CN112049625B - 页岩气水平井的采气系数确定方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种页岩气水平井的采气系数确定方法、装置、设备和介质，包括获取页岩气的流动模型，所述流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，所述页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同；根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，所述流动距离为所述页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离；根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述水平井的采气系数，所述采气系数用于指示页岩气储量。本公开能确定出准确的页岩气水平井的动用储量，便于技术人员制定出合理的生产制度，以提高页岩气的开采效率。
Description
技术领域
本公开涉及页岩气开采技术领域，特别涉及一种页岩气水平井的采气系数确定方法、装置、设备和介质。
背景技术
页岩气作为重要的能源已经被人们广泛应用于日常生活中，而未开采的页岩气水平井在开采之前，通常需要先确定页岩气水平井的采气系数，采气系数可以用于指导页岩气水平井的生产制度的制定，通过制定不同的生产制度使得储层中的页岩气能以平稳均匀的速度从储层中开采出来，以提高开采效率。
相关技术中，通常以页岩气水平井的动用储量作为采气系数，页岩气水平井的动用储量为该页岩气水平井是某一时期内从储层中开采的采出量和损失量之和。并且在确定页岩气水平井的动用储量时，采用煤层气理论计算得到动用储量。
然而，相关技术中采用煤层气理论计算动用储量的方法适用性较广，通常可以用于多种不同类型气井的动用储量的测算。因而对于单独某个类型的气井，如页岩气水平井的适配性往往较差。所以利用煤层气理论计算得到的页岩气水平井的动用储量准确度较低，不便于技术人员制定出合理的生产制度，以提高页岩气的开采效率。
发明内容
本公开实施例提供了一种页岩气水平井的采气系数确定方法、装置、设备和介质，能确定出准确的页岩气水平井的动用储量，便于技术人员制定出合理的生产制度，以提高页岩气的开采效率。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种页岩气水平井的采气系数确定方法，所述采气系数确定方法包括：获取页岩气的流动模型，所述流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，所述页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同；根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，所述流动距离为所述页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离；根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述水平井的采气系数，所述采气系数用于指示页岩气储量。
在本公开实施例的一种实现方式中，所述流动模型包括：用于表示页岩气以裂缝的端部为中心线径向向裂缝的端部流动的第一子模型；用于表示页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的第二子模型。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第一子模型采用以下公式表示：
x2+y2＝r
其中，G(x，y，t)为气体质量浓度，单位g/cm3；Kb1为页岩气储层的页岩气径向流动能力系数，单位m2/s；t为时间，单位s；Lf为段间距，单位m，r为页岩气径向流动的流动距离，单位m，x用于表示页岩气在水平井的水平段延伸方向上的距离，单位m，y用于表示页岩气在垂直于水平井的水平段的方向上的距离，单位m；
所述第二子模型采用以下公式表示为：
