CN112949881A - 一种低渗透油藏储层产量预测方法及预测模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低渗透油藏储层产量预测方法及预测模型构建方法,属于油气田开发技术领域。本发明的构建方法包括:1)构建压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式;构建椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式;构建注水井井底与裂椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线交点处之间的压差表达式;2)根据步骤1)中得到的各压差表达式,并依据流体在两种流动的交界处压力相等的原则,得到注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式,求解,即得。本发明的构建方法考虑了水力压裂后裂缝对低渗透储层渗流的影响,提高了预测模型预测得到的低渗透油藏储层水力压裂后产能的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种低渗透油藏储层产量预测方法及预测模型构建方法,属于油气田开发技术领域。
背景技术
低渗透油藏是我国大部分油田可持续开发的重点,是我国今后相当长一段时间内增储上产的主要资源基础。由于低渗透油藏孔喉狭小,流体流动表现为明显的非达西渗流特征,导致低渗透油藏油井的自然产能低,有的甚至没有自然产能,因此低渗透储层一般需要进行水力压裂开发以增加低渗透储层的流动能力。水力压裂裂缝呈直线状延伸,能使油井周围地层形成一个对称的垂直裂缝面,垂直裂缝井工作时在地层中诱发平面二维椭圆渗流,因此水力压裂是改善该类油藏流动控制区、增加油井产量的有效方法。
水力压裂主要目的是增加泄油面积,扩大水驱动用范围,但目前对于低渗透油藏产量计算方法一般仅考虑启动压力梯度的影响,未考虑水力压裂后裂缝对低渗透储层渗流的影响。由于水力压裂裂缝改变了低渗透储层,仅仅考虑启动压力梯度的对低渗透储层渗流的影响,不能反映低渗透储层压裂后的渗流特征,导致对低渗透储层压裂后的产量预测结果的可靠性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种考虑水力压裂后裂缝对低渗透储层渗流影响的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法,采用该构建方法构建的预测模型能够为低渗透油藏数值模拟及现场开发调整提供可靠依据。
本发明还提供了一种低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法。
为了实现以上目的,本发明的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法所采用的技术方案为:
一种低渗透储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法,包括以下步骤:
1)利用高速非线性渗流计算模型、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式;
以油井井底中心为坐标原点,以压裂裂缝的两端点为两焦点,以储层厚度为半短轴长度,以压裂裂缝的延伸方向为长轴所在直线,建立椭圆坐标系,椭圆坐标系的椭圆所在平面与油井垂直;
利用椭圆渗流计算公式、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式;
利用低速非达西径向渗流计算公式及目标储层的物性参数,构建与储层原油流量相关的注水井井底与交点处之间的压差表达式;
所述交点处为椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线的相交处;
2)根据步骤1)中得到的各压差表达式,并依据流体在两种流动的交界处压力相等的原则,得到注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式,对关系表达式中的原油流量进行求解,即得。
本发明的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法考虑了水力压裂后裂缝对低渗透储层渗流的影响,提高了预测模型预测得到的低渗透油藏储层水力压裂后产能的准确性。
优选的,步骤1)中构建的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式如式I所示:
式(I)中,μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;po为油井井底压力,MPa;pf为压裂裂缝前端压力,MPa。
优选的,步骤1)中构建的所述交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式如式II所示:
式II中,μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;Q为储层原油流量,m3/d;xf为压裂裂缝的长度,m;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;ξ0为椭圆坐标表示中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离;pf为压裂裂缝前端压力,MPa;pξ为所述交点处的压力,MPa。
优选的,步骤1)中构建注水井井底与所述交点处之间的压差表达式如式III所示:
式III中,μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;Q为储层原油流量,m3/d;k为储层基质渗透率,μm2;r为所述交点处与注水井的距离;rw为油井井筒半径,m;pw为注水井井底压力,MPa;pξ为所述交点处的压力,MPa。
优选的,步骤2)中,注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式如式IV所示:
式IV中,μ为原油黏度,mPa·s;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;r为所述交点处与注水井的距离;rw为油井井筒半径,m;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;ξ0为椭圆坐标表示中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离;pw为注水井井底压力,MPa;po为油井井底压力,MPa。
本发明的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法所采用的技术方案为:
一种上述的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法,包括以下步骤:
1)利用高速非线性渗流计算模型、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式;
以油井井底中心为坐标原点,以压裂裂缝的两端点为两焦点,以储层厚度为半短轴长度,以压裂裂缝的延伸方向为长轴所在直线,建立椭圆坐标系,椭圆坐标系的椭圆所在平面与油井垂直;
利用椭圆渗流计算公式、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式;
利用低速非达西径向渗流计算公式及目标储层的物性参数,构建与储层原油流量相关的注水井井底与交点处之间的压差表达式;
所述交点处为椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线的相交处;
2)根据步骤1)中得到的各压差表达式,并依据流体在两种流动的交界处压力相等的原则,得到注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式,对关系表达式中的原油流量进行求解,水力压裂后产量的预测模型;
3)获取目标地层中相应的参数代入步骤2)所得预测模型中,计算水力压裂后产量。
本发明的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法,考虑了水力压裂后裂缝对低渗透储层渗流的影响,提高了预测得到的低渗透油藏储层水力压裂后产能的准确性。
优选的,步骤1)中构建的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式如式I所示:
式(I)中,μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;po为油井井底压力,MPa;pf为压裂裂缝前端压力,MPa。
优选的,步骤1)中构建的所述交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式如式II所示:
式II中,μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;Q为储层原油流量,m3/d;xf为压裂裂缝的长度,m;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;ξ0为椭圆坐标表示中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离;pf为压裂裂缝前端压力,MPa;pξ为所述交点处的压力,MPa。
优选的,步骤1)中构建注水井井底与所述交点处之间的压差表达式如式III所示:
式III中,μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;Q为储层原油流量,m3/d;k为储层基质渗透率,μm2;r为所述交点处与注水井的距离;rw为油井井筒半径,m;pw为注水井井底压力,MPa;pξ为所述交点处的压力,MPa。
优选的,步骤2)中,注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式如式IV所示:
式IV中,μ为原油黏度,mPa·s;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;r为所述交点处与注水井的距离;rw为油井井筒半径,m;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;ξ0为椭圆坐标表示中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离;pw为注水井井底压力,MPa;po为油井井底压力,MPa。
步骤2)中,经对式IV中的Q求解,得到的预测模型如下:
式中,Q为水力压裂后产量,m3/d;
在本发明的预测模型的构建方法以及预测方法中,油井、注水井连线是指油井井底中心和注水井井底中心之间的连线。水力压裂裂缝呈直线状延伸。
在本发明的预测模型的构建方法及预测方法中,交点处与油井的距离是指交点处与油井中心轴线的距离,交点处与注水井的距离是指交点处与注水井中心轴线的距离。油井、注水井连线为表示油井中心轴线和注水井中心轴线之间距离的连接油井中心轴线上点和注水井中心轴线上点的线段。
在本发明的预测模型的构建方法和预测方法中,高速非线性渗流计算模型采用二项式的表达式:式中:p为压力,MPa;v为渗流速度,m/s。高速非线性渗流系数λ可按照下式计算:其中,φ为基质孔隙度,无单位;k为储层基质渗透率,μm2。
附图说明
图1为实施例1中低渗透油藏压裂开发产量计算模型示意图;
图2为实施例5中不同原油粘度下产量Q与裂缝半长之间的关系图;
图中,1-椭圆边界与油水井连线交点处与油井的距离;2-压裂裂缝前端位置;3-椭圆边界与油水井连线交点处与注水井的距离;4-椭圆坐标原点;5-注水井;6-油井;7-井筒半径;8-压裂裂缝。
具体实施方式
以某低渗透油藏某油井为例,对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
低渗透储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法,包括以下步骤:
1)利用高速非线性渗流计算模型、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,建立压裂裂缝内的流动模型:
式(1)中,各参数的意义:p为压力,x为距离;μ为原油黏度;k为储层基质渗透率;v为渗流速度;λ为高速非线性渗流系数,ρ为流体的密度。
