CN111626530A - 确定压裂页岩气藏井控储量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法及装置，该方法包括：获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，第一生产阶段早于所述第二生产阶段；基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量；基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。本发明能够根据页岩气储层的储层参数和生产数据，简单、快速、有效确定页岩气储层裂缝、基质及有机质的井控储量。

Description

确定压裂页岩气藏井控储量的方法及装置
技术领域
本发明涉及页岩气藏开发术领域，尤其涉及一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
页岩气藏是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附态及游离态为主要存在方式的天然气聚集。按天然气赋存状态不同，可将页岩气分为三种：吸附于干酪根表面的吸附气、储存于基质中的游离气、储存于裂缝中的游离气。页岩气藏天然渗流能力极低，通常需要采取体积压裂的方式以提高气井产能。页岩气储层压裂后，天然气的储存可以分为三部分：压裂缝与天然裂缝中的游离气(简称裂缝游离气)、基质及微小裂缝中的游离气(简称基质游离气)、干酪根表面的吸附气(简称吸附气)。储层压裂后的裂缝规模，及其与天然裂缝和基质的沟通状况决定了气井的井控范围。裂缝游离气井控储量的大小往往反映出了裂缝的规模，而基质游离气及有机质吸附气的大小反映出了裂缝的沟通状况。裂缝渗流能力强，流动性快；基质渗流能力弱，气体流动慢；吸附气以解吸的方式释放，且只有在地层压力下降至临界解吸压力后才开始解吸。由于压裂后储层中，不同介质(裂缝、基质、有机质)渗流和供气能力存在差异，因而，如何有效评价压裂页岩气藏井控储量是目前页岩气开发面临的重要问题。
现有的页岩气藏井控储量的确定方法采用的页岩气物质平衡方程，没有有效区分页岩储层中裂缝、基质及有机质中气体渗流、储存及释放的差异性(即通常将基质与有机质等效为一体，或将裂缝与基质等效为一体，或将基质、有机质、裂缝等效为一体进行优化计算)，不能有效的优化计算出井控范围内裂缝游离气、基质游离气及吸附气的储量，从而导致井控储量存在一定的偏差。
发明内容
本发明实施例提供一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法，用以解决现有技术在确定压裂页岩气藏井控储量时，没有有效区分页岩储层中裂缝、基质及有机质中气体渗流、储存及释放的差异性，导致确定的井控储量存在一定偏差的技术问题，该方法包括：获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，第一生产阶段早于所述第二生产阶段；基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量；基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
本发明实施例还提供一种确定压裂页岩气藏井控储量的装置，用以解决现有技术在确定压裂页岩气藏井控储量时，没有有效区分页岩储层中裂缝、基质及有机质中气体渗流、储存及释放的差异性，导致确定的页岩气藏井控储量存在一定偏差的技术问题，该装置包括：数据获取模块，用于获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，第一生产阶段早于所述第二生产阶段；储层高渗区井控储量确定模块，用于基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量；储层低渗区井控储量确定模块，用于基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
本发明实施例还提供一种计算机设备，用以解决现有技术在确定压裂页岩气藏井控储量时，没有有效区分页岩储层中裂缝、基质及有机质中气体渗流、储存及释放的差异性，导致确定的压裂页岩气藏井控储量存在一定偏差的技术问题，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述确定压裂页岩气藏井控储量的方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术在确定压裂页岩气藏井控储量时，没有有效区分页岩储层中裂缝、基质及有机质中气体渗流、储存及释放的差异性，导致确定的压裂页岩气藏井控储量存在一定偏差的技术问题，计算机可读存储介质存储有执行上述确定压裂页岩气藏井控储量的方法的计算机程序。