其中，G(d，t)为气体质量浓度，单位g/cm3；Kb2为页岩气储层中页岩气水平向流动能力系数，单位m2/s；d为页岩气水平向流动的流动距离，单位m；t为时间，单位s；Lf为段间距，单位m。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，包括：获取所述第一子模型的初始条件和边界条件以及所述第二子模型的初始条件和边界条件；采用变量分离的方式，结合所述第一子模型的初始条件和边界条件，确定所述第一子模型的气体质量浓度；基于所述第一子模型的气体质量浓度，确定所述第一子模型对应的流动距离；采用变量分离的方式，结合所述第二子模型的初始条件和边界条件，确定所述第二子模型的气体质量浓度；基于所述第二子模型的气体质量浓度，确定所述第二子模型对应的流动距离。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述采气系数包括动用储量，所述根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述页岩气水平井的采气系数，包括：获取储层中与水平井连通的裂缝尺寸参数，所述裂缝尺寸参数包括裂缝半长和裂缝高度；
根据以下公式确定所述动用储量：
其中，Rd为页岩气水平井的动用储量，单位m3；N为压裂级数；d为页岩气水平向流动的流动距离，单位m；Xf为裂缝半长，单位m；Hf为裂缝高度，单位m；r为页岩气径向流动的所述流动距离，单位m；ρ1为页岩岩石密度，单位g/cm3；Q0原始含气量，单位m3/t。
本公开实施例提供了一种页岩气水平井的采气系数确定装置，所述采气系数确定装置包括：模型获取模块，用于获取页岩气的流动模型，所述流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，所述页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同；第一确定模块，用于根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，所述流动距离为所述页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离；第二确定模块，根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述水平井的采气系数，所述采气系数用于指示页岩气储量。
在本公开实施例的一种实现方式中，所述流动模型包括：用于表示页岩气以裂缝的端部为中心线径向向裂缝的端部流动的第一子模型；用于表示页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的第二子模型。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第一确定模块包括：第一确定子模块，用于根据所述第一子模型和所述第二子模型的初始条件和边界条件，确定不同的子模型对应的第一条件和第二条件；第二确定子模块，用于结合所述第一条件和所述第二条件，对不同的子模型的气体质量浓度进行分离变量，确定不同的子模型的气体质量浓度；第三确定子模块，用于基于不同的子模型的气体质量浓度，确定不同的子模型对应的流动距离，所述流动距离包括页岩气水平向流动的流动距离和页岩气径向流动的流动距离。
本公开实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如前文所述的页岩气水平井的采气系数确定方法。
本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如前文所述的页岩气水平井的采气系数确定方法。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本公开实施例提供的页岩气水平井的采气系数确定方法，在确定采气系数时，首先获取页岩气的流动模型，由于获取的流动模型是表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式的，且分布在裂缝不同部位附近的页岩气，会采用不同的流动方式流向裂缝，也即页岩气的不同流动方式是基于气体分布在裂缝的不同部位确定的，页岩气流向裂缝后会经过裂缝进入到水平井内，以被采集。
本公开实施例中，获取的流动模型考虑到了页岩气在裂缝的不同部位时的不同流动方式，使得获取的流动模型能更加真实合理地表征储层中页岩气流向裂缝的流动情况。进而基于该流动模型确定出的页岩气的流动距离的数据也是真实合理的；最后，根据确定的流动距离和裂缝尺寸参数，就可以得到真实且客观的页岩气水平井的采气系数。由于获取的流动模型考虑了页岩气在储层中的实际流动方式，使确定的采气系数的准确度更高，方便技术人员制定给出合理的生产制度，以提高页岩气的开采效率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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。
图1是本公开实施例提供的一种页岩气水平井的采气系数确定方法的流程图；
图2是本公开实施例提供的另一种页岩气水平井的采气系数确定方法的流程图；
图3是本公开实施例提供的一种页岩气的流动模型示意图；
图4是本公开实施例提供的一种页岩气水平井的采气系数确定装置的示意图；