对上式从油井中心到人工裂缝前端进行积分可得压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式:
2)如图1所示,以油井(见图1中标记6)井底中心(见图1中标记4)为坐标原点,以压裂裂缝(见图1中标记8)的两个端点为两焦点,以储层厚度为半短轴长度,以压裂裂缝的延伸方向为长轴所在直线,建立椭圆坐标系,椭圆坐标系的椭圆所在平面与油井垂直;利用椭圆渗流计算公式、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,在椭圆坐标系中建立平面二维椭圆渗流模型:
式(3)中,各参数的物理意义:v为渗流速度;Q为原油的流量;xf为人工压裂裂缝的长度;h为储层厚度;μ为原油黏度;k为储层基质渗透;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;p为压力;r为距离;G为储层的启动压力梯度。
对上述方程从(ξ0,p0)到(ξ,p)进行积分,得到椭圆边界与油井、注水井(见图1中标记5)连线交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式:
3)利用低速非达西径向渗流计算公式及目标储层的物性参数,建立低速非达西渗流模型:
式(5)中,各参数的物理意义:v为渗流速度;μ为原油黏度;k为储层基质渗透;p为压力,r为距离;G为储层的启动压力梯度。
对上述方程从(r,rw)进行积分,可得注水井井底与裂椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线交点处之间的压差表达式:
上述压差表达式(2)(4)(6)以及式(i)(ii)中:μ为原油黏度,mPa·s;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;ξ为椭圆坐标系下椭圆与油井、注水井连线交点处与油井的距离,单位m,见图1中标记1;ξ0为椭圆坐标系下的压裂裂缝前端(见图1中标记2)与油井的距离,单位m;r为油井、注水井连线与所述椭圆的交点处与注水井的距离,见图1中标记3;rw为油井井筒半径,m,见图1中标记7;pw为注水井井底压力,MPa;po为油井井底压力,MPa;pf为压裂裂缝前端压力,MPa;pξ为椭圆坐标系下椭圆与油井、注水井连线交点处的压力,MPa;
4)由所得到的压差表达式(2)(4)(6),依据流体在两种流动的交界处压力相等的原则,得到注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式:
按照二次多项式解的求解公式对上述关系式进行求解,得到地层原油流量Q的求解公式,即为压裂后的产量:
式(8)中,Q为水力压裂后产量,m3/d;
作为本发明的实施例2,可以根据具体地层条件对实施例1中的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式的具体形式进行修正。
作为本发明的实施例3,可以根据具体地层条件对实施例1中的椭圆边界与油井、注水井连线交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式进行修整。
作为本发明的实施例4,可以根据具体地层条件对实施例1中的注水井井底与裂椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线交点处之间的压差表达式进行修整。
实施例5
本实施例的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法,以某油低渗透油藏为例,包括以下步骤:
1)按照实施例1中的步骤1)~4),构建低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型;
2)上述某低渗透油藏原油黏度μ为2.75mPa·s,地层原油的密度ρ为0.879kg/m3;油井井底压力po为25MPa,注水井井底压力pw为36MPa,油层厚度h为6.8m,压裂裂缝的长度xf为80m,压裂裂缝宽度wf为2cm,压裂裂缝的渗透率kf为20μm2,高速非线性渗流系数λ为2.5446×1013,储层基质渗透率k为0.61×10-3μm2,油井、注水之间的距离为100m,启动压力梯度G为0.093MPa/m,椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的椭圆边界与油井、注水井连线交点处与注水井的距离ξ为0.0848;椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离ξ0为1.25×10-5;油井、注水井连线与椭圆边界的交点处与注水井的距离r为40.287m;油井井筒半径rw为0.1m,将各参数代入预测模型中,得到油井单井产量为7.238m3/d。
将上述某低渗透油藏目标储层的物性参数及压裂裂缝参数代入本发明的预测模型中,得到原油粘度从2.7mPa·s变化到8.7mPa·s时,产量Q关于裂缝半长的表达式,据此绘制不同原油粘度下产量Q与裂缝半长之间的关系图,见图2,从图中可以看出,在其他基本条件不变的情况下,粘度越大,产量越低。在较短裂缝长度情况下,不同粘度的产量相差不大。在裂缝长度60m左右,不同粘度的产量差别最大。当裂缝长度大于60m时,相同粘度情况下的产量增加幅度变小,并趋于平稳。
实施例6
为了进一步验证数值模拟的准确程度,按照实施例1中的步骤1)~4),构建低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型后,又在上述某低渗透油藏另外选取了21口井,获取所需数据后代入预测模型进行数值模拟计算,数值模拟与实际产量的对比见表1。
表1数值模拟产量与实际产量的对比
井号 | 实际产量/t | 计算产量/t | 误差/% | 符合情况 |
A1 | 1.9 | 2.06 | -8% | 良好 |
A2 | 0.9 | 1.09 | -21% | 差 |
A3 | 2.2 | 2.14 | 3% | 好 |
A4 | 2 | 2.23 | -12% | 差 |
A5 | 2.2 | 2.17 | 1% | 好 |
