CN112196510A - 一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法及系统,属于油气田井下测试技术领域。一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,通过构建顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型,从连续点源解出发,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,得到不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源解,然后沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,来求解部分压开裂缝的压力响应解,最后将第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,得到三重介质气藏分段压裂大斜度井压力响应解,并建立相应的试井双对数曲线图版,为试井工程师在遇到分段压裂大斜度井时,提供有针对性的试井理论图版,便于进一步准确开展的试井拟合解释工作。
Description
技术领域
本发明属于油气田井下测试技术领域,特别涉及一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法及系统。
背景技术
随着常规砂岩气藏储量替代率越来越低,类似塔里木盆地、四川盆地以及我国参与开发的中亚地区阿姆河右岸盆地的碳酸盐岩气藏受到大量关注。相比其他类型的油气藏,缝洞型碳酸盐岩气藏的储层非均质差异更加明显。储集渗流介质复杂多样,通常主要包含溶洞、天然裂缝、孔隙三类介质,具有明显的三重介质特征,所以使得储层内部流体流动模式极其复杂。而且当缝洞型碳酸盐岩储层物性较差时,特别是其中孔隙介质较为致密时,此时需要对储层进行酸化压裂改造,才能取得理想的开发效果。
目前,现场气田除采用传统直井、水平井外,大斜度井也作为近些年常采用的井型之一。在大斜度井开发的基础上,再结合分段压裂的完井方式,可以进一步增大与储层的接触面积,与储层形成有效的裂缝网络通道,从而达到有效开采此类气藏的目的。但是将分段压裂大斜度井与缝洞型储层相结合的试井模型目前还不够完善,并没有针对分段压裂条件下的试井模型和图版。
发明内容
本发明旨在针对上述问题,提出一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法及系统,通过对分段压裂大斜度井的压力动态进行建模,为试井工程师提供有针对性的试井理论图版,便于进一步准确开展的试井拟合解释工作。
本发明的技术方案在于:
一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,包括如下步骤:
S1、构建分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型并确定模型参数,所述的大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型包括溶洞介质、裂缝介质和孔隙基质介质,所述的裂缝包括天然裂缝和分段压裂产生的垂直裂缝,所述垂直裂缝与大斜度井形成正交,所述的模型参数包括溶洞介质参数、裂缝介质参数、孔隙基质介质参数和气体参数;
S2、根据S1中所建立的物理模型,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,由各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏瞬时点源的动态平衡理论,得到其连续点源模型及模型解;
S3、根据S2中顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源解,假设每条垂直裂缝均为部分压开裂缝且裂缝段间距均相等,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,得到不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源模型及模型解;
S4、根据S3得到的部分压开裂缝垂向线源解,沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,求解部分压开裂缝的压力响应解,得到部分压开裂缝的面源模型及模型解;
S5、根据势的叠加原理,将S4中的第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,得到分段压裂大斜度气井压力响应模型及模型解;
S6、当分段压裂大斜度井以定产量生产时,根据S5得到的分段压裂大斜度气井压力响应解,得到无限大侧向边界下的无限导流分段压裂大斜度井井底压力响应及各离散单元的流量分布情况,通过Stehfest数值反演,计算得到分段压裂大斜度气井实空间的试井曲线图版。
