CN112796725A - 一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法及系统。该方法包括：构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；基于目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气井分段压裂开发技术领域，特别涉及一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法、井筒含气剖面确定方法、压裂段的产气动态变化确定方法及系统。
背景技术
页岩气属于非常规油气资源，通常需要经过压裂才能开发动用。目前页岩气井大多采用分段压裂，即针对地层非均质性(岩性在一定范围内会产生变化，不是均一不变的)用桥塞分割出不同的压裂段实现非均质地层优势储层的精准压裂。通常，多段压裂的页岩气井在返排阶段，现场工程师和作业人员十分关注井筒内的含气率变化规律和各压裂段的产气情况，以及不同尺寸油嘴(2mm、4mm、…16mm)试气工作制度下井筒产气剖面的变化情况。
就目前的技术发展现状，针对返排阶段的多段压裂页岩气井的井筒产气率评价的未来趋势是降成本，高时效，高准确率和连续评价。所谓降成本，是针对目前测井仪器带压作业成本高难以实现不同尺寸油嘴工作制度的连续监测的问题。所谓高时效，是针对分层压裂分层测试的测试时间过长的问题，当进行多段压裂分层测试时会造成试气周期过长的问题。所谓高准确率，是针对化学示踪剂测试，特别是单纯化学示踪，计算得到的页岩气井各压裂段产气率的结果多解性强、偏差大的问题。所谓连续评价，是针对现有页岩气井分层压裂试气的工作制度难以适应不同尺寸油嘴都需要计算井筒产气剖面，明确各压裂段的产气贡献率，明确随着工作制度的改变各压裂段产气贡献率的变化规律，从静态到动态的低成本评估的需求的问题。
目前主流的测试手段分为三种类型：
一、测井仪器带压作业测试手段：
测井仪器带压作业测试手段利用生产测井组合仪，在井筒下放测井仪器，检测各深度段的产气剖面，该方法是针对分压合试的测井检测手段。SONDEX-PLT生产测井组合仪是目前世界最先进的产出剖面测井仪，主要利用测量产气量的流量计精确测量管柱中心的流体方向和速度。流量计的工作原理是把经过管子截面的流体线性运动变成涡轮的旋转运动；当流体的流量超过某一数值后，涡轮的转速同流速成线性关系，记录涡轮的转速,便可推算流体的流量。测井密度参数的测量方法有放射源、压差、音叉等。深层气井、二氧化碳产出井等特殊井具有产水低、压力高、产量高的特点。从安全环保方面考虑，高压气井产气剖面监测普遍不允许采用放射性密度计，而实践中压差密度计受流体密度低、纵向分辨率低等因素影响，应用效果不佳。至于带有音叉密度计的生产测井组合仪，音叉密度计不受流体速度变化、管柱摩擦影响，测量精度更高；不受流体温度影响，能真实反映流体的密度，能为气井生产动态监测提供准确的依据。测量时，流体带动叶轮及芯轴一起转动，在芯轴的另一端的磁芯也随之一起转动；通过布置在磁芯周围的5个磁敏传感器接收磁感应信号，叶轮每转动一圈，5个磁敏传感器共输出10个脉冲信号；测量传感器输出的脉冲数可计算出叶轮的转速，进而根据标定数据可计算出流体的流速。基于测井仪器的产气剖面检测，可以附加流态分析和PVT测试来计算产气率，利用气体偏差因子、体积系数、压缩系数、黏度、临界压力、临界温度等参数计算产品剖面，但是这些流态变量在实际生产中很难测量，模型现场实际应用困难。
测井仪器带压作业测试耗费高，仅能实现一次测无法动态监测，不灵活。特别是压裂井反排阶段，井筒压力高，需要在反排阶段保压作业，使用测井仪器带压作业测试难度系数高并且可能伤害井筒人工缝。另外，如果每个尺寸油嘴工作制度都使用测井仪器带压作业测试测井产气剖面，成本过高，无法实现动态产气剖面检测。
二、化学示踪剂测试手段
在分段压裂过程，各压裂段的压裂液加入不同化学成分的示踪剂，在试气阶段，利用返排液体色谱检测法，检测各压裂段返排液的占比，进而模糊的推算产气贡献率，属于不精确的化学检测手段。化学示踪剂测试手段是目前运用较多的评价压裂压后各层的产液贡献率的手段。在优化示踪剂配比和样品前处理的基础上，针对不同压裂段在压裂液中分别注入一定比例的示踪剂，不同压裂段的示踪剂标记化学物质不同，在压后返排压裂液阶段，通过地面返排压裂液的实际样品检测，测试压裂示踪剂产出曲线，进而判定各压裂层产液贡献率，进而推测各层产气率。
化学示踪剂测试受地层水的干扰性强，示踪剂检测受地层影响检测结果常呈波动朱黄台，准确性弱、多解性强。特别是对于页岩气井，即使化学示踪剂能够准确检测各压裂段的产液率情况，也很难在产液率和产气率之间建立一个合适的定量关系，根据这种方法计算的井筒产气率准确性很低、可靠性差。
三、分压分试技术手段
分压分试技术基于‘分压分试’的思想，先分段压裂，再分层测试；即从井底向着井口，压裂一段试气一段，直到‘分压分试’工作结束，属于较为精确的物理检测手段。分段压裂分段试气技术主要针对探井区的直井压裂，目的是从实际试气过程精确的测试出各压裂段的天然气产能。一般压裂段从井底到井口渐次施工，每压裂一段，都配套固定的试气工作制度，之后以桥塞分隔井筒，进行下一段压裂试气。
分段压裂分段试气耗时过长，通常页岩气压裂试气要持续一个月以上时间，如果多段压裂，再分压分试，一口井的试气工作要持续半年以上。同时，压裂车来回周转的费用高昂，费用过高。并且分压分试的长期周期性作业，容易造成井筒套管变形，对试气和后续试采工作造成工程隐患。
基于此，本领域需要一种全新的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法，以适应低成本、高时效性、高准确率和不同尺寸油嘴定产条件连续评价的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法。该方法具有低成本、高时效性、高准确率和适应不同尺寸油嘴定产条件连续评价需求的特点。
为了实现上述目的，本发明实施例的第一方面，提供了一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法，其中，该方法包括：
构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率。
利用本发明提供的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法可以实现确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率，从而明确目标分段压裂页岩气井具有高产能的压裂段种，为后续试采工作提供方案依据。
在上述分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法中，常量参数是常规的井筒工艺参数和试气工作产能数据，变量参数为不同井深对应的井底流压梯度数据。
本发明实施例的第二方面，提供了一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定系统，其中，该系统包括：
模型构建模块：用于构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
参数获取模块：用于获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
产气贡献率确定模块：用于基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率。
