产量拟合数据。

基于相同原理，该方法可以得到从时间0到生产时间最末点中各个时刻的压力拟合数据、日产量拟合数据以及累产量拟合数据。在得到上述拟合数据后，该方法会将上述压力拟合数据、日产量拟合数据以及累产量拟合数据与实测压力数据、实测日产量数据以及实测累产量数据分别进行拟合。其中，如果能够满足预设拟合精度要求(例如拟合数据与实测数据之差的绝对值小于或等于预设差值阈值)，那么则停止拟合，并将本次双对数图版拟合所得到的相关参数(例如储层参数、井筒参数和/或改造参数)作为最终的解释结果。而如果无法满足预设拟合精度要求，那么则调整双对数图版拟合参数并重新进行图版拟合以及历史拟合过程，直至满足预设拟合精度要求。

需要指出的是，本实施例中，根据实际需要，本方法所采用的双对数图版拟合过程以及历史数据拟合过程也可以与现有技术相同，故在此不再对步骤S104以及步骤S105的相关内容进行赘述。

本实施例中，利用双对数图版拟合以及历史拟合，该方法可以得到的待分析页岩气井的相关参数优选地包括：孔隙度、渗透率、原始地层压力、地层温度、储层厚度、流体组分、气体密度、相渗曲线(若选用气、水两相)、裂缝级数、裂缝半长、裂缝间距、裂缝导流能力以及页岩气井对应的供气面积等参数。当然，根据实际需要，该方法所得到的待分析页岩气井的相关参数也可以仅包含以上所列项中的某一项或某几项，本发明不限于此。

在确定出待分析页岩气井的上述相关参数后，该方法在步骤S106中便可以根据页岩气井产量预测模型以及上述页岩气井的相关参数，确定出待分析页岩气井的预测产量。

具体地，本实施例中，该方法会根据所确定出的参数来计算待分析页岩气井的井底标准压力，随后根据预设页岩气井产量预测模型，在预设的生产条件参数(例如定压或定产)以及废弃条件参数(例如废弃产量或废弃压力)下，根据上述井底标准压力确定出待分析页岩气井的预测产量。

以某油田一口气井为例说明本发明的应用。该井是水平井，完钻井深4168.0m，水平段长1533m，压裂22段，储层原始压力为36.7MPa，地层温度81℃，孔隙度4％。该井生产了17184小时，日产量和压力数据为每24小时1个点，共711组数据。

应用本发明的方法，对该井的生产数据进行试井分析，如图3所示将生产数据进行处理并与理论图版进行拟合，拟合结果为裂缝平均半长为77m，地层渗透率为0.024md，井筒表皮因子0.1，地层边界为1184m×307m，累产拟合值V_M为9.46，压力拟合值P_M为0.054MPa^-1。

为了对比，应用现有的方法，对该井的生产数据进行试井分析，如图5所示将生产数据进行处理并与理论图版进行拟合，拟合结果为裂缝平均半长为67.6m，地层渗透率为0.028md，井筒表皮因子0.1，地层边界为1172m×275m，时间拟合值T_M为14.19(1/hr)，压力拟合值P_M为0.0625MPa-1。

根据图版拟合所得到的结果，分别应用本发明的方法和现有方法，进行日产量和压力数据的历史拟合，结果分别如图4和图6所示。其中，由本发明方法得到的历史拟合如果如图4所示，应用现有方法的历史拟合结果如图6所示。

通过图4至图6可以看出，由于该井在4000和8000小时时日产量发生突变，导致其物质平衡时间随真实时间产生大的波动，破坏了物质平衡时间与真实时间之间的单调性，因此用现有方法进行解释时，在产量规整化拟压力与物质平衡时间的双对数理论曲线上出现了明显的拐点(对应约4000小时物质平衡时间处)。由于该拐点前后是不同的趋势，所以在图5和图6上都只能在拐点之前或拐点之后得到较好的拟合效果，而无法得到整条曲线的好的拟合效果，这样产量待分析页岩气井的相关参数的值求取是不准确的。因此通过现有方法得到的解释结果可信度低，且结果的多解性较强。