所述的溶洞介质参数包括:溶洞系统拟压力、溶洞储容比、溶洞-天然裂缝窜流系数;所述的裂缝介质参数包括:天然裂缝系统拟压力、天然裂缝储容比、天然裂缝系统垂直方向渗透率、天然裂缝系统水平方向渗透率、天然裂缝系统压力、沿斜井井筒方向上的垂直裂缝间距、第一条垂直裂缝的中点至底面封闭边界的距离、垂直裂缝高度;所述的孔隙基质介质参数包括:基质系统拟压力、基质储容比、温度、基质-天然裂缝窜流系数;所述的气体参数包括:天然气粘度、压缩因子。
所述S2包括以下步骤:
S21:根据以瞬时点源为中心的无线小球面上的流入量等于从瞬时点源处的瞬时采出量,经过Laplace变换并结合无限大外边界条件和拉式空间下的综合渗流微分方程,得到单位源强度方程组;
S22:求解S21中方程组得到单位源强度所引起的拟压力差响应;
S23:对S22中瞬时点源解先进行Laplace逆变换,后做褶积处理,然后进行Laplace变换得到拉式空间下的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏中的连续点源所引起的拟压力响应;
S24:结合顶底边界条件,根据镜像反映和叠加原理,结合泊松求和公式,对S23中的结果进行变换得到顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源模型及模型解。
所述S2中顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源模型为:
其中:psc为标况下的大气压力,MPa;T为储层温度,K;q为点源流量,m3/d;Lref为参考长度,m;kf为裂缝渗透率,m2;Tsc为标况下的大气温度,K;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel 函数;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z 方向坐标无因次变量,无量纲;xwD为连续点源x方向坐标无因次变量,无量纲;ywD--连续点源y方向坐标无因次变量,无量纲;zwD为连续点源z方向坐标无因次变量,无量纲。
所述S3部分压开裂缝垂向线源模型为:
其中:为线Laplace空间密度流量,无量纲;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel函数;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z方向坐标无因次变量,无量纲;zwmD首条裂缝的垂向中点至底面封闭边界距离,无量纲;M为第M条裂缝;ΔL(M-1)cosθ为第M条裂缝与第一条裂缝的高度差,无量纲;ΔLD为沿斜井井筒方向上的无因次裂缝间距,无量纲;hmD为有效厚度无因次变量,无量纲。
所述S4包括以下步骤:
S41:现将垂直裂缝进行离散化处理,每条裂缝的左右两翼被等分为若干个单元;
S42:根据S3中得到的不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源解,假设每个裂缝离散单元上的线源密度流量相等,求解得到每条垂直裂缝的任意离散单元在水平平面所引起的拟压力。
所述S4部分压开裂缝的面源模型为:
其中:为Laplace空间下的离散单元线源密度流量,无量纲;xDi,j为离散单元端点x方向横坐标,无量纲;xDi,j+1为离散单元端点y方向纵坐标,无量纲;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel函数;ΔLD为沿斜井井筒方向上的无因次裂缝间距,无量纲;hmD为有效厚度无因次变量,无量纲;zwmD首条裂缝的垂向中点至底面封闭边界距离,无量纲;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z 方向坐标无因次变量,无量纲;xwD为连续点源x方向坐标无因次变量,无量纲;ywD--连续点源y方向坐标无因次变量,无量纲;zwD--连续点源z方向坐标无因次变量,无量纲;M 为第M条裂缝;ΔL(M-1)cosθ为第M条裂缝与第一条裂缝的高度差,无量纲。
所述S5分段压裂大斜度气井压力响应模型为:
所述S6分段压裂大斜度气井实空间的试井曲线图版包括无因次拟压力曲线和无因次拟压力导数曲线。
一种分段压裂大斜度气井试井图版生成系统,包括:
储层物理模型构建模块,用于构建分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型;
储层物理模型参数获取模块,用于根据构建的储层物理模型,确定该模型所包括的溶洞介质参数、裂缝介质参数、孔隙基质介质参数和气体参数;
连续点源模型构建模块,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,由各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏瞬时点源的动态平衡理论,构建连续点源模型;