图5是本公开实施例提供的一种计算机设备的结构框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种页岩气水平井的采气系数确定方法的流程图。如图1所示，该采气系数确定方法包括：
步骤101：获取页岩气的流动模型。
流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同。
本公开实施例中，流动方式可以是指页岩气从某处流向终点位置的流动过程中页岩气所采用流动形式。例如，页岩气从某处以平行于水平井的延伸方向向着裂缝所在位置流动，其中，以平行于水平井的延伸方向流动即为一种流动方式。
步骤102：根据流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离。
其中，流动距离为页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离。
步骤103：根据流动距离和裂缝尺寸参数，确定水平井的采气系数。
其中，裂缝尺寸参数为用于描述裂缝物理尺寸的数据，例如，裂缝高度等。采气系数用于指示储层的页岩气储量。
本公开实施例提供的页岩气水平井的采气系数确定方法，在确定采气系数时，首先获取页岩气的流动模型，由于获取的流动模型是表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式的，且分布在裂缝不同部位附近的页岩气，会采用不同的流动方式流向裂缝，也即页岩气的不同流动方式是基于气体分布在裂缝的不同部位确定的，页岩气流向裂缝后会经过裂缝进入到水平井内，以被采集。
本公开实施例中，获取的流动模型考虑到了页岩气在裂缝的不同部位时的不同流动方式，使得获取的流动模型能更加真实合理地表征储层中页岩气流向裂缝的流动情况。进而基于该流动模型确定出的页岩气的流动距离的数据也是真实合理的；最后，根据确定的流动距离和裂缝尺寸参数，就可以得到真实且客观的页岩气水平井的采气系数。由于获取的流动模型考虑了页岩气在储层中的实际流动方式，使确定的采气系数的准确度更高，方便技术人员制定给出合理的生产制度，以提高页岩气的开采效率。
图2是本公开实施例提供的另一种页岩气水平井的采气系数确定方法的流程图。如图2所示，该采气系数确定方法包括：
步骤201：获取页岩气的流动模型。
其中，流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式。流动方式可以是指页岩气从某处流向终点位置的流动过程中页岩气所采用流动形式。例如，页岩气从某处以平行于水平井的延伸方向向着裂缝所在位置流动，其中，以平行于水平井的延伸方向流动即为一种流动方式。
图3是本公开实施例提供的一种页岩气的流动模型示意图。如图3所示，该流动模型是页岩气水平井经过压裂改造后形成人工裂缝后开始建立的。以水平井A中的任一条裂缝B为例，在页岩气储层中，页岩气流向裂缝A的流动方式包括3部分，其中两种流动方式为从图3中左右两侧向裂缝所在位置流动的水平流动方式(参见图3中C)，另外一种流动方式为以裂缝B的端部为中心径向向着裂缝的端部流动的径向流动方式(参见图3中D)，以该两种不同的流动方式建立符合储层中页岩气的实际流动方式的流动模型。
在本公开实施例中，建立的流动模型包括用以反应两种不同流动方式的第一子模型和第二子模型。
可选地，第一子模型是用于表示页岩气以裂缝的端部为中心线径向向裂缝的端部流动的模型，第一子模型反映的是储层中位于裂缝的端部所在区域的页岩气的流动状态。
本公开实施例中，裂缝的端部是裂缝沿储层的高度方向上延伸的两个末尾区域。
结合图3可知，本公开实施例中，页岩气以裂缝的端部为中心进行径向流动的流动方式，使得储层中分布在裂缝的端部所在区域的页岩气共同构成了半圆柱体的第一子模型。
由于储层中页岩气在基质中的流动过程是遵循质量守恒原理的，因而，以裂缝的端部为中心的径向流动方式构成的半圆柱体的流动模型中任一微小单元体也是遵守质量守恒的。即在一定时间内流出一个无穷小面积的气体质量等于该时间段内气体质量浓度差变化引起的质量之和，因而，可以根据该质量守恒定律建立以裂缝的端部为中心的径向流动方式构成的半圆柱体的第一子模型。
x2+y2＝r (2)
式(1)中，右侧数学式为在一定时间内流出一个无穷小面积的气体质量；左侧数学式即为该时间段内气体质量浓度差变化引起的质量之和。
其中，G(x，y，t)为气体质量浓度，单位g/cm3；Kb1为页岩气储层的页岩气径向流动能力系数，单位m2/s；t为时间，单位s；Lf为段间距，单位m，r为页岩气径向流动的流动距离，x用于表示页岩气在水平井的水平段延伸方向上的距离，单位m，y用于表示页岩气在垂直于水平井的水平段的方向上的距离，单位m。
其中，Kb1为页岩储层中考虑解吸、扩散、滑脱流动的气体径向综合流动能力评价系数，可以结合页岩气特殊流动机理实验获得。Lf为段间距，段间距为同一水平井中相邻的两个裂缝在水平井的水平段的延伸方向上的间距，Lf可以根据地震检测数据获取。