本发明实施例中，充分考虑页岩气储层中的介质类型，将裂缝等效为高渗区，将基质和有机质等效为低渗区，建立分区物质平衡模型(即高渗区物质平衡模型和低渗区物质平衡模型)，在获取到页岩气储层的储层参数和生产数据后，根据页岩气储层的储层参数、早期生产数据和高渗区物质平衡模型确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量；根据页岩气储层的储层参数、后期生产数据、低渗区物质平衡模型和页岩气储层的裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
通过本发明实施例，能够根据页岩气储层的储层参数和生产数据，简单、快速、有效确定压裂页岩气储层裂缝、基质及有机质的井控储量。
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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的一种页岩气储层压裂后裂缝与基质分布示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种页岩气储层高渗区和低渗区的等效示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法流程图；
图4为本发明实施例中提供的一种优化压裂页岩气藏井控储量的方法流程图；
图5为本发明实施例中提供的一种确定裂缝游离气井控储量的关系曲线示意图；
图6为本发明实施例中提供的一种确定基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量的关系曲线示意图；
图7为本发明实施例中提供的一种确定压裂页岩气藏井控储量的装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
页岩气储层天然渗流能力极低，投产前通常需要采用体积压裂的方式以提高气井产能。储层压裂后裂缝的规模及沟通状况决定了气井的井控范围及储量，其中，裂缝游离气井控储量反映出储层裂缝的规模，而基质游离气及吸附气井控储量反映出裂缝的沟通状况。因此，有效评价压裂后页岩气储层中不同介质的井控储量，对页岩气藏动态分析、合理配产及井网井距等具有重要意义。
图1为本发明实施例中提供的一种页岩气储层压裂后裂缝与基质分布示意图，如图1所示，页岩气储层压裂后，井底附近将产生人工裂缝，人工裂缝不仅穿插了基质储层，同时连通了天然裂缝。由于页岩基质渗透率在10-9～10-5mD之间，而裂缝渗透率在10-3～10-1mD之间，可见，基质渗流能力远远小于裂缝。裂缝既是储存流体的介质，又是连接基质与井筒的导流介质，而基质及有机质主要为储存介质。根据储层介质类型及介质导流能力的差异性，本发明实施例中，将压裂缝及天然裂缝等效处理为高渗区，而将有机质、基质及微小裂缝等效处理为低渗区。高渗区(既是流体储存介质又是导流介质)渗流能力强，压力传播快；低渗区(主要为流体储存介质)渗流能力弱，压力传播缓慢。图2为本发明实施例中提供的一种页岩气储层中高渗区和低渗区的等效示意图，图标21所示为高渗区，图标22所示为低渗区，图标23所示为有机质。
在综合考虑介质类型、临界解吸压力，以及吸附气解吸等的基础上，本发明实施例建立了压裂页岩气储层的分区物质平衡方程，将分区物质平衡方程线性化，并通过分段优化技术，提供了一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法，以根据储层参数和生产数据，简单、快速、有效地确定压裂页岩气储层裂缝、基质及有机质的井控储量。
本发明实施例提供了一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法，该方法可以应用但不限于压裂页岩气储层的井控储量确定。图3为本发明实施例中提供的一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法流程图，如图3所示，包括如下步骤：
S301，获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，第一生产阶段早于所述第二生产阶段。
需要说明的是，上述生产数据可以是页岩气开采过程中的生产数据，包括但不限于页岩气开采过程中不同地层压力对应的累积产气量。需要注意的是，上述第一生产阶段和第二生产阶段为页岩气开采过程中的两个阶段，第一生产阶段为早期生产阶段，第二生产阶段为后期生产阶段。作为一种可选的实施方式，在获取到页岩气储层开采过程中的生产数据后，将该生产数据等分为两部分，其中，早期的一部分生产数据作为第一生产阶段的生产数据，后期的一部分生产数据作为第二生产阶段的生产数据。
页岩气开采过程中，由于裂缝渗流能力强，裂缝中的游离气首先被开采出来。随着裂缝中游离气的开采，地层压力逐渐降低，基质中游离气开始缓慢流入裂缝。当地层压力降低到临界解吸压力后，有机质中的吸附气开始解吸并缓慢扩散流入基质及裂缝孔隙。本发明实施例利用早期生产数据(第一生产阶段的生产数据)确定压裂页岩气储层的裂缝游离气井控储量，利用后期生产数据(第二生产阶段的生产数据)确定压裂页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
S302，基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量。
