CN113626967A - 一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法，该方法基于单缝洞物理模型扩展次缝洞系统模型，形成包含主次缝洞系统模型的并联缝洞概念模型，同时依据应力敏感与渗透率之间的关联性，构建渗透率下降数学模型，进而依据渗透率与产能的关联性，基于渗透率下降数学模型和构建的基础数学描述模型获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型，进一步在获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版后，利用实际产能曲线对曲线图版进行调整拟合确定最终的目标储层产能公式。采用本发明的方案，克服了现有缝洞型油藏产能公式精确度不足的缺陷，引入应力敏感参数，能够更加精确地对目标区域储层实现产能预测，指导缝洞型油藏的合理开发。

Description

一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法及系统

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法及系统。

背景技术

对于顺北、跃进及塔河等碳酸盐岩缝洞型油藏，其储层主要包含三部分：基质、裂缝和溶洞，储层的非均质性极强。尤其是其中的裂缝系统，随着勘探开发认识程度的不断提高，研究发现裂缝系统存在明显的应力敏感效应，这一认识也得到了了大量的室内实验成果的证实。实验表明，含有裂缝的油气藏(包含裂缝型油气藏、缝洞型油气藏等)均存在应力敏感，即随着开采的不断进行，储层中的孔隙压力会不断降低，从而导致储层有效应力的增加，继而使得储层的渗透率出现大幅降低，有研究表明储层渗透率可降低原始渗透率的10％以上。可见，应力敏感导致的渗透率降低会对储层特征以及产能变化产生明显的影响。

基于此，刘洋等对存在应力敏感和启动压力的低渗气井产能进行研究，启动压力梯度、应力敏感和高速非达西的存在是低渗气藏生产过程中的重要特征，对低渗气井的产能有很大影响，国内外对低渗气井产能已经有了大量的研究，但是全面考虑上述因素影响的储层产能确定或预测技术还未实现。针对这一情况，研究人员在同时考虑启动压力梯度、应力敏感和高速非达西的基础上，提出了低渗气井产能预测数学模型和数值模型，并求解出绝对无阻流量，最后结合现场实例，对比分析了启动压力梯度和应力敏感对产量的影响大小，并确定了低渗气藏的合理生产压差。这一成果主要建立在低渗透气藏的模型基础上，对缝洞型油藏指导意义不大。现有技术中通常仅考虑高速非达西效应分析裂缝系统储层的产能，根本无法精确表征含裂缝系统油藏的产能关系，无法为缝洞型储层的开发提供有效指导。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法，在一个实施例中，所述方法包括：

步骤S1、将单缝洞物理模型作为主缝洞系统模型，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型，形成包含主缝洞系统模型和次缝洞系统模型的并联缝洞概念模型；

步骤S2、依据应力敏感与储层渗透率之间的关联性，构建缝洞系统模型对应的渗透率下降数学模型；

步骤S3、引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型，并根据储层渗透率与缝洞型储层的产能之间的关联性，基于构建的渗透率下降数学模型和基础数学描述模型获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

步骤S4、结合实际工况的矿场资料，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，并基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合，最终确定考虑应力敏感的目标储层产能公式。

一个实施例中，在步骤S1中，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型的过程，包括：

以一条裂缝与一个溶洞为一个缝洞单元，次缝洞系统的子裂缝连接到主缝洞系统中主裂缝的设定位置，产能测试期间令溶洞压力保持不变，仅考虑裂缝中的流动压降，以管流形式描述裂缝内的流动。

一个实施例中，在步骤S2中，构建应力敏感作用下的渗透率下降数学模型如下：

式中，k_f为裂缝当前应力敏感下的渗透率，pk为裂缝应力敏感衰减压力，ΔP为裂缝的压差，k_f0为裂缝的原始渗透率。

一个实施例中，在步骤S3中，引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型的过程，包括：

以子裂缝与主裂缝的连接点为节点，考虑子裂缝的启动压力描述主缝洞系统的主溶洞到连接点的压降、子缝洞系统的子溶洞到连接点的压降以及连接点到井筒的压降，构建关联缝洞系统的基础数学描述模型。

一个实施例中，在步骤S3中，通过以下操作获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型：

基于构建的基础数学描述模型和裂缝产能关系式分别求解各个位置连接点对应的主裂缝的流量和子裂缝的流量，将两者之和作为测试井的流量计算量，拟合计算构建考虑启动压力的缝洞型储层产能公式模型；

引入渗透率下降数学模型修正已构建缝洞型储层产能公式模型的产能系数，获取最终的考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

其中，所述裂缝产能关系式是将重力、粘滞力阻力、磨擦阻力合成为裂缝内的压力梯度，沿裂缝长度积分获得裂缝进出口间的压降，再加上裂缝入口处的加速度压降，获得溶洞到裂缝出口的压降，进而引入重力势概念确定的。