其中，该关于x和y的关系式(2)位于以水平井的水平段延伸方向为横坐标，以垂直于水平井的水平段的方向为纵坐标，以裂缝的一个端部为圆心构成的坐标系内。即通过以水平井的水平段延伸方向的距离x和以垂直于水平井的水平段的方向的距离y共同表示以裂缝的端部为中心的径向距离r。
由于r为页岩气径向流动的流动距离，即页岩气以径向流动对应的流动轨迹从储层流向裂缝的距离的边界值应不大于水平井中相邻的两个裂缝之间间距的二分之一，即0<x<Lf/2,0<y<Lf/2。
可选地，第二子模型用于表示页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的模型。第二子模型是反映的是储层中位于裂缝的中部区域的页岩气的流动状态。
其中，裂缝的中部区域为裂缝上位于裂缝的两个端部之间的区域。页岩气水平向裂缝的中部区域流动，可以是页岩气以平行于水平井的延伸方向向裂缝流动。
结合图3可知，本公开实施例中，页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的流动方式，使得储层中分布在裂缝的中部区域的页岩气共同构成了长方体的第二子模型。
由于储层中页岩气在基质中的流动过程是遵循质量守恒原理的，因而，以平行于水平井的延伸方向流动的流动方式构成的长方体的流动模型中任一微小单元体也是遵守质量守恒的。即在一定时间内流出一个无穷小面积的气体质量等于该时间段内气体质量浓度差变化引起的质量之和，因而，可以根据该质量守恒定律建立的长方体的第二子模型。
式中，G(d，t)为气体质量浓度，单位g/cm3；Kb2为页岩气储层中页岩气水平向流动能力系数，单位m2/s；d为页岩气水平向流动的流动距离，单位m；t为时间，单位s；Lf为段间距，单位m。
其中，Kb2为页岩储层中考虑解吸、扩散、滑脱流动的气体水平向综合流动能力评价系数，可以结合页岩气特殊流动机理实验获得。
步骤202：根据流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离。
其中，流动距离为页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离。
步骤202中确定流动距离的过程可以包括两部分。第一部分为根据第一子模型确定页岩气径向流动的流动距离；第二部分为根据第二子模型确定页岩气水平向流动的流动距离。
在第一部分中，具体确定流动距离的过程可以包括：
第一步，获取第一子模型的气体质量浓度的初始条件和边界条件。
其中，第一子模型的气体质量浓度的初始条件为初始状态下气体质量浓度，也即为开采状态下储层中页岩气的气体质量浓度，可以确定出初始条件为：
式(4)中，G(x，y，0)为初始状态(即t为0的状态)下气体质量浓度，g/cm3；Q0为页岩储层中气体原始气含量，m3/t；ρ1为页岩岩石密度，g/cm3；ρ2为初始状态下气体密度，g/cm3。
其中，页岩储层中气体原始气含量Q0、页岩岩石密度ρ1以及初始状态下气体密度ρ2均可以通过地震检测数据获取。
其中，根据牛顿定律可知第一子模型的气体质量浓度的边界条件满足第三类边界条件，因而可以确定出边界条件包括：
式(5)、(6)中，G(r，t)为气体质量浓度，单位g/cm3；r为页岩气径向流动的流动距离，单位m；C为常数，当没有气体流动时，C为0；σ为流动系数，可以根据试井资料获取。
其中，式(5)为页岩气径向流动的流动距离为0时的条件式；式(6)为页岩气径向流动的流动距离为Lf/2时的条件式。
第二步，采用变量分离的方式，结合第一子模型的初始条件和边界条件，确定第一子模型的气体质量浓度。
本公开实施例中，第二步具体可以包括：
利用分离变量法，先令
G(x，y，t)＝T(t)×V(x，y) (7)
将式(7)带入式(4)、(5)和(6)则可得到两个关于T(t)和V(x，y)的方程。
式(8)、(9)中，ω为一任意的常数。
其中，式(8)的解为
T(t)＝Ae-ωt (10)
为了研究方程的边界条件的固有函数问题，再将V(x，y)写成极坐标的形式V(r，θ)，可将式(9)转换为：
再进行分离变量，令
V(r，θ)＝R(r)×W(θ) (12)
就可以由式(11)得到
式(13)、(14)中，μ为一任意与r、θ无关的常数。
对于式(13)，由于V(r，θ)的单值性，W(θ)必须具有周期2π，因此，μ只能等于0，12，22，32，…，则对应这些μn，可得到式(13)的解为
W(θ)＝an cos nθ+bn sin nθ (15)
对于式(14)的解，先做变换令代入μn＝n2，则将式(14)变换为：
式(17)是一个n阶的贝塞尔函数方程，由边界条件可知，要求方程的解在原点β＝0处有界，那么这种解除去常数因子外是唯一确定的，它就是第一类n阶贝塞尔函数Jn(β)。