作为一种可选的实施例，本发明实施例构建的高渗区物质平衡模型为：
Y-N＝MfGf (1)
其中，
Y＝GpBg (2)
Figure BDA0001979772830000051
N＝GcBg (4)
其中，p表示地层压力；pi表示原始地层压力；Bg表示地层压力p对应的气体体积系数；Bgi表示原始地层压力pi对应的气体体积系数；Gp表示地层压力p对应的累积产气量；Sfwi表示裂缝中原始含水饱和度；Cf表示裂缝压缩系数；Cw表示地层水压缩系数；Gf表示裂缝中游离气井控储量；Gc表示低渗区向高渗区的供气量。
基于上述实施例，作为一种可选的实施方式，上述S302可以具体包括：将页岩气储层第一生产阶段的生产数据输入到高渗区物质平衡模型，得到一条Y与Mf的关系曲线，将Y与Mf关系曲线的曲线斜率确定为压裂页岩气储层的裂缝游离气井控储量。
S303，基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
作为一种可选的实施例，本发明实施例构建的低渗区物质平衡模型为：
Figure BDA0001979772830000061
其中，
Figure BDA0001979772830000062
Figure BDA0001979772830000063
Figure BDA0001979772830000064
其中，Gd表示有机质吸附气井控储量；Vb表示有机质体积；a表示Langmuir体积常数，即单位体积的页岩所吸附的气体在标准状态下的体积；b表示Langmuir吸附常数；pd表示吸附气临界解吸压力；Cw表示地层水压缩系数；Cm表示基质压缩系数；Smwi表示基质中原始含水饱和度；p表示地层压力；pi表示原始地层压力；Bg表示地层压力p对应的气体体积系数；Bgi表示原始地层压力pi对应的气体体积系数；R表示气体常数；T表示储层温度；φ表示储层基质孔隙度；V0表示气体摩尔体积；E表示杨氏模量；Gm表示基质游离气井控储量。
基于上述实施例，作为一种可选的实施方式，上述S303可以具体包括：将页岩气储层的裂缝游离气井控储量和第二生产阶段的生产数据输入到低渗区物质平衡模型，得到一条N/X与Mm/X的关系曲线，将N/X与Mm/X关系曲线的曲线斜率确定为页岩气储层的基质游离气井控储量，将N/X与Mm/X关系曲线的曲线截距确定为页岩气储层的有机质吸附气井控储量。
可选地，本发明实施例提供的确定压裂页岩气藏井控储量的方法还可以包括：对确定的压裂页岩气储层的裂缝游离气井控储量、基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量进行优化，具体优化过程包括如下步骤：根据页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量，确定页岩气储层第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量；基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量和第一生产阶段的生产数据，重新确定压裂页岩气储层的裂缝游离气井控储量；基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和重新确定的裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量；循环执行上述步骤，直到重新确定的裂缝游离气井控储量与之前确定的裂缝游离气井控储量的差值在误差允许范围内。
下面介绍高渗区物质平衡模型和低渗区物质平衡模型的建立过程。
根据体积守恒原理，在不考虑注水或水侵条件下，地层压力p对应的累积产气量Gp等于裂缝游离气膨胀量、裂缝束缚水及岩石弹性膨胀量、低渗区对高渗区的供给量Gc。
压力下降Δp裂缝中游离气膨胀量为：
Gf(Bg-Bgi) (9)
其中，Gf为裂缝中的游离气井控储量，108m3；Bgi为原始地层压力下气体体积系数，单位为m3/m3；Bg为气体体积系数，单位为m3/m3；Gc表示低渗区向高渗区的供气量，单位为108m3。
裂缝束缚水和岩石膨胀导致孔隙体积的减小量为：
Figure BDA0001979772830000071
Cw为地层水压缩系数，MPa-1；Sfwi为裂缝中原始含水饱和度；Gf为裂缝压缩系数，单位为MPa-1；pi为原始地层压力，单位为MPa；p为地层压力，单位为MPa；
因此，根据式(9)和(10)可以得到高渗区物质平衡方程为
Figure BDA0001979772830000072
Gp为累积产气量，单位为108m3；
将式(11)的高渗区物质平衡方程进行线性化，可以得到式(1)所示的高渗区物质平衡模型。
页岩气开采过程中，随着地层压力的降低，吸附气将不会马上解吸。只有在地层压力下降至临界解吸压力pd时，吸附气才开始解吸。
(1)当平均地层压力p大于等于吸附气临界解吸压力pd时，吸附气不解吸。根据体积守恒原理，低渗区产量Gc为基质游离气膨胀量、基质束缚水及基质弹性膨胀量。
压力下降Gc基质中游离气膨胀量为：
Gm(Bg-Bgi) (12)
基质束缚水和岩石膨胀导致孔隙体积的减小量为：
Figure BDA0001979772830000081