进一步地，构建如下基础数学描述模型：

P_x-P_wf＝(1-x)(A₁q+B₁q²)

式中，q＝q₁+q₂，P_r-P_x表示主溶洞到连接点的压降，P_r-P_x-ΔP_α表示子溶洞到连接点的压降，P_x-P_wf表示连接点到井筒的压降，P_r为溶洞到井底的压力，MPa；P_x为连接点到井筒的压力；x为连接点到井筒的距离，m；A₁、B₁为主缝洞系统的产能系数，A₂、B₂为次缝洞系统的产能系数；q₁为主溶洞的产量，m³；q₂为子溶洞的产量，m³；ΔP_α是启动压力，MPa；q为产能计算量，m³；P_wf为井底流压，MPa。

一个实施例中，设A₀为常规的产能系数按照下式引入渗透率下降数学模型修正产能系数：

式中，P₀为储层的初始压力，MPa；P_k为储层的应力敏感衰减压力，MPa；A、A_f为裂缝的产能系数，无因次量；d为井筒的半径，m；μ为流体黏度，mPa·s；b为流体体积系数；φ_f为孔隙度，％；L_f为裂缝长度，m；K_f为应力敏感下的渗透率，mD；K_f0为初始渗透率，mD；ΔP为裂缝压差。

一个实施例中，在步骤S4中，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版的过程，包括：

结合实际工况的矿场资料，引入与缝洞产能相关的参数值，围绕不同的应力敏感参数进行调整实现拟合，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版；其中，引入的缝洞产能相关的参数值包括：缝洞单元的缝长比例、地层压力、压力步长以及启动压力。

进一步地，在步骤S4中，基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合的过程包括：

设定不同产能参数，将不同产能参数对应的曲线图版与缝长比例、地层压力、压力步长、启动压力及应力敏感一致的区域的实际产能曲线进行拟合，并根据拟合结果调整产能参数，最终确定合适的产能参数。

基于上述任意一个或多个实施例的其他方面，本发明还提供一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定系统，该系统用于执行上述任意一个或多个实施例中的方法和步骤。

与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

本发明提供的一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法，该方法在构建基础数学描述模型的过程中考虑启动压力，并依据应力敏感与储层渗透率之间的关联性，构建对应的渗透率下降数学模型，进而依据储层渗透率与缝洞型储层的产能之间的关联性，基于构建的渗透率下降数学模型和基础数学描述模型获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型，在考虑启动压力的基础上引入应力敏感参数的影响，从两方面保障了缝洞型储层产能公式模型的科学性和精确性，适用性大大提高；此外，本发明在获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版后，利用实际产能曲线对曲线图版进行调整拟合确定最终的目标储层产能公式，基于合理的产能系数进一步保障了目标储层产能公式的精确性，能够更为准确的预测产能变化，为缝洞型油藏的生产开发提供科学指导。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中系统的产能影响因素测试过程中的试井产能指示曲线图；

图2是本发明一实施例中考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中的单缝洞单元的物理模型示意图；

图4是本发明实施例中考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法的并联缝洞概念模型示意图；

图5是本发明实施例中提供的缝洞型储层的实际产能曲线示例；

图6是本发明实施例中提供的应力敏感作用下缝洞型储层产能曲线与实际产能曲线的对比图；

图7是本发明实施例中顺北区块储层考虑启动压力变化影响的产能曲线图版示例；

图8是本发明实施例中顺北区块储层引入应力敏感变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版；

图9是本发明另一实施例提供的考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

对于顺北、跃进及塔河等碳酸盐岩缝洞型油藏，其储层主要包含三部分：基质、裂缝和溶洞，储层的非均质性极强。尤其是其中的裂缝系统，随着勘探开发认识程度的不断提高，研究发现裂缝系统存在明显的应力敏感效应，这一认识也得到了了大量的室内实验成果的证实。实验表明，含有裂缝的油气藏(包含裂缝型油气藏、缝洞型油气藏等)均存在应力敏感，即随着开采的不断进行，储层中的孔隙压力会不断降低，从而导致储层有效应力的增加，继而使得储层的渗透率出现大幅降低，有研究表明储层渗透率可降低原始渗透率的10％以上。可见，应力敏感导致的渗透率降低会对储层特征以及产能变化产生明显的影响。