贝塞尔函数Jn(β)有无穷多个正根，分别为μ1 (n),μ2 (n),…μm (n)
根据边界条件可得到式(17)的解为：
则可得到半圆柱体的径向流动模型的解为：
由于式(19)中存在因子对于任意的t≥0时，级数收敛，因此,取第一项可满足要求。即式(19)中n、m的取值均为1，可以得到第一子模型中G(x，y，t)的气体质量浓度。
第三步，基于第一子模型的气体质量浓度，确定第一子模型对应的流动距离。
其中，页岩气径向流动的流动距离可以采用通过下述等式(20)确定：
式(20)中右侧数学式表示，在一定时间范围内，对气体质量浓度之差积分，式(20)中左侧为在该段时间范围内，水平井生产的页岩气的质量差。通过对右侧数学式由0逐渐增大页岩气径向流动的流动距离的数值，持续积分直至右侧数学式与左侧的页岩气的质量差相等时，将左侧数学式对应的页岩气径向流动的流动距离确定为最终的半圆柱体内页岩气以径向流动的流动方式流向裂缝的流动距离r。
若该页岩气水平井已经开始生产，且已有存在的生产数据，则式(20)中左侧的水平井生产的页岩气的质量差可以直接根据现有的生产数据计算得到。
若该页岩气水平井尚未开始生产，则可以通过对页岩气水平井进行生产数值模拟，采用生产数值模拟确定的生产数据确定出页岩气的质量差。其中，生产数值模拟可以包括建立数学模型、输入生产参数(例如，输入页岩气水平井相关参数和页岩气储层的相关参数等)，数值模拟确定出需要的生产数据(例如，页岩气的生产质量)，具体页岩气水平井的生产数值模拟可以参见相关技术，本公开实施例不做描述。
在第二部分中，具体确定流动距离的过程可以包括：
第一步，获取第二子模型的气体质量浓度的初始条件和边界条件。
其中，第二子模型的气体质量浓度的初始条件为初始状态下气体质量浓度，也即为开采状态下储层中页岩气的气体质量浓度，可以确定出初始条件为：
式中，G(x，0)为初始状态下气体质量浓度，单位g/cm3；Q0为页岩储层中气体原始气含量，m3/t；ρ1为页岩岩石密度，单位g/cm3；ρ2为初始状态下气体密度，单位g/cm3。
其中，页岩储层中气体原始气含量Q0、页岩岩石密度ρ1以及初始状态下气体密度ρ2均可以通过地震检测数据获取。
其中，根据牛顿定律可知第二子模型的气体质量浓度的边界条件满足第三类边界条件，因而可以确定出边界条件包括：
式(22)、(23)中，G(d，t)为气体质量浓度，单位g/cm3；d为页岩气水平向流动的流动距离，单位m；C为常数，当没有气体流动时C为0；σ为流动系数，可以根据试井资料获取。
其中，式(22)为页岩气水平向流动的流动距离为0时的条件式；式(23)为页岩气水平向流动的流动距离为Lf/2时的条件式。
第二步，采用变量分离的方式，结合第二子模型的初始条件和边界条件，确定第二子模型的气体质量浓度。
本公开实施例中，第二步具体可以包括：
利用分离变量法，先令
G(d，t)＝TT(t)×VV(d) (24)
将式(24)带入式(21)、(22)、(23)则可得到关于TT(t)和VV(d)两个方程。
式(25)、(26)中，γ为一任意的常数。
对于式(25)的通解为
TT(t)＝Ae-Dγt (27)
对于式(26)的通解为
VV(d)＝B cos(γd)+C sin(γd) (28)
因此，则可得到G(d,t)的通解为
G(d,t)＝Ae-Dγt[B cos(γd)+C sin(γd) ] (29)
根据边界条件求得系数为，C＝0，γ为一系列固有值γk,A和B为Ak和Bk，则式(29)的解为：
由于式(30)中存在因子e-Dγt，对于任意的t≥0时，级数收敛，因此,取第一项可满足要求。即式(30)中k的取值为1，可以得到第二子模型中G(d，t)的气体质量浓度。
第三步，基于第二子模型的气体质量浓度，确定第二子模型对应的页岩气水平向流动的流动距离。
其中，页岩气水平向流动的流动距离可以采用通过下述等式(31)确定：
式(31)中，Xf为裂缝半长，单位m；Hf为页岩储层中裂缝高度，单位m。其中，裂缝半长是裂缝在水平方向上延伸的距离(参见图3)，裂缝高度是裂缝在竖直方向上以水平井为起始点延伸的距离(参见图3)。裂缝半长Xf和裂缝高度Hf均可以通过地震检测数据获取。
式(31)中右侧数学式表示，在一定时间范围内，对气体质量浓度之差积分，式(31)中左侧为在该段时间范围内，水平井生产的页岩气的质量差。通过对右侧数学式由0逐渐增大页岩气水平向流动的流动距离的数值，持续积分直至右侧数学式与左侧的页岩气的质量差相等时，将左侧数学式对应的页岩气水平向流动的流动距离确定为最终的长方体内页岩气以水平向流动的流动方式流向裂缝的流动距离d。
若该页岩气水平井已经开始生产，且已有存在的生产数据，则式(31)中左侧的水平井生产的页岩气的质量差可以直接根据现有的生产数据计算得到。