Gm为基质中的游离气井控储量，单位为108m3；Cm为基质压缩系数，单位为MPa-1；Smwi为基质中原始含水饱和度。
根据公式(12)和(13)可以得到吸附气未解析情况下的低渗区物质平衡方程为
Figure BDA0001979772830000082
(2)当平均地层压力p小于吸附气临界解吸压力pd时，有机质中的吸附气解吸。根据体积守恒原理，低渗区产量Gc为基质游离气膨胀量、基质束缚水及基质弹性膨胀量、吸附气解吸导致有机质收缩增加的孔隙体积、累积解吸气占据的体积量。
不同地层压力页岩吸附气含量一般用Langmuir等温吸附方程表示：
Figure BDA0001979772830000083
a为Langmuir体积常数，即单位体积的页岩所吸附的气体在标准状态下的体积，单位为m3/m3；b为Langmuir吸附常数，MPa-1。C为储层吸附气量，单位为m3/m3。
根据Bangham固体变形理论和Langmuir等温吸附模型，可获得吸附气解吸导致的有机质收缩变形程度和地层压力的关系。
Figure BDA0001979772830000084
Δεd为吸附气解吸导致的基质变形程度，无量纲；R为气体常数，单位为MPa·m2/(K·kmol)；T为储层温度，单位为K；E为杨氏模量，单位为MPa；V0为气体摩尔体积，单位为10-3m3/mol；pd为临界解吸压力，单位为MPa。
吸附气解吸导致有机质孔隙体积的变化量为：
Figure BDA0001979772830000091
Vb为有机质的体积，单位为m3；φ为储层基质孔隙度；
压力p时吸附气累积解吸量占据的地下孔隙体积为：
Figure BDA0001979772830000092
根据式(15)、(16)、(17)和(18)可以得到吸附气解析情况下的低渗区物质平衡方程为：
Figure BDA0001979772830000093
因此，低渗区物质平衡方程为：
Figure BDA0001979772830000094
可见，吸附气解析情况下的低渗区产能一部分来自于有机质中吸附气的解吸Gd，108m3；另一部分来自于基质中的游离气Gm。
当平均地层压力p小于吸附气临界解吸压力pd时，也即吸附气解析情况下的低渗区物质平衡方程可以简化为式(5)所示的低渗区物质平衡模型。
考虑需要同时优化裂缝游离气井控储量Gf、基质游离气井控储量Gm和有机质吸附气井控储量Gd储量大小，本发明实施例采用不同介质井控储量分段优化方法来实现。图4为本发明实施例中提供的一种优化压裂页岩气藏井控储量的方法流程图，如图4所示，基于本发明实施例提供的分区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数和生产数据，确定页岩气储层井控储量可以包括如下步骤：
①假设N都等于0，将早期生产数据(即第一生产阶段的生产数据)代入高渗区物质平衡模型(1)，作Y和Mf关系曲线。曲线的斜率即为裂缝井控储量Gf；
②将步骤①计算出的Gf和后期生产数据(即第二生产阶段的生产数据)代入低渗区物质平衡模型(5)，作N/X和Mm/X关系曲线，N/X和Mm/X成线性关系，曲线斜率为基质游离气井控储量Gm，曲线截距为有机质吸附气井控储量Gd；(注：由于Gf、Gm和Gd都是大于等于0的数值，在迭代计算中若Gf、Gm和Gd出现负值则该值取0)。
③将步骤②计算出的Gm、Gd和早期生产数据代入低渗区物质平衡模型(5)，计算出早期生产阶段N值的变化；
④将步骤③计算出的N值代入高渗区物质平衡模型(1)，重复步骤①求解出新的裂缝井控储量Gf1；
⑤若满足|Gf1-Gf|≤阈值，则停止迭代，从而求得裂缝井控储量Gf、基质井控储量Gm、吸附气井控储量Gd；否则重复步骤②至⑤。
以某页岩气储层为例，该页岩气储层的储层参数为：页岩气藏油藏温度为366.48K，原始气藏压力24.138MPa，原始气体体积系数Bgi为0.00478，基质压缩系数Cm为0.000435MPa-1，地层水压缩系数Cw为0.000435MPa-1，裂缝压缩系数Cf为0.0087MPa-1，孔隙度φ为2.1％，基质含水饱和度Smwi为0.2，裂缝含水饱和度Sfwi为0.05。Langmuir体积常数a为405.7857m3/m3，Langmuir吸附常数b为0.271MPa-1。气体常数R为0.008314472MPa·m2/(K·kmol)，杨氏模量E为26800MPa；气体摩尔体积V0为0.0224m3/mol。假设临界解吸压力为20MPa。该页岩气储层的生产数据如表1所示，在将表1中的生产数据等分为两部分的情况下，表1中前三个数据点为第一生产阶段的生产数据，后三个数据点为第二生产阶段的生产数据。
表1生产数据
地层压力p/MPa 24.138 7.807 5.759 4.455 3.731 3.276
气体体积系数B<sub>g</sub> 0.00478 0.0146 0.019 0.027 0.03 0.033
累积产气量G<sub>p</sub>/10<sup>8</sup>m<sup>3</sup> 0 0.87 1.032 1.193 1.28 1.34