前期，刘洋等对存在应力敏感和启动压力的低渗气井产能进行研究，启动压力梯度、应力敏感和高速非达西的存在是低渗气藏生产过程中的重要特征，对低渗气井的产能有很大影响，国内外对低渗气井产能已经有了大量的研究，但是全面考虑上述因素影响的储层产能确定或预测技术还未实现。针对这一情况，研究人员在同时考虑启动压力梯度、应力敏感和高速非达西的基础上，提出了低渗气井产能预测数学模型和数值模型，并求解出绝对无阻流量，最后结合现场实例，对比分析了启动压力梯度和应力敏感对产量的影响大小，并确定了低渗气藏的合理生产压差。这一成果主要建立在低渗透气藏的模型基础上，对缝洞型油藏指导意义不大。现有技术中通常仅考虑高速非达西效应分析裂缝系统储层的产能，根本无法精确表征含裂缝系统油藏的产能关系，无法为缝洞型储层的开发提供有效指导。

为满足缝洞型油井的精确产能分析，需针对缝洞型储层的产能充分考虑应力敏感的影响，修订渗透率变化特征，形成一套考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定及分析方法，为缝洞型储层的油气开发，尤其是开发后期受应力影响明显的储层产能特征进行预测，进而为合理的生产开发做出指导性贡献。

采用常规的系统试井可以一定程度上获取油井的产能关系，得到的常规产能指示曲线呈现弧形曲线，压差对产量的增加速率始终保持上升；在小产量低压差下近似为直线，反映了受黏滞力控制的线性关系(达西渗流或层流特性)；在大产量下高压差下曲线弯曲，表现出非线性流动关系(高速非达西流或紊流摩阻效应)，产能关系近似体现为指数式或二项式方程形式。

但是油气开采领域中，实际存在部分缝洞型储层，由于其独特的缝洞结构导致其产能测试结果常常表现出异常性，例如顺北、塔河等缝洞型储层，这类油井的产能指示曲线形态主要可以分为4类：直线型、突降型、增长型和S型，目前除了直线型能够利用现有的产能方程近似描述，由于常规的产能方程中仅考虑的影响因素不足，其他的异常类型并无法采用现有的产能方程实现准确的描述。

基于此，技术人员通过对系统的产能测试分析结果进行测试研究。实际测试中，以顺北区块产能测试为例，研究人员主要从是否增加流动通道、是否存在裂缝解读、是否存在井间干扰以及是否存在启动压力及应力敏感影响等方面进行剖析，对于缝洞型储层的异常产能指示曲线，特别是“S”形曲线，疑似有多缝洞体在不同压差条件下滞后参与流动，即受启动压力(启动压差)控制。小产量低压差下仍近似为直线，但在“S”形的中间部分，压差对产量的增加速率反而下降，可能存在下列情况：

1)补充了其它的流动通道，之后的高产量区又表现出线性流动区，如果进一步提高产量，整个系统又会表现出高速非线性流动情况。

验证方式：重复产能测试。前期产能测试产量序列是由小到大，逐步启动新的供给体；后期产能测试产量序列安排为由大变小，逐步关闭供给体；两次测试的产能指示曲线重合或形态相似则表明存在启动压力控制。

结论应用：推荐大油嘴放大生产压差，启动多个供给体，在同等累积产量条件下可减少原小压差投产供给体的底水水侵量。

将“S”形产能曲线类型的测试数据构成二项式的分析曲线，发现有部分低流量和高流量点服从二项式关系，以实际的测试井SHB1-8H井和SHB1-9井为例，SHB1-8H井的二次项产能指示曲线如图1(a)所示，SHB1-9井的二次项产能指示曲线如图1(b)所示，其中产能相对增加的工作制度测试点落在二项式直线下方。

2)流动通道上的裂缝解堵，钻井过程中漏失的泥浆进入裂缝产生堵塞，大压差测试下反排解堵，增加了流动能力，该过程不可逆。

验证方式：重复产能测试。前期产能测试产量序列是由小到大，大压差下产生解堵；后期产能测试产量序列安排为由大变小，两次测试的产能指示曲线不重合，后期的产能指示曲线的线性区增加。

结论应用：按后期测试的产能关系推荐合理产量，合理产量区间放大。

3)测试时间不足，某个工作制度下，流动压力未进入稳定期，导致该制度下的生产压差偏小、采油指数虚高，该工作制度的测试点无效或需重新测试。

系统试井的工作制度安排一般是以油嘴从小到大顺序、等时间测试，经核实顺北区块10口井的系统试井过程中，各工作制度测试时间基本一致，可以排除测试时间差异导致的异常。

具体的，以顺北区块产能测试为例，其缝洞系统的产能测试分析结果如下表1所示：

表1顺北区块产能测试异常影响因素分析

根据上述基于产能测试分析结果的研究，发现启动压力及应力敏感的影响会导致缝洞型储层的产能变化，即应力敏感也是影响产能变化的潜在因素之一。根据顺北、跃进等区块的室内试验研究，得出目标区域的应力敏感衰减压力变化范围为0～0.6MPa；