若该页岩气水平井尚未开始生产，则可以通过对页岩气水平井进行生产数值模拟，采用生产数值模拟确定的生产数据确定出页岩气的质量差。其中，生产数值模拟可以包括建立数学模型、输入生产参数(例如，输入页岩气水平井相关参数和页岩气储层的相关参数等)，数值模拟确定出需要的生产数据(例如，页岩气的生产质量)，具体页岩气水平井的生产数值模拟可以参见相关技术，本公开实施例不做描述。
步骤203：根据流动距离和裂缝尺寸参数，确定水平井的采气系数。
其中，采气系数用于指示储层的页岩气储量，且采气系数可以包括动用储量。裂缝尺寸参数为用于描述裂缝物理尺寸的数据，例如，裂缝高度、裂缝半长等
步骤203中确定动用储量可以包括以下几步。
步骤203a：获取储层中与水平井连通的裂缝尺寸参数，裂缝尺寸参数包括裂缝半长和裂缝高度。
步骤203b：基于页岩气水平井的动用储量公式，确定动用储量。
动用储量公式为：
式(32)中，Rd为页岩气水平井的动用储量，单位m3；N为压裂级数，为水平井中裂缝的条数；d为气体水平向流动的流动距离，单位m；Xf为裂缝半长，单位m；Hf为裂缝高度，单位m；r为气体径向流动的流动距离，单位m；ρ1为页岩岩石密度，单位g/cm3；Q0原始含气量，单位m3/t。
步骤203b中在计算页岩气水平井的动用储量的同时，还可以计算页岩气水平井控制储量。其中，页岩气水平井控制储量为水平井控制流体流动范围内的地质储量。
页岩气水平井控制储量可以根据以下公式确定。
Rc＝S×Hf×L×ρ1×Q0 (33)
式(33)中，Rc页岩气水平井控制储量，单位m3；S为气田中不同水平井之间的井间距，单位m；Hf为裂缝高度，单位m；L为页岩气水平井的水平段长度，单位m；ρ1为页岩岩石密度，单位g/cm3；Q0原始含气量，单位m3/t。
根据式(32)、(33)可以确定出页岩气水平井的剩余可采储量和页岩气水平井储量动用率。
其中，页岩气水平井的剩余可采储量Rs＝Rc-Rd。
其中，页岩气水平井储量动用率R＝Rd/Rc×100。
本公开实施例中，还可以获取实时的页岩气储层的气体采收率。其中，页岩气储层的气体采收率通过以下关系式确定。
Ru＝q/Rc×100 (34)
式(34)中，Ru页岩气水平井的气体采收率，％；q为页岩气水平井单井最终可采储量，单位m3。其中，页岩气水平井单井最终可采储量可以是根据页岩气水平井当前的实际生产数据确定的最终可采储量；也可以是通过生产数值模拟模拟出的生产数据确定的最终可采储量。
同时，还可以根据整个区块的探明地质储量以及部署的页岩气水平井数量就可得到整个气田的采收率为式(35)
Rg＝q×n/G×100 (35)
式(35)中，Rg页岩气田采收率，％；n为页岩气田部署的水平井数量，个；G为页岩气田探明地质储量，单位m3。
采用本公开实施提供的采气系数确定方法中的第一子模型和第二子模型分别计算确定出以下数据。生产2年时，裂缝径向流动距离和单向流动距离为7m；生产5年时，裂缝径向流动距离和单向流动距离为12m；生产10年时，裂缝径向流动距离和单向流动距离为18m；生产20年时，裂缝径向流动距离和单向流动距离为25m。
参见下表1，结合储层参数、裂缝尺寸参数以及页岩气水平井参数，可以进一步计算页岩气水平井控制储量和动用储量。
表1
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
| 井间距(m) | 400 | 压裂级数(个) | 30 |
| 裂缝高度(m) | 20 | 平均裂缝半长(m) | 120 |
| 水平段长(m) | 1500 | 原始含气量(m3/t) | 7.5 |
| 岩石密度(g/cm3) | 2.6 |
根据表1提供的相关参数以及公式(33)可以确定出水平井控制储量为351000000m3；根据公式(32)可以确定出生产2年、5年、10年、20年时水平井动用储量分别为50112972m3、99133632m3、172506672m3、278167500m3；根据动用储量变化数据可知，随着年限的增加，页岩气流向裂缝的流动距离增大，页岩气水平井开采出来的页岩气量也逐年增加。
基于上述计算结果可知，采用流动模型确定出的页岩气水平井生产20年后的动用储量等于278167500m3，该动用储量趋近于水平井控制储量的351000000m3，且根据本技术领域经验可知，该差值位于正常变化范围，因而可以确定采用该流动模型确定出的动用储量满足精度要求。
本公开实施例可以通过页岩气水平井的动用储量和页岩气储层的气体采收率制定合理的页岩气水平井生产制度，来进一步提高页岩气水平井最终可采储量和页岩气田的采收率。
例如，当根据前文所述的流动模型确定出页岩气水平井的动用储量为M时，若目前生产阶段下，气体采收率为N，且气体采收率N对应的页岩气水平井单井最终可采储量q在该生产阶段下，在动用储量M中的占比较大，则可以调整页岩气水平井生产制度或者进行控压生产，适当地保持地层能量，使后续采气的速度放缓，使页岩气以更加平稳均匀地速度从储层中逐渐被开采出来，提高页岩气的开采效率。