将得到的裂缝和储层参数带入到页岩气井产量预测模型进行预测，采用相同的生产制度预测(设定定压生产，取实际生产的末点的井底压力)，预测10年，预测结果如图8所示，可以看出在设定的生产制度，该页岩气井生产10年后，累产只有0.7×108m³。由于历史拟合效果差，求解得到的产量预测模型参数(即待分析页岩气井的相关参数)不可靠，因此产量预测结果与实际生产有较大的差异。

而本发明的方法避开了物质平衡时间随真实时间不单调变化的问题，因此在图3的产量规整化拟压力与累产量的双对数图版上拟合效果非常好，也改进了图4所示的日产量、累产量和压力历史拟合效果。因此通过本发明的方法得到的结果可信度较高，降低了结果的多解性。将得到的裂缝和储层参数带入到页岩气井产量预测模型进行预测，在进行产量预测时，设定定压生产(取实际生产的末点的井底压力)，预测10年，预测结果如图7所示，可以看出在设定的生产制度，该页岩气井生产10年后，累产可达到1.33×10⁸m³。由于历史拟合效果非常好，可以认为求解得到的产量预测模型参数是可靠的，因此产量预测结果也是可靠的。

通过对比可以看出，本发明提出的基于产量规整化(拟)压力与累产量的双对数图版的生产数据试井分析方法，避开了物质平衡时间随真实时间不单调变化的问题，提高了页岩气井产量和压力历史拟合效果，大大提高了解释精度，降低了多解性，从而验证了本发明的正确性和实用性。本发明尤其提高了生产数据(尤其是日产量)波动较大的页岩气井的生产数据解释精度，当生产数据(尤其是日产量)变化较小时，该方法同样适用，因此本发明具有广泛的实用性。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的页岩气井产量预测方法基于产量规整化拟压力与累产量的双对数图版，利用页岩气井生产数据通过图版拟合、产量和压力数据的历史拟合进行储层参数(如渗透率、表皮系数)和井及改造参数(如压裂裂缝半长、裂缝导流能力、SRV体积)解释，这样能够有效避开物质物质平衡时间随真实时间不单调变化的问题，消除了因生产数据间断、大的波动给生产数据解释带来的负面影响，从而提高了生产数据(尤其是日产量)间断、波动较大的页岩气井的生产数据解释精度，提高了产量和压力历史拟合效果，大大提高了解释精度，降低了多解性。

本方法将页岩气井应力敏感、解吸、扩散及混合气体高压物性参数定义成标准压力，建立了不规则裂缝页岩气水平井产量预测模型。同时，该方法所采用的历史拟合方法基于图版拟合，通过实测数据与典型曲线图版的拟合确定基本参数值，借助时间拟合值与压力拟合值完成压力和产量的历史拟合，通过生产数据试井图版拟合和历史拟合得到不规则裂缝的裂缝参数和储层参数。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (12)

1.一种页岩气井产量预测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、根据气井原始地层拟压力、气井井底拟压力和日产量构建待分析井的产量规整化拟压力函数；

步骤二、根据所述产量规整化拟压力函数，基于累产量确定双对数图版绘制函数，根据所述双对数图版绘制函数绘制产量规整化拟压力双对数图版；

步骤三、根据获取到的产量规整化拟压力双对数图版或产量规整化拟压力双对数图版中的实测数据对所述产量规整化拟压力双对数图版或产量规整化拟压力双对数图版进行拟合，并根据双对数图版拟合结果以及产量与压力历史拟合结果确定待分析页岩气井的相关参数；

步骤四、基于预设页岩气井产量预测模型，根据所述待分析页岩气井的相关参数，确定所述待分析页岩气井的预测产量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，根据如下表达式构建所述产量规整化拟压力函数：

其中，RNP表示产量规整化拟压力，t表示时间，q表示产量，ψ_i表示气井原始地层拟压力，ψ_wf表示气井井底拟压力。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，