综上所述，在引入启动压力参数的基础上考虑应力敏感对缝洞型储层产能的影响是十分重要的，充分考虑应力敏感对产能公式的影响，形成一套考虑应力敏感的缝洞型储层产能分析方法，为开发后期受应力影响明显的缝洞型储层产能特征进行预测，能够为合理的生产开发做出指导性贡献。

针对由于应力敏感导致缝洞型储层的产能变化，本发明提供一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能分析方法，目的在于有效的分析预测由于受到应力敏感影响的缝洞型储层产能变化特征，下面参考附图对本发明各个实施例进行说明。

实施例一

图2示出了本发明实施例一提供的考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法的流程示意图，参照图2可知，该方法包括如下步骤：

步骤S110、将单缝洞物理模型作为主缝洞系统模型，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型，形成包含主缝洞系统模型和次缝洞系统模型的并联缝洞概念模型。

具体的，实际应用中，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型的过程，可以包括：

以一条裂缝与一个溶洞为一个缝洞单元，次缝洞系统的子裂缝连接到主缝洞系统中主裂缝的设定位置，产能测试期间令溶洞压力保持不变，仅考虑裂缝中的流动压降，以管流形式描述裂缝内的流动。

对于主缝洞系统中的缝洞单元和次缝洞系统中的子缝洞单元，实质上是忽略了溶洞内的流动压降，仅考虑裂缝中的流动压降，将裂缝内的流动视为管流，考虑黏滞力损耗(与流量相关)、惯性力损耗(与流量平方相关)与高度差的重力影响。

具体的，图3示出了单缝洞单元的物理模型示意图，参照图3中的模型参数，假设裂缝压力为p，裂缝管流的能量平衡方程为：

上述表达式中参数为：p为裂缝压力，Pa；L为裂缝长度，m；θ为裂缝倾角；ρ为流体密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；v为流体平均流速，m/s；f为磨擦阻力系数；d为等效水力直径。上式(1)右端三项分别为重力压力梯度ρgsinθ，惯性力压力梯度(加速度压降)为

摩阻压力梯度

惯性力损耗表示流体从溶洞出口近似为0速度加速到裂缝流速v时，因动能项增长产生的压降，即裂缝入口压降：

裂缝流速为

其中，L为裂缝长度坐标，沿流动方向定义；p_r为溶洞流体压力，p_f|L＝0为裂缝流入口端压力，A_f为裂缝截面面积，φ_f为裂缝孔隙度，q为油井产量，b为流体体积系数。

裂缝内的层流压降仍然采用达西定律描述，反映沿程的粘滞力阻力：

其中，kf为裂缝渗透率，μ为流体粘度。

磨擦阻力部分：

将重力、粘滞力阻力、磨擦阻力合成为裂缝内的压力梯度，沿裂缝长度积分获得裂缝进出口间的压降，再加上裂缝入口处的加速度压降，获得溶洞到裂缝出口的压降：

引入重力势概念，

用重力势表示：

假设：

裂缝产能关系仍然可以表示为二项式形式：

(A、B为二项式产能系数)

在此基础上，将单缝洞系统的物理模型作为主缝洞系统模型，扩展增加次缝洞系统，引入子裂缝的连接节点，构成并联缝洞概念模型，具体的，并联缝洞概念模型的示意图如图4所示。本发明实施例基于单缝洞物理模型扩展次缝洞系统模型，形成包含主缝洞系统模型和次缝洞系统模型的并联缝洞概念模型，本发明实施例基于概念模型进行描述和后续计算，计算过程中涉及的参数多为常规参数，在保障计算结果精确度的基础上，避免了实地采集参数的人力和物力消耗。

结合油气开发的实际工况和相关产能测试分析研究，缝洞系统随着生产压差的增大，出现了应力敏感现象，会导致储层渗透率降低，与图5中示出的储层的实际产能曲线对比分析，发现应力敏感的影响会令缝洞系统的产能后续出现下降趋势，表现为产能指示曲线“左移”，如图6所示。

基于上述分析，要实现对缝洞系统产能的精确表征，需要考虑应力敏感的影响，而应力敏感对裂缝溶洞系统的影响，主要体现在渗透率的变化，因此有如下操作：

步骤S120、依据应力敏感与储层渗透率之间的关联性，构建缝洞系统模型对应的渗透率下降数学模型。

具体的，在一个实施例中，构建应力敏感作用下的渗透率下降数学模型如下：

式中，k_f为裂缝当前应力敏感下的渗透率，pk为裂缝应力敏感衰减压力，ΔP为裂缝的压差，k_f0为裂缝的原始渗透率。其中，实际应用中的裂缝应力敏感衰减压力，往往通过应力敏感实验，回归确定其值。