本发明实施例的第三方面，提供了一种分段压裂页岩气井压裂段相对产气率和/或相对产水率确定方法，其中，该方法包括：
根据上述的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法，确定的各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率；
根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产气率和/或相对产水率。
本发明实施例的第四方面，提供了一种分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法，其中，该方法包括：
构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
获取目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下不同深度的含气率，从而得到目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面。
本发明实施例的第五方面，提供了一种分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化确定方法，其中，该方法包括：
利用上述分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法，确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面；
通过对比不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面，确定目标分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化。
本发明提供的技术方案利用现场参数即可实现实时确定井筒含气率、实时确定各压裂段的产气贡献率，实时确定不同尺寸(例如2mm,4mm,…,16mm)油嘴工作制度下井筒含气剖面，实时确定不同尺寸(例如2mm,4mm,…,16mm)油嘴工作制度下井筒含气剖面的变化规律，所用参数获取方便，方法简单易操作。利用本发明提供的技术方案实时确定各压裂段的产气贡献率，有助于明确哪个压裂段具有更高产能，为后续试采工作提供方案依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的介绍，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：
图1为本发明一实施例提供的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法的流程示意图。
图2为本发明一实施例提供的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法中步骤S1的优选方案的流程示意图。
图3为本发明一实施例提供的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定系统的结构示意图。
图4为本发明一实施例提供的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定系统的模型构建模块31的优选结构示意图。
图5为本发明一实施例提供的分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法的流程示意图。
图6为本发明一实施例提供的分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化确定方法的流程示意图。
图7为本发明实施例1中吉梨页油1井分段压裂设计方案图。
图8为本发明实施例1中井筒含气剖面图。
图9为本发明实施例1中非压裂段拟合含气率结果图。
图10为本发明实施例1中各压裂段的产气贡献率结果图。
图11为本发明实施例1中各压裂段的相对产气率、相对产水率结果图。
图12为本发明实施例1中各压裂段的质量评价结果图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐述本发明的原理和精神。
参见图1，本发明的一实施例提供了一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法，该方法包括：
步骤S1：构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
步骤S2：获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
步骤S3：基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率。
进一步，参见图2，步骤S1包括：
步骤S11：构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
步骤S12：构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率基于埋深深度的计算模型；
步骤S13：基于页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型与页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型，构建页岩气井筒压裂段含气率计算模型，进而构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型。
进一步，步骤S13中页岩气井筒压裂段含气率计算模型为η压裂(Z)＝η(Z)-ηx，mm(Z)；
式中，η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率，无量纲(计算结果为0-1)；η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)；ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)。
进一步，在步骤S13中，页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
页岩气井筒所有压裂段含气率以井深为变量的总积分作为分母，页岩气井筒各压裂段含气率以其对应的井顶底深度为变量的积分作为分子；
例如，所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深。
进一步，在步骤S11中，页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
其中，页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型可以通过拟合特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率与埋深的线性关系的方式确定；进一步，步骤S12包括：利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，结合目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据，确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率；