图5所示为该页岩气储层裂缝游离气井控储量的Y-N与Mf关系曲线，如图5所示，该关系曲线的斜率为页岩气储层裂缝游离气井控储量，如表2所示为0.5755×108m3。图6所示为该页岩气储层基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量的N/X与Mm/X关系曲线，如图6所示，该关系曲线的斜率为页岩气储层基质游离气井控储量，如表2所示为0.2692×108m3；该关系曲线的截距为页岩气储层有机质吸附气井控储量，如表2所示为1.3536×108m3。
表2井控储量计算结果
Figure BDA0001979772830000111
本发明实施例中还提供了一种确定压裂页岩气藏井控储量的装置，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与确定压裂页岩气藏井控储量的方法相似，因此该装置实施例的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图7为本发明实施例中提供的一种确定压裂页岩气藏井控储量的装置示意图，如图7所示，该装置包括：数据获取模块71、储层高渗区井控储量确定模块72和储层低渗区井控储量确定模块73。
其中，数据获取模块71，用于获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，第一生产阶段早于所述第二生产阶段；储层高渗区井控储量确定模块72，用于基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量；储层低渗区井控储量确定模块73，用于基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
可选地，上述装置还可以包括：井控储量优化模块74，用于执行如下步骤的功能：根据页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量，确定页岩气储层第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量；基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量和第一生产阶段的生产数据，重新确定页岩气储层的裂缝游离气井控储量；基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和重新确定的裂缝游离气井控储量，确定页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量；循环执行上述步骤，直到重新确定的裂缝游离气井控储量与之前确定的裂缝游离气井控储量的差值在误差允许范围内。
本发明实施例中还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中任意一种可选的或优选的确定压裂页岩气藏井控储量的方法。
本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述方法实施例中任意一种可选的或优选的确定压裂页岩气藏井控储量的方法的计算机程序。
综上，本发明实施例根据储层介质类型及介质导流能力的差异性，将压裂缝及天然裂缝等效处理为高渗区，将有机质、基质及微小裂缝等效处理为低渗区，在综合考虑介质类型、临界解吸压力及吸附气解吸等基础上，建立了页岩气的分区物质平衡方程。将分区物质平衡方程线性化，并通过分段优化技术，提出了一种评价压裂页岩气藏井控储量的方法。本发明实施例能够通过储层参数及生产数据简单、快速、有效的评价压裂页岩气储层裂缝、基质及有机质的井控储量。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种确定压裂页岩气藏井控储量的方法，其特征在于，包括：
获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，所述生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，所述第一生产阶段早于所述第二生产阶段；
基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量；
基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定所述页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量，确定所述页岩气储层第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量；
基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量和第一生产阶段的生产数据，重新确定所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量；
基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和重新确定的裂缝游离气井控储量，确定所述页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量；