在应力敏感作用下，储层(裂缝)渗透率随压差呈现一定的下降趋势，通过大量应力敏感测试实验，对应力敏感下渗透率与初始渗透率建立上式所述模型。

基于构建的并联缝洞概念模型考虑子裂缝-溶洞单元系统存在启动压力，当次缝洞系统中子溶洞与子裂缝出口端压力差大于启动压力ΔP_α时子缝洞单元开始产出，子裂缝连接到主裂缝L_x处，我们以连接点为节点，在单缝洞模型基础上，建立主次两组缝洞的产能关系。进一步地，本发明实施例通过以下操作基于并联缝洞概念模型构建对应的基础数学描述模型，并根据构建的基础数学描述模型进行求解操作获取考虑启动压力的缝洞型储层产能公式以描述缝洞的产能关系。

在一个实施例中，本发明包括步骤S120、基于并联缝洞概念模型构建对应的基础数学描述模型；

具体的，该实施例中，以子裂缝与主裂缝的连接点为节点，考虑子裂缝的启动压力描述主缝洞系统的主溶洞到连接点的压降、子缝洞系统的子溶洞到连接点的压降以及连接点到井筒的压降，构建关联缝洞系统的基础数学描述模型。

进一步地，实际应用中可以构建如下基础数学描述模型：

P_x-P_wf＝(1-x)(A₁q+B₁q²) (12)

式中，q＝q₁+q₂，P_r-P_x表示主溶洞到连接点的压降，P_r-P_x-ΔP_α表示子溶洞到连接点的压降，P_x-P_wf表示连接点到井筒的压降，P_r为溶洞到井底的压力，MPa；P_x为连接点到井筒的压力；x为连接点到井筒的距离，m；A₁、B₁为主缝洞系统的产能系数，A₂、B₂为次缝洞系统的产能系数；q₁为主溶洞的产量，m³；q₂为子溶洞的产量，m³；ΔP_α是启动压力，MPa；q为产能计算量，m³；P_wf为井底流压，MPa。

结合图4中主缝洞单元以及子缝洞单元的参数设置：

①溶洞1到连接点的压降为：

②溶洞2到连接点的压降为：

④用二项式ΔP＝Aq+Bq²方程求解流量：

进一步地，本发明实施例中采用以不同连接点的压力计算主裂缝、子裂缝的流量，再合成为井的总流量。因此，有③总流量为q＝q₁+q₂，连接点到井筒的压降为：P_x-P_wf＝(1-x)(A₁q+B₁q²)。

基于上述分析，需要结合本领域内常规单缝洞模型的裂缝产能关系式进行求解，获取能描述启动压力对缝洞储层产能关系的考虑启动压力的缝洞型储层产能公式，因此，本发明实施例有如下步骤：步骤S130、引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型，并根据储层渗透率与缝洞型储层的产能之间的关联性，基于构建的渗透率下降数学模型和基础数学描述模型获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型。

具体的，在一个实施例中，引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型的过程，包括：

以子裂缝与主裂缝的连接点为节点，考虑子裂缝的启动压力描述主缝洞系统的主溶洞到连接点的压降、子缝洞系统的子溶洞到连接点的压降以及连接点到井筒的压降，构建关联缝洞系统的基础数学描述模型。

进一步地，在一个实施例中，构建如下基础数学描述模型：

P_x-P_wf＝(1-x)(A₁q+B₁q²)

式中，q＝q₁+q₂，P_r-P_x表示主溶洞到连接点的压降，P_r-P_x-ΔP_α表示子溶洞到连接点的压降，P_x-P_wf表示连接点到井筒的压降，P_r为溶洞到井底的压力，MPa；P_x为连接点到井筒的压力；x为连接点到井筒的距离，m；A₁、B₁为主缝洞系统的产能系数，A₂、B₂为次缝洞系统的产能系数；q₁为主溶洞的产量，m³；q₂为子溶洞的产量，m³；ΔP_α是启动压力，MPa；q为产能计算量，m³；P_wf为井底流压，MPa。

在一个实施例中，通过以下操作获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型：

基于构建的基础数学描述模型和裂缝产能关系式分别求解各个位置连接点对应的主裂缝的流量和子裂缝的流量，将两者之和作为测试井的流量计算量，拟合计算构建考虑启动压力的缝洞型储层产能公式模型；

引入渗透率下降数学模型修正已构建缝洞型储层产能公式模型的产能系数，获取最终的考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

其中，所述裂缝产能关系式是将重力、粘滞力阻力、磨擦阻力合成为裂缝内的压力梯度，沿裂缝长度积分获得裂缝进出口间的压降，再加上裂缝入口处的加速度压降，获得溶洞到裂缝出口的压降，进而引入重力势概念确定的。