部分压开裂缝垂向线源模型构建模块,假设每条垂直裂缝均为部分压开裂缝且裂缝段间距均相等,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,构建部分压开裂缝垂向线源模型;
部分压开裂缝的面源模型构建模块,沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,求解部分压开裂缝的压力响应解,构建部分压开裂缝的面源模型;
分段压裂大斜度气井压力响应模型构建模块,根据势的叠加原理,将第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,构建分段压裂大斜度气井压力响应模型;
分段压裂大斜度气井实空间试井曲线图版生成模块,根据分段压裂大斜度气井压力响应模型,通过Stehfest数值反演方法,得到包含无因次拟压力曲线和无因次拟压力导数曲线的实空间的试井曲线图版。
本发明的技术效果在于:本发明主要针对顶底边界封闭,侧向边界无限大的三重介质分段压裂大斜度井的压力动态进行建模,从点源解出发,以“点-线-面-面叠加”为主要推导思路,求得其数学模型解,并建立相应的试井双对数曲线图版,为试井工程师在遇到分段压裂大斜度井时,提供有针对性的试井理论图版,便于进一步准确开展的试井拟合解释工作。
附图说明
图1为本发明三重介质分段压裂大斜度气井物理模型示意图;
图2为本发明三重介质分段压裂大斜度气井物理模型侧视图;
图3为本发明三重介质分段压裂大斜度气井压力响应解建模技术路线图;
图4为本发明各向异性无限大气藏瞬时点源示意图;
图5为本发明分段压裂大斜度气井裂缝离散俯视示意;
图6为本发明无限大边界三重介质分段压裂大斜度气井试井图版。
具体实施方式
一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,包括如下步骤:
S1、构建分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型并确定模型参数;
如图1所示,一口大斜度井斜穿过三重介质储层,为提高单井产能,对斜井段进行分段酸化压裂改造。考虑天然气在储层中的渗流阻力远远大于气体在井筒中的渗流阻力,因此忽略气体进入大斜度井后沿井筒的摩擦压力损失。在建立分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型之前,先提出以下假设条件:流体在储层中为单相等温渗流且符合达西定律,同时忽略重力和毛管力的影响;相比于气体的压缩性,缝洞型碳酸盐岩储层的压缩性忽略不计;储层水平等厚,上下界面及侧向外边界均为封闭边界;如图2 所示,每条人工裂缝在Z方向上,均为部分压开裂缝;同时将其考虑成无限导流的情况;在有效斜井段上,裂缝段间距处处相等;
所述的大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型包括溶洞介质、裂缝介质和孔隙基质介质,所述的裂缝包括天然裂缝和分段压裂产生的垂直裂缝,所述垂直裂缝与大斜度井形成正交,所述的模型参数包括溶洞介质参数、裂缝介质参数、孔隙基质介质参数和气体参数;所述的溶洞介质参数包括:溶洞系统拟压力、溶洞储容比、溶洞- 天然裂缝窜流系数;所述的裂缝介质参数包括:天然裂缝系统拟压力、天然裂缝储容比、天然裂缝系统垂直方向渗透率、天然裂缝系统水平方向渗透率、天然裂缝系统压力、沿斜井井筒方向上的垂直裂缝间距、第一条垂直裂缝的中点至底面封闭边界的距离、垂直裂缝高度;所述的孔隙基质介质参数包括:基质系统拟压力、基质储容比、温度、基质-天然裂缝窜流系数;所述的气体参数包括:天然气粘度、压缩因子。
如图3所示,本发明三重介质分段压裂大斜度气井压力响应解建模技术路线如下:从顶底封闭三重介质气藏连续点源解出发,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,得到不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源解。然后沿裂缝长度X方向将其离散成若干个单元,来求解部分压开裂缝的压力响应解。最后将第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,可最终得到三重介质气藏分段压裂大斜度井压力响应解。
具体求解过程为:
S2、根据S1中所建立的物理模型,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,由各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏瞬时点源的动态平衡理论,得到其连续点源解;
所述S2包括以下步骤:
S21、根据以瞬时点源为中心的无线小球面上的流入量等于从瞬时点源处的瞬时采出量,经过Laplace变换并结合无限大外边界条件和拉式空间下的综合渗流微分方程,得到单位源强度方程组;