拟合确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率与埋深的关系，从而构建得到页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型。
进一步，在步骤S12中，页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为：
ηx，mm(Z)＝dx，mmZ+ex，mm
式中，ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率；Z为埋深深度；dx，mm、ex，mm为系数(x毫米油嘴尺寸工作制度下的非压裂段含气率梯度系数)。
进一步，页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深；ρL为压裂返排液的液相密度；fm为压裂返排液混合摩擦系数；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量；D为井筒直径；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)；Z为埋深深度；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度；dx，mm、ex，mm为x毫米油嘴尺寸工作制度下的页岩气井非压裂段井筒含气率梯度系数(可以通过拟合页岩气井非压裂段井筒不同深度的含气率与埋深的关系确定得到)，其中dx，mm为含气率梯度、ex，mm为埋深为0处的含气率；
其中，利用该模型确定得到的页岩气井压裂段的产气贡献率，正值代表气贡献，负值代表压裂层气水同出，负值越低，相对产水越多，正值越高，相对产气越多。
其中，常规的井筒工艺参数和试气工作产能数据是常量参数，不同井深对应的井底流压梯度数据为变量参数。通常，不同尺寸(例如2mm，4mm，…，16mm)油嘴工作制度下在井口流量达到满足8h稳定测试工作制度前提下测试井底流压和压力梯度；利用这些压力数据作为变量，可以更好更可靠的确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率。
本发明实施例还提供了一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定系统，优选地，该系统用于实现上述的方法实施例。
图3是根据本发明实施例的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定系统的结构框图，如图3所示，该装置包括：
模型构建模块31：用于构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
参数获取模块32：用于获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
产气贡献率确定模块33：用于基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率。
进一步，参见图4，模型构建模块31包括：
第一构建子模块311：用于构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
第二构建子模块312：用于构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率基于埋深深度的计算模型；
第三构建子模块313：用于基于页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型与页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型，构建页岩气井筒压裂段含气率计算模型，进而构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型。
进一步，第三构建子模块313构建的页岩气井筒压裂段含气率计算模型为：
η压裂(Z)＝η(Z)-ηx，mm(Z)
式中，η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率，无量纲(计算结果为0-1)；η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)；ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)。
进一步，第三构建子模块313构建的页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
页岩气井筒所有压裂段含气率以井深为变量的总积分作为分母，页岩气井筒各压裂段含气率以其对应的井顶底深度为变量的积分作为分子；
例如，第三构建子模块313构建的页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深。
进一步，第一构建子模块311构建的页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
其中，
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
其中，第二构建子模块312可以通过拟合特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率与埋深的线性关系的方式确定页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；进一步，第二构建子模块312包括：
含气率确定单元：利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，结合目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据，确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率；
拟合单元：拟合确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率与埋深的关系，从而构建得到页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型。
进一步，第二构建子模块312构建的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为：ηx，mm(Z)＝dx，mmZ+ex，mm
式中，ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率；Z为埋深深度；dx，mm、ex，mm为系数(x毫米油嘴尺寸工作制度下的非压裂段含气率梯度系数)。
进一步，模型构建模块31构建的页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深；ρL为压裂返排液的液相密度；fm为压裂返排液混合摩擦系数；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量；D为井筒直径；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)；Z为埋深深度；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度；dx，mm、ex，mm为x毫米油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段井筒含气率梯度系数。