结合附图4对计算工况进行分析，包括以下几种情况：

1)当(P_r-P₀)-ΔP_α≤0时，次级裂缝溶洞系统(即缝洞系统2)无流量，因此，只需要计算缝洞1，

主缝洞系统(缝洞1)的流量为：

在拟合程序中仅出现主缝洞系统的产能系数数据。这种情况下缝洞系统的产能系数数据如下表2所示：

表2

2)当(P_r-P₀)-ΔP_α＞0时，连接点的压降大于缝洞2的启动压力，第2套缝洞有流动，井的总流量q等于主、次缝洞系统流量之和，即q＝q₁+q₂。

此时，用应力敏感压力修正缝洞系统的产能系数A值：

次级缝洞系统(缝洞2)的流量为：

此时，拟合数据就会增加次裂缝-溶洞系统的产能系数、启动压力以及应力敏感等关键数据，如下表3所示：

表3

该步骤中，引入启动压力的影响，能够一定程度上提升储层产能计算结果的精确度，这点根据产能曲线图版对比能够得到。下面以顺北区块储层为例进行说明。

确定缝洞型储层的研究区域(以顺北区块为例)，注采井之间的缝洞主要分为如图3所示的单缝洞系统模型和图4所示的并联缝洞系统模型(其中溶洞1和裂缝1构成主缝洞单元，溶洞2和裂缝2构成子缝洞单元)。

基于并联缝洞概念模型，确定了产能计算公式，其表达式为：

其中主缝洞系统的产能系数分别为A1、B1；次缝洞系统的产能系数分别为A2、B2，同时次缝洞系统还有启动压力项△P。

引入启动压力参数，根据所述基础数学描述模型进行求解，获取考虑启动压力的缝洞型储层产能公式，获取启动压力值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，具体的，结合矿场实际资料，引入相关参数值，围绕启动压力变化进行调整、拟合，获取启动压力值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，如图7所示。

通过图中的版图实例可以看出，1)顺北区块区域若不考虑启动压力的影响，其计算所得产能曲线是远远偏离了实际曲线；2)而考虑启动压力后，随着启动压力的增加，产能增长降低，产能增长后不能回落，越发的贴近顺北区块矿场实际的主裂缝的产能曲线，说明该区域产能曲线特征受启动压力影响，考虑启动压力能够更贴近实际，更好的指导矿场生产开发。

在此基础上，在一个实施例中，设常规的产能系数为A₀，按照下式引入渗透率下降数学模型修正产能系数：

式中，P₀为储层的初始压力，MPa；P_k为储层的应力敏感衰减压力，MPa；A、A_f为裂缝的产能系数，无因次量；d为井筒的半径，m；μ为流体黏度，mPa·s；b为流体体积系数；φ_f为孔隙度，％；L_f为裂缝长度，m；K_f为应力敏感下的渗透率，mD；K_f0为初始渗透率，mD；ΔP为裂缝压差。

实际应用中，裂缝应力敏感渗透率修正的二项式产能系数A为：

取A₀为常规的产能系数(即原产能模型中产能系数表达形式)：

则修正后应力敏感下的产能系数A简化表示为：

在此基础上，通过修正后的渗透率及产能系数表达式，仍遵循原来模型的拟合思路，采用不同的连接点压力分别计算主裂缝、子裂缝的流量，再合成为井的总流量，但在主、次缝洞系统的拟合项目中增加了应力敏感压力项(如下表4所示)，通过不断调整参数确保拟合曲线与实际点测曲线具有较高的吻合度。因此有步骤S140、结合实际工况的矿场资料，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，并基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合，最终确定考虑应力敏感的目标储层产能公式。

表4

在一个实施例中，该步骤中获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版的过程，包括：

结合实际工况的矿场资料，引入与缝洞产能相关的参数值，围绕不同的应力敏感参数进行调整实现拟合，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版；其中，引入的缝洞产能相关的参数值包括：缝洞单元的缝长比例、地层压力、压力步长以及启动压力。

具体的，基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合的过程包括：设定不同产能参数，将不同产能参数对应的曲线图版与缝长比例、地层压力、压力步长、启动压力及应力敏感一致的区域的实际产能曲线进行拟合，并根据拟合结果调整产能参数，最终确定合适的产能参数。

该步骤中，基于已获取的考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型的数学模型结合矿场实际资料，引入相关参数值，围绕应力敏感变化进行调整、拟合，构建应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，如图8所示。

结合附图中透露的信息开展分析，可以发现，若该区域不加入应力敏感的考虑，其计算所得产能曲线是远远偏离了实际曲线；而考虑应力敏感后，缝洞的产能贡献随生产压差增长而下降，产能逐步回落到实际的产能曲线上；由此可见，考虑应力敏感的产能拟合曲线更贴近实际，能够更好的指导矿场生产开发。