如图4所示,各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏中存在一个瞬时点源,点源位置位于原点O处,假设当t=0时,微元体积dV大小的天然气从点源采出,此过程是瞬时完成的,气体采出引起的压降会引起整个气藏中的气体流动,为达到新的动态平衡,其他位置的气体会很快流到点源处,故以点源为中心的无线小球面上的流入量等于从点源处的瞬时采出量;根据以上情况,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,因此有如下数学表达式:
式中τ为以点源为中心的无线小球体半径,m;dV为瞬时点源的采出量,sm3;kf为裂缝渗透率,m2;kfv为天然裂缝系统垂直方向渗透率,md;kfh为天然裂缝系统水平方向渗透率,md;pf为天然裂缝系统压力,MPa;psc为标况下的大气压力,MPa;Tsc为标况下的大气温度,K;T为储层温度,K;Z为压缩因子,无量纲;δ(t)为狄拉克函数;μg为天然气粘度,mPas;
同时狄拉克函数满足以下条件:
式中mf为天然裂缝系统拟压力,MPa;mm为基质系统拟压力,MPa;mv为溶洞系统拟压力,MPa;
则式(1)可进一步变形为:
对tD进行Laplace变换,式(4)可变为:
其中上标为Laplace变换后的变量;
结合无限大外边界条件和拉式空间下的综合渗流微分方程,最终得到单位强度下的一套方程组:
wf为天然裂缝储容比,无量纲;wv为溶洞储容比,无量纲;wm为基质储容比,无量纲;λv为溶洞-天然裂缝窜流系数,无量纲;λm为基质-天然裂缝窜流系数,无量纲; s为拉普拉斯变量,无量纲;
S22、求解S21中方程组得到单位源强度所引起的拟压力差响应;
解方程组式(7)可得到单位源强度所引起的拟压力差响应:
当点源位置在空间中任意一点(xwD,ywD,zwD)时,且点源强度并非是单位强度,此时引起的拟压力差响应为:
S23、对S22中瞬时点源解先进行Laplace逆变换,后做褶积处理,然后进行Laplace变换得到拉式空间下的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏中的连续点源所引起的拟压力响应;
为求连续点源解需对瞬时点源解进行褶积处理。但褶积处理需在实空间内进行,所以需先对拉式空间下的瞬时点源解进行Laplace逆变换。式(9)Laplace逆变换得;
假设在缝洞型碳酸盐岩气藏中(xwD,ywD,zwD)出存在一处连续点源,对应的地面产量为 q(t),式(10)经过褶积处理后得:
对式(5-11)进行Laplace变换,可得:
S24、结合顶底边界条件,根据镜像反映和叠加原理,结合泊松求和公式,对S23中的结果进行变换得到顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源解;
在得到无限大缝洞型碳酸盐岩气藏连续点源解后,当气藏储层厚度为h,气藏顶底边界 (z=0,z=h)为封闭条件,同时侧向为无限大时,气藏中位于(xwD,ywD,zwD)的点源以定产量q生产。此时有:
结合顶底边界条件,并根据镜像反映和叠加原理,此时位于该点处的拟压力响应为:
最后利用泊松求和公式对式(15)进行变形,可得顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源解:
其中:psc为标况下的大气压力,MPa;T为储层温度,K;q为点源流量,m3/d;Lref为参考长度,m;kf为裂缝渗透率,m2;Tsc为标况下的大气温度,K;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel 函数;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z 方向坐标无因次变量,无量纲;xwD为连续点源x方向坐标无因次变量,无量纲;ywD--连续点源y方向坐标无因次变量,无量纲;zwD--连续点源z方向坐标无因次变量,无量纲。
S3、根据S2中顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源解,假设每条垂直裂缝均为部分压开裂缝且裂缝段间距均相等,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,得到不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源解;
将单个部分压开裂缝面的压力响应看成是由许多条在Z方向上的线源压力响应叠加而成。其中每一条线源又是由若干连续点源组成。无限大侧向外边界的线源解可由其对应的压力点源解,沿部分压开裂缝的Z方向上进行积分得到。具体可通过式(16)求解关于zw从到的定积分得到。其中ΔL(M-1)cosθ代表第M条裂缝与第一条裂缝的高度差(M=1,2,3,…,m)。当M=1 时,即代表第一条部分压开裂缝。具体如下:
M——第M条裂缝;
ΔL——沿斜井井筒方向上的裂缝间距,m;