本发明的一实施例提供了一种分段压裂页岩气井压裂段相对产气率和/或产水铝确定方法，该方法包括：
根据上述分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法的实施例，确定的各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率；
根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产气率和/或相对产水率；
具体包括：
构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率；
根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产气率和/或相对产水率。
进一步，构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型包括：
构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率基于埋深深度的计算模型；
基于页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型与页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型，构建页岩气井筒压裂段含气率计算模型，进而构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型。
进一步，页岩气井筒压裂段含气率计算模型为：η压裂(Z)＝η(Z)-ηx，mm(Z)；
式中，η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率，无量纲(计算结果为0-1)；η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)；ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)。
进一步，页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
页岩气井筒所有压裂段含气率以井深为变量的总积分作为分母，页岩气井筒各压裂段含气率以其对应的井顶底深度为变量的积分作为分子；
例如，所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深。
进一步，页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
其中，页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型可以通过拟合特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率与埋深的线性关系的方式确定；进一步，构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型包括：利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，结合目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据，确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率；
拟合确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率与埋深的关系，从而构建得到页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型。
进一步，页岩气井筒非压裂段井筒含气率计算模型为ηx，mm(Z)＝dx，mmZ+ex，mm；
式中，ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率；Z为埋深深度；dx，mm、ex，mm为系数(x毫米油嘴尺寸工作制度下的非压裂段含气率梯度系数)。
进一步，页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深；ρL为压裂返排液的液相密度；fm为压裂返排液混合摩擦系数；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量；D为井筒直径；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)；Z为埋深深度；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度；dx，mm、ex，mm为x毫米油嘴尺寸工作制度下的页岩气井非压裂段井筒含气率梯度系数(可以通过拟合页岩气井非压裂段井筒不同深度的含气率与埋深的关系确定得到)，其中dx，mm为含气率梯度、ex，mm为埋深为0处的含气率；
其中，利用该模型确定得到的页岩气井压裂段的产气贡献率，正值代表气贡献，负值代表压裂层气水同出，负值越低，相对产水越多，正值越高，相对产气越多。
其中，常规的井筒工艺参数和试气工作产能数据是常量参数，不同井深对应的井底流压梯度数据为变量参数。通常，不同尺寸(例如2mm，4mm，…，16mm)油嘴工作制度下在井口流量达到满足8h稳定测试工作制度前提下测试井底流压和压力梯度；利用这些压力数据作为变量，可以更好更可靠的确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率。
进一步，根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产气率通过下述方式实现：
当Θn为负时，Θn-气＝(1-∑Θj)(1-Θn-水)，其中，
当Θn为正时，Θn-气＝Θn
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；Θn-τ为第n压裂段的相对产气率；∑Θi为所有产气贡献率为负值的分段压裂层的产气贡献率之和；∑Θj为所有产气贡献率为正值的分段压裂层的产气贡献率之和。
进一步，根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产水率通过下述方式实现：
当Θn为负时，
当Θn为正时，Θn-水＝0
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；Θn-水为第n压裂段的相对产水率；∑Θi为所有产气贡献率为负值的分段压裂层的产气贡献率之和。
本发明的一实施例提供了一种分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法，参见图5，该方法包括：
步骤S51：构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
步骤S52：获取目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