在此之后，进一步通过获取的曲线图版，结合矿场实际产能曲线进行了缝洞型储层的产能分析，确定该目标区域内的应力敏感对产能的影响，基于合适的产能参数确定考虑应力敏感的目标储层产能公式，进而以获取的目标储层产能公式，该方案能够考虑应力敏感对产出曲线的影响，预测复杂的缝洞型储层产出曲线特征，进行需求区域的高精确度产能预测应用及推广，为科学指导矿场的高效开发提供技术指导。

实施例二

基于上述实施例的其他方面，本发明还提供一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定系统，该系统用于执行上述任意一个或多个实施例中的方法或步骤。图9示出了本发明中考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定系统的结构示意图，如图9所示，该系统包括：

并联模型构建模块91，其用于将单缝洞物理模型作为主缝洞系统模型，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型，形成包含主缝洞系统模型和次缝洞系统模型的并联缝洞概念模型；

渗透率模型构建模块93，其用于依据应力敏感与储层渗透率之间的关联性，基于所述并联缝洞概念模型构建对应的渗透率下降数学模型；

产能描述式获取模块95，其用于引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型，并根据储层渗透率与缝洞型储层的产能之间的关联性，基于构建的渗透率下降数学模型和基础数学描述模型获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

目标产能公式确定模块97，其用于结合实际工况的矿场资料，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，并基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合，最终确定考虑应力敏感的目标储层产能公式。

在一个实施例中，并联模型构建模块91基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型的过程，包括：

以一条裂缝与一个溶洞为一个缝洞单元，次缝洞系统的子裂缝连接到主缝洞系统中主裂缝的设定位置，产能测试期间令溶洞压力保持不变，仅考虑裂缝中的流动压降，以管流形式描述裂缝内的流动。

在一个实施例中，通过渗透率模型构建模块93构建应力敏感作用下的渗透率下降数学模型如下：

式中，k_f为裂缝当前应力敏感下的渗透率，pk为裂缝应力敏感衰减压力，ΔP为裂缝的压差，k_f0为裂缝的原始渗透率。

在一个实施例中，产能描述式获取模块95引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型的过程，包括：

以子裂缝与主裂缝的连接点为节点，考虑子裂缝的启动压力描述主缝洞系统的主溶洞到连接点的压降、子缝洞系统的子溶洞到连接点的压降以及连接点到井筒的压降，构建关联缝洞系统的基础数学描述模型。

进一步地，产能描述式获取模块95通过以下操作获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型：

基于构建的基础数学描述模型和裂缝产能关系式分别求解各个位置连接点对应的主裂缝的流量和子裂缝的流量，将两者之和作为测试井的流量计算量，拟合计算构建考虑启动压力的缝洞型储层产能公式模型；

引入渗透率下降数学模型修正已构建缝洞型储层产能公式模型的产能系数，获取最终的考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

其中，所述裂缝产能关系式是将重力、粘滞力阻力、磨擦阻力合成为裂缝内的压力梯度，沿裂缝长度积分获得裂缝进出口间的压降，再加上裂缝入口处的加速度压降，获得溶洞到裂缝出口的压降，进而引入重力势概念确定的。

具体的，其构建如下基础数学描述模型：

P_x-P_wf＝(1-x)(A₁q+B₁q²)

式中，q＝q₁+q₂，P_r-P_x表示主溶洞到连接点的压降，P_r-P_x-ΔP_α表示子溶洞到连接点的压降，P_x-P_wf表示连接点到井筒的压降，P_r为溶洞到井底的压力，MPa；P_x为连接点到井筒的压力；x为连接点到井筒的距离，m；A₁、B₁为主缝洞系统的产能系数，A₂、B₂为次缝洞系统的产能系数；q₁为主溶洞的产量，m³；q₂为子溶洞的产量，m³；ΔP_α是启动压力，MPa；q为产能计算量，m³；P_wf为井底流压，MPa。

在一个实施例中，设A₀为常规的产能系数，产能描述式获取模块95按照下式引入渗透率下降数学模型修正产能系数：

式中，P₀为储层的初始压力，MPa；P_k为储层的应力敏感衰减压力，MPa；A、A_f为裂缝的产能系数，无因次量；d为井筒的半径，m；μ为流体黏度，mPa·s；b为流体体积系数；φ_f为孔隙度，％；L_f为裂缝长度，m；K_f为应力敏感下的渗透率，mD；K_f0为初始渗透率，mD；ΔP为裂缝压差。

在一个实施例中，目标产能公式确定模块97获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版的过程，包括：

结合实际工况的矿场资料，引入与缝洞产能相关的参数值，围绕不同的应力敏感参数进行调整实现拟合，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版；其中，引入的缝洞产能相关的参数值包括：缝洞单元的缝长比例、地层压力、压力步长以及启动压力。

进一步地，基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合的过程包括：

设定不同产能参数，将不同产能参数对应的曲线图版与缝长比例、地层压力、压力步长、启动压力及应力敏感一致的区域的实际产能曲线进行拟合，并根据拟合结果调整产能参数，最终确定合适的产能参数。