Zwm——第一条裂缝的垂向中点至底面封闭边界的距离,m;
hw——裂缝高度,m;
对式(17)进行积分求解,结果为:
对式(18)进行无量纲处后,可得:
式(19)为无限大侧向外边界下的垂直线源拟压力响应解,可以发现它为zD方向上的函数。由于我们考虑线性流是沿裂缝的走向进行的,所以我们忽略拟压力在zD方向上的变化。因此裂缝面沿zD方向的平均拟压力可以通过以下变形得到:
则结合式(20),式(19)可重新写为:
其中:为线Laplace空间密度流量,无量纲;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel函数;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z方向坐标无因次变量,无量纲;zwmD首条裂缝的垂向中点至底面封闭边界距离,无量纲;M为第M条裂缝;ΔL(M-1)cosθ为第M条裂缝与第一条裂缝的高度差,无量纲;ΔLD为沿斜井井筒方向上的无因次裂缝间距,无量纲;hmD为有效厚度无因次变量,无量纲。
在以上推导过程中涉及的主要无因次参数定义如表1所示:
表1无限大侧向外边界下的部分压开裂缝垂向线源解无量纲定义
S4、根据S3得到的部分压开裂缝垂向线源解,沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,求解部分压开裂缝的压力响应解,得到部分压开裂缝的面源解;
所述S4包括以下步骤:
S41:现将垂直裂缝进行离散化处理,每条裂缝的左右两翼被等分为若干个单元;
分段压裂大斜度井处于顶底封闭、侧向无限大或者封闭的三重介质气藏中每条人工压裂裂缝为垂直缝,并且在垂向上为部分压开。同时斜井井筒穿过每条裂缝在垂向(Z方向)上的中点,但裂缝的X-Y坐标平面上,左右裂缝长度可以相等,也可以不等;
对于多级分段压裂的大斜度井或者水平井来说,其井周围改造区域内的情况极为复杂,很难有渗流模型能够直接描述它的内边界条件。所以本发明采用解析法与数值离散法相结合的方式来解决这个难题,以此来获得分段压裂大斜度井的井底压力响应解;
如图5所示,现将人工压裂裂缝进行离散化处理,每条裂缝的左右两翼被等分为n个单元,即整条人工压裂裂缝被离散成2n个单元。定义第i条裂缝的第j个离散单元的中点坐标为第i条裂缝的第j个端点坐标为(xi,j,yi,j)。其中,i=1,2,3,…,m,而 j=1,2,3,…,2n;
第i(i=1,2,3,…,m)条裂缝的第j(j=1,2,3,…,2n)个离散单元的中点坐标可进一步表示为:
其中:LfLi——第i条裂缝左翼长度,m;
LfRi——第i条裂缝左翼长度,m;
第i(i=1,2,3,…,m)条裂缝的第j(j=1,2,3,…,2n+1)个离散单元的端点坐标可进一步表示为:
S42:根据S3中得到的不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源解,假设每个裂缝离散单元上的线源密度流量相等,求解得到每条垂直裂缝的任意离散单元在水平平面所引起的拟压力;具体如下:
当离散程度足够大时,即n足够大时,可近似认为每个裂缝离散单元上的线源密度流量相等。所以根据S3中求解的顶底封闭、侧向无限大边界的部分压开裂缝垂向线源在Laplace 空间下的拟压力表达式(式21)可变为:
根据上式,可进一步得到第i条裂缝的第j个离散单元在(X-Y)平面所引起的拟压力响应为:
对上式进行无量纲化处理,当ywD=yDi时,可得:
其中:为Laplace空间下的离散单元线源密度流量,无量纲;xDi,j为离散单元端点x方向横坐标,无量纲;xDi,j+1为离散单元端点y方向纵坐标,无量纲;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel函数;ΔLD为沿斜井井筒方向上的无因次裂缝间距,无量纲;hmD为有效厚度无因次变量,无量纲;zwmD首条裂缝的垂向中点至底面封闭边界距离,无量纲;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z 方向坐标无因次变量,无量纲;xwD为连续点源x方向坐标无因次变量,无量纲;ywD--连续点源y方向坐标无因次变量,无量纲;zwD--连续点源z方向坐标无因次变量,无量纲;M 为第M条裂缝;ΔL(M-1)cosθ为第M条裂缝与第一条裂缝的高度差,无量纲。
上式所涉及的无量纲化定义见表2所示;
表2分段压裂大斜度井井底压力响应推导无量纲定义
S5、根据势的叠加原理,将S4中的第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,得到分段压裂大斜度气井压力响应解;
所以m条人工压裂裂缝的(m×2n)个离散单元在(xD,yD)处的总拟压力响应可根据势的叠加原理得到:
S6、当分段压裂大斜度井以定产量生产时,根据S5得到的分段压裂大斜度气井压力响应解,得到无限大侧向边界下的无限导流分段压裂大斜度井井底压力响应及各离散单元的流量分布情况,通过Stehfest数值反演,计算得到分段压裂大斜度气井实空间的试井曲线图版。具体为:
当k、v取到所有裂缝离散单元后,上式可形成(m×2n)的方程。但观察式(31)发现共有(m×2n+1)个未知量,所以还差一个含未知量的方程才能求解。当分段压裂大斜度井以定产量qsc生产时,则在Laplace空间内还满足如下条件:
联立式(31)、式(32)刚好可以构成(m×2n+1)个方程,最终可得到无限大侧向边界下的无限导流分段压裂大斜度井井底压力响应及各离散单元的流量分布情况。通过Stehfest 数值反演方法,计算得到实空间的试井曲线图版。如图6所示,图中为三重介质无限导流分段压裂大斜度井的无因次拟压力曲线和无因次拟压力导数曲线,根据曲线特征,可将其试井曲线图版划分为七个流动段:井筒储集和表皮控制段、早期线性流段、中期拟径向流段、中期线性流段、溶洞与天然裂缝系统窜流段、基质与天然裂缝系统窜流段,晚期拟径向流段。
一种分段压裂大斜度气井试井图版生成系统,包括:
储层物理模型构建模块,用于构建分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型;
储层物理模型参数获取模块,用于根据构建的储层物理模型,确定该模型所包括的溶洞介质参数、裂缝介质参数、孔隙基质介质参数和气体参数;
连续点源模型构建模块,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,由各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏瞬时点源的动态平衡理论,构建连续点源模型;
部分压开裂缝垂向线源模型构建模块,假设每条垂直裂缝均为部分压开裂缝且裂缝段间距均相等,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,构建部分压开裂缝垂向线源模型;
部分压开裂缝的面源模型构建模块,沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,求解部分压开裂缝的压力响应解,构建部分压开裂缝的面源模型;
分段压裂大斜度气井压力响应模型构建模块,根据势的叠加原理,将第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,构建分段压裂大斜度气井压力响应模型;
分段压裂大斜度气井实空间试井曲线图版生成模块,根据分段压裂大斜度气井压力响应模型,通过Stehfest数值反演方法,得到包含无因次拟压力曲线和无因次拟压力导数曲线的实空间的试井曲线图版。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段,这里不一一叙述。
Claims (10)
1.一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、构建分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型并确定模型参数,所述的大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型包括溶洞介质、裂缝介质和孔隙基质介质,所述的裂缝包括天然裂缝和分段压裂产生的垂直裂缝,所述垂直裂缝与大斜度井形成正交,所述的模型参数包括溶洞介质参数、裂缝介质参数、孔隙基质介质参数和气体参数;
S2、根据S1中所建立的物理模型,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,由各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏瞬时点源的动态平衡理论,得到其连续点源模型及模型解;
S3、根据S2中顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源解,假设每条垂直裂缝均为部分压开裂缝且裂缝段间距均相等,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,得到不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源模型及模型解;
S4、根据S3得到的部分压开裂缝垂向线源解,沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,求解部分压开裂缝的压力响应解,得到部分压开裂缝的面源模型及模型解;
S5、根据势的叠加原理,将S4中的第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,得到分段压裂大斜度气井压力响应模型及模型解;
S6、当分段压裂大斜度井以定产量生产时,根据S5得到的分段压裂大斜度气井压力响应解,得到无限大侧向边界下的无限导流分段压裂大斜度井井底压力响应及各离散单元的流量分布情况,通过Stehfest数值反演,计算得到分段压裂大斜度气井实空间的试井曲线图版。