步骤S53：基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下不同深度的含气率，从而得到目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面。
进一步，在步骤S51中，页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fn为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
其中，常规的井筒工艺参数和试气工作产能数据是常量参数，不同井深对应的井底流压梯度数据为变量参数。通常，不同尺寸(例如2mm，4mm，…，16mm)油嘴工作制度下在井口流量达到满足8h稳定测试工作制度前提下测试井底流压和压力梯度；利用这些压力数据作为变量，可以更好更可靠的确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒产气剖面，进而可以更好更可靠的分析目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒产气动态变化。
本发明的一实施例提供了一种分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化确定方法，该方法利用上述分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法的实施例确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面，从而确定目标分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化。参见图6，该方法包括：
步骤S61：构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
步骤S62：获取目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、不同油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
步骤S63：基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下不同深度的含气率，从而得到目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面；
步骤S64：通过对比不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面，确定目标分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化。
进一步，在步骤S61中，页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
其中，常规的井筒工艺参数和试气工作产能数据是常量参数，不同井深对应的井底流压梯度数据为变量参数。通常，不同尺寸(例如2mm，4mm，…，16mm)油嘴工作制度下在井口流量达到满足8h稳定测试工作制度前提下测试井底流压和压力梯度；利用这些压力数据作为变量，可以更好更可靠的确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒产气剖面，进而可以更好更可靠的分析目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒产气动态变化。
实施例1
本实施例提供了一种分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法、一种分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化确定方法以及一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法。
本实施例以吉梨页油1井作为目标分段压裂页岩气井。吉梨页油1井是中国地质调查局在松辽盆地梨树断陷，针对松辽盆地深层陆相页岩气资源的一口参数直井。在2020年7月开始含油气压裂测试工程，整体压裂试气思路是分段压裂后合层测试。这样的测试方案最关键最优先需要解决的问题就是不同压裂段的产气贡献率问题，为此，本实施例以吉梨页油1井的井筒含气剖面、产气动态变化、分层产气贡献率的现场计算为例，来说明本发明提供的技术方案的实际应用效果。
吉梨页油1井分段压裂(5段)设计方案为(如图7所示)：
第一段：3211.0-3223.0；3射孔点，属于夹层型页岩
第二段：3172.0-3195.4；4射孔点，属于夹层型页岩
第三段：3126.0-3158.0；5射孔点，属于砂地比很低的纯页岩
第四段：2917.5-2990.0；5射孔点，属于互层型页岩
第五段：2877.0-2893.0；3射孔点，属于互层型页岩。
一、一种分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法，该方法包括：
1、构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
构建得到的页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
2、获取目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸(6mm、8mm)工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
其中，6mm、8mm油嘴工作制度下在井口流量达到满足8h稳定测试工作制度前提下测试井底流压和压力梯度；当达到井口压力10％波动范围内8小时稳产条件，钢丝试井现场施工操作规程，用钢丝下存储式压力计，获得不同尺寸油嘴工作制度下的井筒流压梯度；
获取得到的目标分段压裂页岩气井的参数数据如下表1、表2所示。
表1吉利页油1井6mm和8mm油嘴工作制度下稳产条件下的常量参数
表2吉利页油1井6mm和8mm油嘴工作制度下稳产条件下的计算变量参数
| 井深 | 6mm油嘴井筒流压梯度 | 8mm油嘴井筒流压梯度 |
| (m) | (MPa/100m) | (MPa/100m) |
| 0 | 0.4213 | / |
| 200 | 0.4235 | 0.29879 |
| 300 | 0.4307 | 0.2662 |
| 400 | 0.4323 | 0.2701 |
| 500 | 0.4438 | 0.2748 |
| 600 | 0.4504 | 0.2796 |
| 700 | 0.4565 | 0.2842 |
| 800 | 0.4602 | 0.2855 |
| 900 | 0.4684 | 0.287 |
| 1000 | 0.4753 | 0.2914 |
| 1100 | 0.4797 | 0.2926 |
| 1200 | 0.4886 | 0.2975 |
| 1300 | 0.4941 | 0.3067 |
| 1400 | 0.4963 | 0.3057 |
| 1500 | 0.51 | 0.311 |
| 1600 | 0.5314 | 0.3191 |
| 1700 | 0.5447 | 0.325 |
| 1800 | 0.5429 | 0.3272 |
| 1900 | 0.538 | 0.3325 |
| 2000 | 0.5426 | 0.3363 |
| 2100 | 0.5508 | 0.3398 |