本发明实施例提供的考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定系统中，各个模块或单元结构可以根据矿场的实际需求独立运行或组合运行，以实现相应的技术效果。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意味着限制。

说明书中提到的“一实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、将单缝洞物理模型作为主缝洞系统模型，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型，形成包含主缝洞系统模型和次缝洞系统模型的并联缝洞概念模型；

步骤S2、依据应力敏感与储层渗透率之间的关联性，构建缝洞系统模型对应的渗透率下降数学模型；

步骤S3、引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型，并根据储层渗透率与缝洞型储层的产能之间的关联性，基于构建的渗透率下降数学模型和基础数学描述模型获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

步骤S4、结合实际工况的矿场资料，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版，并基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合，最终确定考虑应力敏感的目标储层产能公式。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，基于所述主缝洞模型扩展次缝洞系统模型的过程，包括：

以一条裂缝与一个溶洞为一个缝洞单元，次缝洞系统的子裂缝连接到主缝洞系统中主裂缝的设定位置，产能测试期间令溶洞压力保持不变，仅考虑裂缝中的流动压降，以管流形式描述裂缝内的流动。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，构建应力敏感作用下的渗透率下降数学模型如下：

式中，k_f为裂缝当前应力敏感下的渗透率，pk为裂缝应力敏感衰减压力，ΔP为裂缝的压差，k_f0为裂缝的原始渗透率。

4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，引入启动压力构建并联缝洞概念模型对应的基础数学描述模型的过程，包括：

以子裂缝与主裂缝的连接点为节点，考虑子裂缝的启动压力描述主缝洞系统的主溶洞到连接点的压降、子缝洞系统的子溶洞到连接点的压降以及连接点到井筒的压降，构建关联缝洞系统的基础数学描述模型。

5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，通过以下操作获取考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型：

基于构建的基础数学描述模型和裂缝产能关系式分别求解各个位置连接点对应的主裂缝的流量和子裂缝的流量，将两者之和作为测试井的流量计算量，拟合计算构建考虑启动压力的缝洞型储层产能公式模型；

引入渗透率下降数学模型修正已构建缝洞型储层产能公式模型的产能系数，获取最终的考虑应力敏感的缝洞型储层产能公式模型；

其中，所述裂缝产能关系式是将重力、粘滞力阻力、磨擦阻力合成为裂缝内的压力梯度，沿裂缝长度积分获得裂缝进出口间的压降，再加上裂缝入口处的加速度压降，获得溶洞到裂缝出口的压降，进而引入重力势概念确定的。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，构建如下基础数学描述模型：

P_x-P_wf＝(1-x)(A₁q+B₁q²)

式中，q＝q₁+q₂，P_r-P_x表示主溶洞到连接点的压降，P_r-P_x-ΔP_α表示子溶洞到连接点的压降，P_x-P_wf表示连接点到井筒的压降，P_r为溶洞到井底的压力，MPa；P_x为连接点到井筒的压力；x为连接点到井筒的距离，m；A₁、B₁为主缝洞系统的产能系数，A₂、B₂为次缝洞系统的产能系数；q₁为主溶洞的产量，m³；q₂为子溶洞的产量，m³；ΔP_α是启动压力，MPa；q为产能计算量，m³；P_wf为井底流压，MPa。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，设A₀为常规的产能系数按照下式引入渗透率下降数学模型修正产能系数：

式中，P₀为储层的初始压力，MPa；P_k为储层的应力敏感衰减压力，MPa；A、A_f为裂缝的产能系数，无因次量；d为井筒的半径，m；μ为流体黏度，mPa·s；b为流体体积系数；φ_f为孔隙度，％；L_f为裂缝长度，m；K_f为应力敏感下的渗透率，mD；K_f0为初始渗透率，mD；ΔP为裂缝压差。

8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版的过程，包括：

结合实际工况的矿场资料，引入与缝洞产能相关的参数值，围绕不同的应力敏感参数进行调整实现拟合，获取应力敏感值变化特征对缝洞型储层产能变化的曲线图版；其中，引入的缝洞产能相关的参数值包括：缝洞单元的缝长比例、地层压力、压力步长以及启动压力。

9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，基于矿场的实际产能曲线对获取的曲线图版进行调整拟合的过程包括：

设定不同产能参数，将不同产能参数对应的曲线图版与缝长比例、地层压力、压力步长、启动压力及应力敏感一致的区域的实际产能曲线进行拟合，并根据拟合结果调整产能参数，最终确定合适的产能参数。

10.一种考虑应力敏感的缝洞型储层产能确定系统，其特征在于，所述系统用于执行上述权利要求1～9中任意一项的方法。

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