2.根据权利要求1所述一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:
所述的溶洞介质参数包括:溶洞系统拟压力、溶洞储容比、溶洞-天然裂缝窜流系数;
所述的裂缝介质参数包括:天然裂缝系统拟压力、天然裂缝储容比、天然裂缝系统垂直方向渗透率、天然裂缝系统水平方向渗透率、天然裂缝系统压力、沿斜井井筒方向上的垂直裂缝间距、第一条垂直裂缝的中点至底面封闭边界的距离、垂直裂缝高度;
所述的孔隙基质介质参数包括:基质系统拟压力、基质储容比、温度、基质-天然裂缝窜流系数;
所述的气体参数包括:天然气粘度、压缩因子。
3.根据权利要求1所述一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:所述S2包括以下步骤:
S21、根据以瞬时点源为中心的无线小球面上的流入量等于从瞬时点源处的瞬时采出量,经过Laplace变换并结合无限大外边界条件和拉式空间下的综合渗流微分方程,得到单位源强度方程组;
S22、求解S21中方程组得到单位源强度所引起的拟压力差响应;
S23、对S22中瞬时点源解先进行Laplace逆变换,后做褶积处理,然后进行Laplace变换得到拉式空间下的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏中的连续点源所引起的拟压力响应;
S24、结合顶底边界条件,根据镜像反映和叠加原理,结合泊松求和公式,对S23中的结果进行变换得到顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源模型及模型解。
4.根据权利要求1、3所述一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:所述S2中顶底封闭外侧无限大三重介质气藏连续点源模型为:
6.根据权利要求1所述一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:所述S4包括以下步骤:
S41、现将垂直裂缝进行离散化处理,每条裂缝的左右两翼被等分为若干个单元;
S42、根据S3中得到的不同侧向外边界条件下的部分压开裂缝垂向线源解,假设每个裂缝离散单元上的线源密度流量相等,求解得到每条垂直裂缝的任意离散单元在水平平面所引起的拟压力。
7.根据权利要求1、6所述一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:所述S4部分压开裂缝的面源模型为:
其中:为Laplace空间下的离散单元线源密度流量,无量纲;xDi,j为离散单元端点x方向横坐标,无量纲;xDi,j+1为离散单元端点y方向纵坐标,无量纲;s为拉普拉斯变量,无量纲;hD为有效厚度无因次变量,无量纲;K0为第二类零阶修正Bessel函数;ΔLD为沿斜井井筒方向上的无因次裂缝间距,无量纲;hmD为有效厚度无因次变量,无量纲;zwmD首条裂缝的垂向中点至底面封闭边界距离,无量纲;xD为x方向坐标无因次变量,无量纲;yD为y方向坐标无因次变量,无量纲;zD为z方向坐标无因次变量,无量纲;xwD为连续点源x方向坐标无因次变量,无量纲;ywD--连续点源y方向坐标无因次变量,无量纲;zwD--连续点源z方向坐标无因次变量,无量纲;M为第M条裂缝;ΔL(M-1)cosθ为第M条裂缝与第一条裂缝的高度差,无量纲。
9.根据权利要求1所述一种分段压裂大斜度气井试井图版生成方法,其特征在于:所述S6分段压裂大斜度气井实空间的试井曲线图版包括无因次拟压力曲线和无因次拟压力导数曲线。
10.一种分段压裂大斜度气井试井图版生成系统,其特征在于,包括:
储层物理模型构建模块,用于构建分段压裂大斜度气井所在气藏的顶底封闭外侧无限大三重介质储层物理模型;
储层物理模型参数获取模块,用于根据构建的储层物理模型,确定该模型所包括的溶洞介质参数、裂缝介质参数、孔隙基质介质参数和气体参数;
连续点源模型构建模块,假设仅有天然裂缝与大斜度井筒连通,由各向异性的无限大缝洞型碳酸盐岩气藏瞬时点源的动态平衡理论,构建连续点源模型;
部分压开裂缝垂向线源模型构建模块,假设每条垂直裂缝均为部分压开裂缝且裂缝段间距均相等,通过沿部分压开裂缝面的垂向进行积分,构建部分压开裂缝垂向线源模型;
部分压开裂缝的面源模型构建模块,沿裂缝长度方向将其离散成若干个单元,求解部分压开裂缝的压力响应解,构建部分压开裂缝的面源模型;
分段压裂大斜度气井压力响应模型构建模块,根据势的叠加原理,将第一条至最后一条部分压开裂缝的压力响应解进行依次叠加,构建分段压裂大斜度气井压力响应模型;
分段压裂大斜度气井实空间试井曲线图版生成模块,根据分段压裂大斜度气井压力响应模型,通过Stehfest数值反演方法,得到包含无因次拟压力曲线和无因次拟压力导数曲线的实空间的试井曲线图版。
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