| 2200 | 0.554 | 0.3446 |
| 2300 | 0.5559 | 0.3503 |
| 2400 | 0.5635 | 0.3527 |
| 2500 | 0.5757 | 0.3596 |
| 2600 | 0.5853 | 0.3659 |
| 2700 | 0.5932 | 0.3747 |
| 2800 | 0.6019 | 0.3796 |
| 2850 | 0.6266 | / |
| 2900 | 0.6356 | 0.3745 |
| 2950 | 0.5898 | 0.3322 |
| 3000 | 0.5698 | 0.3016 |
| 3050 | 0.5636 | 0.2998 |
| 3100 | / | 0.313 |
| 3175 | 0.5528 | / |
| 3200 | 0.5844 | 0.29879 |
3、基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸(6mm、8mm)工作制度下不同深度的含气率，从而得到目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸(6mm、8mm)工作制度下的井筒含气剖面；
结果如图8所示。
二、一种分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化确定方法，该方法包括：
1、采用本实施例提供的分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法确定目标分段压裂页岩气井6mm、8mm油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面；
2、对比6mm、8mm油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面，确定目标分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化；
8mm油嘴工作制度，页岩气稳定产出条件下，井筒内含气率整体高于6mm油嘴，井筒含气率波动5％左右。
三、一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率及相对产气率、相对产水率确定方法，该方法包括：
1、获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、8mm油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
该步骤采用本实施例提供的分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法中步骤2所用的方式进行，目标分段压裂页岩气井的参数数据如表1、表2所示。
2、构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和8mm油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；具体包括：
2.1构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和8mm油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
构建得到的页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(值为0-1)；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率(即单位时间产液量)，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)，°；Z为埋深深度，m；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
2.2利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，结合目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、8mm油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据，确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率；拟合确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率与埋深的关系，从而构建得到页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为：ηx，mm(Z)＝dx，mmZ+ex，mm；
式中，ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率；Z为埋深深度；dx，mn、ex，mm为系数(x毫米油嘴尺寸工作制度下的非压裂段含气率梯度系数)；
利用非压裂段(2600m以上)的井筒含气率计算结果拟合含气率线性梯度(如图9所示)，拟合得到的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型中8mm油嘴工作制度的线性梯度系数dx，mm＝1E-05、ex，mm＝0.8574。
2.3基于页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型与页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型，构建页岩气井筒压裂段含气率计算模型，进而构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；
其中，页岩气井筒压裂段含气率计算模型为：η压裂(Z)＝η(Z)-ηx，mm(Z)；
式中，η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率，无量纲(计算结果为0-1)；η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)；ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率，无量纲(计算结果为0-1)；
页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深；
构建得到的页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深；ρL为压裂返排液的液相密度；fm为压裂返排液混合摩擦系数；qL为8mm油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量；D为井筒直径；θ为管斜角(油管与水平面的夹角)；Z为埋深深度；PZ(Z)为Z埋深处的压力梯度；dx，mm＝1E-05、ex，mm＝0.8574。
3、基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井8mm油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率；
正值代表气贡献，负值代表压裂层气水同出，负值越低，相对产水越多，正值越高，相对产气越多；