例如，当根据前文所述的流动模型确定出页岩气水平井的动用储量为M时，若目前生产阶段下，气体采收率为O，且气体采收率O对应的页岩气水平井单井最终可采储量q在该生产阶段下，在动用储量M中的占比较小，则可以调整页岩气水平井生产制度、加密井或者重复压裂以进行二次开发，使后续采气的速度加快，使页岩气以更加平稳均匀地速度从储层中逐渐被开采出来，提高页岩气的开采效率。
图4是本公开实施例提供的一种页岩气水平井的采气系数确定装置的示意图。如图4所示，该采气系数确定装置400包括：模型获取模块401，用于获取页岩气的流动模型，流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同；第一确定模块402，用于根据流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，流动距离为页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离；第二确定模块403，根据流动距离和裂缝尺寸参数，确定水平井的采气系数，采气系数用于指示页岩气储量。
可选地，流动模型包括：用于表示页岩气以裂缝的端部为中心线径向向裂缝的端部流动的第一子模型；用于表示页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的第二子模型。
可选地，第一子模型可以参见前文所述的公式(1)、(2)、第二子模型可以参见前文所述的公式(3)。
可选地，第一确定模块402包括：第一确定子模块4021，用于根据第一子模型和第二子模型的初始条件和边界条件，确定不同的子模型对应的第一条件和第二条件；第二确定子模块4022，用于结合第一条件和第二条件，对不同的子模型的气体质量浓度进行分离变量，确定不同的子模型的气体质量浓度；第三确定子模块4023，用于基于不同的子模型的气体质量浓度，确定不同的子模型对应的流动距离，流动距离包括页岩气水平向流动的流动距离和页岩气径向流动的流动距离。
可选地，采气系数包括动用储量，第二确定模块403包括：第一获取子模块4031，用于获取储层中与水平井连通的裂缝尺寸参数，裂缝尺寸参数包括裂缝半长和裂缝高度；动用储量获取子模块4032，用于根据动用储量的计算公式确定动用储量，其中，动用储量的计算公式可以参见前文所述的公式(32)。
图5是本公开实施例提供的一种计算机设备的结构框图，如图5所示，该计算机设备包括：处理器501和存储器502。
处理器501可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器501可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器501也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器501可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器501还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器502可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器502还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器502中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器501所执行以实现本申请中方法实施例提供的货油泵系统的控制方法。
在一些实施例中，计算机设备还可选包括有：外围设备接口503和至少一个外围设备。处理器501、存储器502和外围设备接口503之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口503相连。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
本公开实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，该非临时性计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述实施例所述的页岩气水平井的采气系数确定方法。例如，计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种页岩气水平井的采气系数确定方法，其特征在于，所述采气系数确定方法包括：