循环执行上述步骤，直到重新确定的裂缝游离气井控储量与之前确定的裂缝游离气井控储量的差值在误差允许范围内。
3.如权利要求1或2任一所述的方法，其特征在于，所述高渗区物质平衡模型为：
Y-N＝MfGf；
其中，Y＝GpBg；
Figure FDA0001979772820000011
N＝GcBg；
其中，p表示地层压力；pi表示原始地层压力；Bg表示地层压力p对应的气体体积系数；Bgi表示原始地层压力pi对应的气体体积系数；Gp表示地层压力p对应的累积产气量；Sfwi表示裂缝中原始含水饱和度；Cf表示裂缝压缩系数；Cw表示地层水压缩系数；Gf表示裂缝中游离气井控储量；Gc表示低渗区向高渗区的供气量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量，包括：
将所述页岩气储层第一生产阶段的生产数据输入到所述高渗区物质平衡模型，得到一条Y与Mf的关系曲线，将Y与Mf关系曲线的曲线斜率确定为所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低渗区物质平衡模型为：
Figure FDA0001979772820000021
其中，
Figure FDA0001979772820000022
Figure FDA0001979772820000023
Figure FDA0001979772820000024
其中，Gd表示有机质吸附气井控储量；Vb表示有机质体积；a表示Langmuir体积常数，即单位体积的页岩所吸附的气体在标准状态下的体积；b表示Langmuir吸附常数；pd表示吸附气临界解吸压力；Cw表示地层水压缩系数；Cm表示基质压缩系数；Smwi表示基质中原始含水饱和度；p表示地层压力；pi表示原始地层压力；Bg表示地层压力p对应的气体体积系数；Bgi表示原始地层压力pi对应的气体体积系数；R表示气体常数；T表示储层温度；φ表示储层基质孔隙度；V0表示气体摩尔体积；E表示杨氏模量；Gm表示基质游离气井控储量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定所述页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量，包括：
将所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量和第二生产阶段的生产数据输入到所述低渗区物质平衡模型，得到一条N/X与Mm/X的关系曲线，将N/X与Mm/X关系曲线的曲线斜率确定为所述页岩气储层的基质游离气井控储量，将N/X与Mm/X关系曲线的曲线截距确定为所述页岩气储层的有机质吸附气井控储量。
7.一种确定压裂页岩气藏井控储量的装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取页岩气储层的储层参数和生产数据，其中，所述生产数据包括第一生产阶段和第二生产阶段的生产数据，所述第一生产阶段早于所述第二生产阶段；
储层高渗区井控储量确定模块，用于基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数和第一生产阶段的生产数据，确定所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量；
储层低渗区井控储量确定模块，用于基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和裂缝游离气井控储量，确定所述页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
井控储量优化模块，用于执行如下步骤的功能：根据所述压裂页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量，确定所述页岩气储层第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量；基于预先构建的高渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第一生产阶段低渗区向高渗区的供气量和第一生产阶段的生产数据，重新确定所述页岩气储层的裂缝游离气井控储量；基于预先构建的低渗区物质平衡模型，根据所述页岩气储层的储层参数、第二生产阶段的生产数据和重新确定的裂缝游离气井控储量，确定所述压裂页岩气储层的基质游离气井控储量和有机质吸附气井控储量；循环执行上述步骤，直到重新确定的裂缝游离气井控储量与之前确定的裂缝游离气井控储量的差值在误差允许范围内。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一所述确定压裂页岩气藏井控储量的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至5任一所述确定压裂页岩气藏井控储量的方法的计算机程序。
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