根据所述产量规整化拟压力函数确定产量规整化拟压力导数函数，根据所述产量规整化拟压力函数和产量规整化拟压力导数函数构建所述产量规整化拟压力双对数图版；或，

根据所述产量规整化拟压力函数确定产量规整化拟压力积分函数，并根据所述产量规整化拟压力积分函数确定产量规整化拟压力积分导数函数，根据所述产量规整化拟压力积分函数和产量规整化拟压力积分导数函数构建所述产量规整化拟压力双对数图版；或，

根据所述产量规整化拟压力函数确定产量规整化拟压力导数函数和产量规整化拟压力积分函数，并根据所述产量规整化拟压力积分函数确定产量规整化拟压力积分导数函数，根据所述产量规整化拟压力函数、产量规整化拟压力导数函数、产量规整化拟压力积分函数和产量规整化拟压力积分导数函数构建所述产量规整化拟压力双对数图版。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力导数函数：

其中，RNP_d表示产量规整化拟压力导数，RNP表示产量规整化拟压力，V表示累产量。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力积分函数：

其中，RNP_i表示产量规整化拟压力积分，V_e表示在物质平衡时间的累产量，RNP表示产量规整化拟压力，V表示累产量。

6.如权利要求3～5中任一项所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力积分导数函数：

其中，RNP_i表示产量规整化拟压力积分，RNP_id表示产量规整化拟压力积分导数，V表示累产量。

7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，通过调整累产拟合值和产量规整化拟压力拟合值来调整产量规整化拟压力双对数图版的拟合效果。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述累产拟合值：

根据如下表达式确定所述产量规整化拟压力拟合值：

其中，V_M和RNP_M分别表示累产拟合值和拟压力拟合值，V_TB和V_SJ分别表示双对数曲线中的图版累产量数据和实测累产量数据，RNP_TB和RNP_SJ分别表示双对数曲线中的图版产量规整化拟压力数据和实测产量规整化拟压力数据。

9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，还基于双对数图版拟合结果进行产量和拟压力数据的历史拟合，通过历史拟合来对所述双对数图版拟合结果进行优化，实现图版数据和生产历史数据的同步拟合，从而得到优化后的待分析井的相关参数。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，

步骤a、基于本次双对数图版拟合结果，根据各个时刻的实测累产量以及累产量拟合值计算双对数图版上对应的累产量图版值；

步骤b、根据所述累产量图版值在所述双对数图版上查找该累产量图版值所对应的产量规整化拟压力图版值，根据所述产量规整化拟压力图版值和产量规整化拟压力拟合值计算对应的产量规整化拟压力实测值；

步骤c、根据所述产量规整化拟压力实测值计算井底压力拟合数据；

步骤d、根据实测井底压力数据和步骤b中得到的产量规整化拟压力实测值计算日产量拟合数据，根据所述日产量拟合数据计算各个时刻的累产量拟合数据；

步骤e、根据各个时刻的井底压力拟合数据、日产量拟合数据以及累产量拟合数据与实测压力井底压力数据、实测日产量数据以及累产量实测数据进行拟合，并根据拟合结果对所述双对数图版拟合结果进行优化。

11.如权利要求1～10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中：

根据所述待分析页岩气井的相关参数，计算所述待分析页岩气井的井底标准压力；

基于所述预设页岩气井产量预测模型，在预设的生产条件参数以及废弃条件参数下，根据所述井底标准压力确定所述待分析页岩气井的预测产量。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预设页岩气井产量预测模型为：

其中，m_wD表示页岩气井无量纲井底标准压力，t_D表示无量纲时间，n表示裂缝段数，q_Dj表示页岩气井第j条裂缝的无量纲产量，S_xD表示x方向的无量纲Green函数，S_yD表示y方向的无量纲Green函数，x_wD表示裂缝在横轴上的无量纲坐标位置，x_wDj表示第j条裂缝在横轴上的无量纲坐标位置，y_wD表示裂缝在纵轴上的坐标位置，y_wDj表示第j条裂缝在纵轴上的无量纲坐标位置。