获取页岩气的流动模型，所述流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，所述页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同，所述流动模型包括：用于表示页岩气以裂缝的端部为中心线径向向裂缝的端部流动的第一子模型；用于表示页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的第二子模型；
根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，所述流动距离为所述页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离；
根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述水平井的采气系数，所述采气系数用于指示页岩气储量。
2.根据权利要求1所述的采气系数确定方法，其特征在于，所述第一子模型采用以下公式表示：
其中，为气体质量浓度，单位/>；/>为页岩气储层的页岩气径向流动能力系数，单位/>；t为时间，单位s；/>为段间距，单位m，r为页岩气径向流动的流动距离，单位m，x用于表示页岩气在水平井的水平段延伸方向上的距离，单位m，y用于表示页岩气在垂直于水平井的水平段的方向上的距离，单位m；
所述第二子模型采用以下公式表示为：
其中，G（d，t）为气体质量浓度，单位为页岩气储层中页岩气水平向流动能力系数，单位/>；/>为页岩气水平向流动的流动距离，单位m；/>为时间，单位s；/>为段间距，单位m。
3.根据权利要求2所述的采气系数确定方法，其特征在于，所述根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，包括：
获取所述第一子模型的初始条件和边界条件以及所述第二子模型的初始条件和边界条件；
采用变量分离的方式，结合所述第一子模型的初始条件和边界条件，确定所述第一子模型的气体质量浓度；
基于所述第一子模型的气体质量浓度，确定所述第一子模型对应的流动距离；
采用变量分离的方式，结合所述第二子模型的初始条件和边界条件，确定所述第二子模型的气体质量浓度；
基于所述第二子模型的气体质量浓度，确定所述第二子模型对应的流动距离。
4.根据权利要求1所述的采气系数确定方法，其特征在于，所述采气系数包括动用储量，
所述根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述页岩气水平井的采气系数，包括：
获取储层中与水平井连通的裂缝尺寸参数，所述裂缝尺寸参数包括裂缝半长和裂缝高度；
根据以下公式确定所述动用储量：
其中，为页岩气水平井的动用储量，单位m3；/>为压裂级数；/>为页岩气水平向流动的流动距离，单位m；/>为裂缝半长，单位m；/>为裂缝高度，单位m；/>为页岩气径向流动的所述流动距离，单位m；/>为页岩岩石密度，单位/>；/>原始含气量，单位/>。
5.一种页岩气水平井的采气系数确定装置，其特征在于，所述采气系数确定装置包括：
模型获取模块，用于获取页岩气的流动模型，所述流动模型用于表示储层中页岩气流向水平井的裂缝的流动方式，其中，所述页岩气流向裂缝的不同部位的流动方式不同，所述流动模型包括：用于表示页岩气以裂缝的端部为中心线径向向裂缝的端部流动的第一子模型；用于表示页岩气以裂缝的中部区域为终点水平向裂缝流动的第二子模型；
第一确定模块，用于根据所述流动模型，确定不同流动方式的页岩气流向裂缝的流动距离，所述流动距离为所述页岩气以流动方式对应的流动轨迹从储层流向裂缝的最大距离；
第二确定模块，根据所述流动距离和裂缝尺寸参数，确定所述水平井的采气系数，所述采气系数用于指示页岩气储量。
6.根据权利要求5所述的采气系数确定装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据所述第一子模型和所述第二子模型的初始条件和边界条件，确定不同的子模型对应的第一条件和第二条件；
第二确定子模块，用于结合所述第一条件和所述第二条件，对不同的子模型的气体质量浓度进行分离变量，确定不同的子模型的气体质量浓度；
第三确定子模块，用于基于不同的子模型的气体质量浓度，确定不同的子模型对应的流动距离，所述流动距离包括页岩气水平向流动的流动距离和页岩气径向流动的流动距离。
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1至4任一项所述的页岩气水平井的采气系数确定方法。
8.一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计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1至4任一项所述的页岩气水平井的采气系数确定方法。
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