A6 | 2.9 | 3.01 | -4% | 好 |
A7 | 1.9 | 1.83 | 4% | 好 |
A8 | 2.3 | 2.21 | 4% | 好 |
A9 | 3.2 | 3.22 | -1% | 好 |
A10 | 2 | 2.12 | -6% | 良好 |
A11 | 3.2 | 3.26 | -2% | 好 |
A12 | 2 | 2.19 | -9.5% | 良好 |
A13 | 1.76 | 2.54 | -44% | 差 |
A14 | 3.3 | 3.01 | 9% | 良好 |
A15 | 1.7 | 1.62 | 5% | 好 |
A16 | 3 | 3.19 | 6.3% | 良好 |
A17 | 3 | 3.23 | 8% | 良好 |
A18 | 3.1 | 3.46 | 10% | 良好 |
A19 | 2.4 | 2.57 | 7% | 良好 |
A20 | 3 | 3.19 | 6.30% | 良好 |
A21 | 3 | 3.23 | 8% | 良好 |
由表1中的数值模拟结果来看,模拟产量与实际产量对比最小误差仅为2%,平均模拟误差为8.58%,其中A13井符合程度最差,误差为44%。数值模拟计算模拟总体符合度为85.7%,误差绝对值不大于5%的共有8口井,占模拟总井数的38.1%,误差绝对值不大于10%的共有18口井,占模拟总井数的85.71%,误差绝对值大于10%的共有3口井,占模拟总井数的14.3%。由此可见,数值模拟计算结果基本上与实际相符,模型准确性高。
Claims (10)
1.一种低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)利用高速非线性渗流计算模型、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式;
以油井井底中心为坐标原点,以压裂裂缝的两端点为两焦点,以储层厚度为半短轴长度,以压裂裂缝的延伸方向为长轴所在直线,建立椭圆坐标系,椭圆坐标系的椭圆所在平面与油井垂直;
利用椭圆渗流计算公式、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式;
利用低速非达西径向渗流计算公式及目标储层的物性参数,构建与储层原油流量相关的注水井井底与交点处之间的压差表达式;
所述交点处为椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线的相交处;
2)根据步骤1)中得到的各压差表达式,并依据流体在两种流动的交界处压力相等的原则,得到注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式,对关系表达式中的原油流量进行求解,即得。
5.根据权利要求1所述的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测模型的构建方法,其特征在于:步骤2)中,注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式如式IV所示:
式IV中,μ为原油黏度,mPa·s;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;r为所述交点处与注水井的距离;rw为油井井筒半径,m;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;ξ0为椭圆坐标表示中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离;pw为注水井井底压力,MPa;po为油井井底压力,MPa。
6.一种低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)利用高速非线性渗流计算模型、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的压裂裂缝前端与油井井底之间压差表达式;
以油井井底中心为坐标原点,以压裂裂缝的两端点为两焦点,以储层厚度为半短轴长度,以压裂裂缝的延伸方向为长轴所在直线,建立椭圆坐标系,椭圆坐标系的椭圆所在平面与油井垂直;
利用椭圆渗流计算公式、目标储层的物性参数及压裂裂缝参数,构建与储层原油流量相关的交点处与压裂裂缝前端之间的压差表达式;
利用低速非达西径向渗流计算公式及目标储层的物性参数,构建与储层原油流量相关的注水井井底与交点处之间的压差表达式;
所述交点处为椭圆坐标系的椭圆边界与油井、注水井连线的相交处;
2)根据步骤1)中得到的各压差表达式,并依据流体在两种流动的交界处压力相等的原则,得到注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式,对关系表达式中的原油流量进行求解,水力压裂后产量的预测模型;
3)获取目标地层中相应的参数代入步骤2)所得预测模型中,计算水力压裂后产量。
10.根据权利要求6所述的低渗透油藏储层水力压裂后产量的预测方法,其特征在于:
步骤2)中,注水井井底压力和油井井底压力之间的关系表达式如式IV所示:
式IV中,μ为原油黏度,mPa·s;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;h为储层厚度,m;ρ为地层原油的密度,kg/m3;Q为储层原油流量,m3/d;wf为压裂裂缝的宽度,cm;kf为压裂裂缝的渗透率,μm2;xf为压裂裂缝的长度,m;λ为高速非线性渗流系数,无单位;k为储层基质渗透率,μm2;G为启动压力梯度,MPa/m;r为所述交点处与注水井的距离;rw为油井井筒半径,m;ξ为椭圆坐标系中用椭圆坐标表示下的所述交点处与注水井的距离;ξ0为椭圆坐标表示中用椭圆坐标表示下的压裂裂缝前端与油井的距离;pw为注水井井底压力,MPa;po为油井井底压力,MPa。
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CN117217393B (zh) * | 2023-11-08 | 2024-01-26 | 新疆智能港环保科技有限公司 | 一种通过渗析扩容提高油气井产量检测修正系统 |
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