目标分段压裂页岩气井8mm油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率结果如图10所示为：Θ1＝5.9％、Θ2＝13.8％、Θ3＝47.5％、Θ4＝-26.2％、Θ5＝-6.5％。
根据计算结果，吉梨页油1井五个压裂段，一、二、三压裂段以产气为主，尤其第三压裂段，即纯页岩层，贡献接近50％的页岩气产量。另外，第四和第五段的互层页岩，砂地比过高，压裂层出产水量较高，属于不利产层。在后续开发中，需要考虑地层水的层间干扰。
4、基于步骤3确定的目标分段压裂页岩气井8mm油嘴尺寸工作制度下的各压裂段的产气贡献率，确定各压裂段的相对产气率和相对产水率；
其中，相对产气率通过下述方式实现：
当Θn为负时，Θn-气＝(1-∑Θj)(1-Θn-水)，其中，
当Θn为正时，Θn-气＝Θn
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；Θn-气为第n压裂段的相对产气率；∑Θi为所有产气贡献率为负值的分段压裂层的产气贡献率之和；∑Θj为所有产气贡献率为正值的分段压裂层的产气贡献率之和；
其中，相对产水率通过下述方式实现：
当Θn为负时，
当Θn为正时，Θn-水＝0
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；Θn-水为第n压裂段的相对产水率；∑Θi为所有产气贡献率为负值的分段压裂层的产气贡献率之和。
如图11所示，确定的各压裂段的相对产气率和相对产水率为：
Θ1-气＝5.9％，Θ2-气＝13.8％，Θ3-气＝47.5％，Θ4-气＝6.5％，Θ5-气＝26.2％；
Θ4-水＝80.1％，Θ5-水＝19.9％。
对比例1
为验证实施例1计算结果准确性，利用测井产气剖面测试方法，在8mm油嘴工作制度，稳产条件下测吉梨页油1井产气剖面。
为了保证本次施工的安全，根据井口、地层压力情况，施工时使用高压防喷系统，防喷管耐压为10000PSI，BOP和防喷盒耐压为10000PSI，测井时使用产脂泵产入密封脂，保证井口无滴漏现象，具体施工过程如下：
2020年11月26日
7：20到达井场；
7：30安装井口放喷管；
9：20下入产气剖面测试仪器；
10：30仪器下放到位后在目的层段以四种不同速度测试；
13：50测试完毕，现场验收所有曲线合格后开始上提七参数仪器；
14：30仪器提出井口拆卸放喷管及清理井场；
15：30现场恢复后测试车辆全部撤出井场测试完毕。
根据《生产测井资料质量规程》的要求，对本次测井的原始资料进行了质量评价(结果如表3和图12所示)，总体测井解释结果与本发明实施例1提供的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法确定的各压裂段产气贡献情况一致，均认为第三压裂段即纯页岩段贡献主要页岩气产量，另外第四、五号压裂段以产水为主。
第五段(2877.0-2893.0m)井温曲线出现负异常，温度差异为0.6℃，定性分析为产层，压力值为18.7MPa，结合温度，持水，密度曲线可以判定出本层为产气产水层。
第四段(2917.5-2990.0m)井温曲线出现负异常，温度差异为1.0℃，定性分析为产层，压力值为18.8MPa，结合温度，持水，密度曲线可以判定出本层为产气层主产水。
第三段(3126.0-3158.0m)井温曲线出现负异常，温度差异为2.1℃，定性分析为产层，压力值为19.3MPa，结合温度，持水，密度曲线可以判定出本层为产气层，且产量较大。
第二段(3172.0-3195.4m)井温曲线出现负异常，温度差异为0.5℃,定性分析为产层,压力值为19.4MPa，结合温度，持水，密度曲线可以判定出本层为产气层。
第一段(3211.0-3223.0m)井温曲线出现负异常，温度差异为0.3℃，定性分析为产层,压力值为19.5MPa，结合温度，持水，密度曲线可以判定出本层为产气层。
表3吉利页油1井8mm油嘴工作制度下稳产条件下测井产气剖面解释结果
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法，其中，该方法包括：
构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型包括：
构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率基于埋深深度的计算模型；
基于页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型与页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型，构建页岩气井筒压裂段含气率计算模型，进而构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；
优选地，构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型包括：
利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，结合目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据，确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率；
拟合确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率与埋深的关系，从而构建得到页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述页岩气井筒压裂段含气率计算模型为：
η压裂(Z)＝η(Z)-ηx，mm(Z)
式中，η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率，无量纲；η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲；ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率，无量纲。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
页岩气井筒所有压裂段含气率以井深为变量的总积分作为分母，页岩气井筒各压裂段含气率以其对应的井顶底深度为变量的积分作为分子；
优选地，所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为：
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；η压裂(Z)为Z埋深处的页岩气井筒压裂段含气率；Zn-top为第n压裂段的顶部埋深；Zn-bottom为第n压裂段的底部埋深；ZN-top为最顶部压裂段第N压裂段的顶部埋深；Z1-bottom为最底部压裂段第1压裂段的底部埋深。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
a＝ρLgsinθ
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角，°；Z为埋深深度，m；Pz(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为：
ηx，mm(Z)＝dx，mmZ+ex，mm
式中，ηx，mm(Z)为x毫米油嘴尺寸工作制度下的Z埋深处的页岩气井筒非压裂段井筒含气率；Z为埋深深度；dx，mm、ex，mm为系数。
7.一种分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定系统，其中，该系统包括：
模型构建模块：用于构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；所述页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型为页岩气井各压裂段产气贡献率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
参数获取模块：用于获取目标分段压裂页岩气井的各压裂段埋深深度、压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
产气贡献率确定模块：用于基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的目标压裂段的产气贡献率；
优选地，所述模型构建模块包括：
第一构建子模块：用于构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
第二构建子模块：用于构建页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型为特定油嘴尺寸工作制度下的页岩气井筒非压裂段的井筒含气率基于埋深深度的计算模型；
第三构建子模块：用于基于页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型与页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型，构建页岩气井筒压裂段含气率计算模型，进而构建页岩气井各压裂段的产气贡献率计算模型；
更优选地，所述第二构建子模块包括：
含气率确定单元：利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，结合目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据，确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率；
拟合单元：拟合确定目标分段压裂页岩气井非压裂段不同深度的含气率与埋深的关系，从而构建得到页岩气井筒非压裂段的井筒含气率计算模型。
8.一种分段压裂页岩气井压裂段相对产气率和/或相对产水率确定方法，其中，该方法包括：
根据权利要求1-6任一项所述的分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定方法，确定的各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率；
根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产气率和/或相对产水率；
优选地，所述根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产气率通过下述方式实现：
当Θn为负时，
其中，
当Θn为正时，
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；
为第n压裂段的相对产气率；∑Θi为所有产气贡献率为负值的分段压裂层的产气贡献率之和；∑Θj为所有产气贡献率为正值的分段压裂层的产气贡献率之和；
优选地，所述根据各分段压裂页岩气井压裂段产气贡献率确定各压裂段的相对产水率通过下述方式实现：
当Θn为负时，
当Θn为正时，Θn-水＝0
式中，Θn为第n压裂段的产气贡献率；Θn-水为第n压裂段的相对产水率；∑Θi为所有产气贡献率为负值的分段压裂层的产气贡献率之和。
9.一种分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法，其中，该方法包括：
构建页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型；所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为页岩气井筒气液两相流的井筒含气率基于埋深深度、各埋深深度点压力梯度、压裂返排液性质、油管直径和特定油嘴尺寸工作制度下的单位时间产液量的计算模型；
获取目标分段压裂页岩气井的压裂返排液性质、油管直径、特定油嘴尺寸工作制度下井底压力梯度测试期间的单位时间产液量及各深度点压力梯度参数数据；
基于获取的目标分段压裂页岩气井的参数数据，利用页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型，确定目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下不同深度的含气率，从而得到目标分段压裂页岩气井特定油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面；
优选地，所述页岩气井筒气液两相流的井筒含气率计算模型为：
a＝ρLgsinθ
式中，η(Z)为Z埋深处的井筒含气率，无量纲；ρL为压裂返排液的液相密度，kg/m3；fm为压裂返排液混合摩擦系数，无量纲；qL为特定油嘴尺寸工作制度下的井口产液率，m3/h；D为井筒直径，m；θ为管斜角，°；Z为埋深深度，m；Pz(Z)为Z埋深处的压力梯度，MPa/100m。
10.一种分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化确定方法，其中，该方法包括：
利用权利要求9所述的分段压裂页岩气井井筒含气剖面确定方法，确定目标分段压裂页岩气井不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面；
通过对比不同油嘴尺寸工作制度下的井筒含气剖面，确定目标分段压裂页岩气井压裂段的产气动态变化。
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| CN113586044A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-02 | 中国地质调查局油气资源调查中心 | 一种自喷页岩气试气工作制度的优化方法及系统 |
| CN114595504A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-07 | 西南石油大学 | 一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法 |
| CN114595504B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-03-10 | 西南石油大学 | 一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法 |
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| CN112796725B (zh) | 2022-10-28 |
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