CN114564844A - 一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，包括以下步骤：运用测井、地震、室内实验手段获取产能计算参数；根据测井资料，将储层从纵向上分为若干个小层；针对任意一小层，将穿过该小层的裂缝进行离散化处理，基于实空间源汇函数理论和压降叠加原理得到该层对裂缝的总压降；根据达西定律，得到每一个裂缝微元到水平井筒的压降；将计算公式组装，得到该小层的耦合渗流方程组，运用数值迭代法求解得该小层的产量；将所有小层的产量相加得到水平井总产量。本发明操作简便、计算工作量小，对储层纵向非均质性特征的描述符合现场实际情况，为纵向非均质气藏的产能预测提供了指导。
Description
技术领域
本发明涉及非常规天然气勘探开发技术领域，尤其涉及一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法。
背景技术
随着常规油气资源日益枯竭，页岩气、致密气等非常规天然气资源在世界能源中占据越来越重要的地位。值得注意的是，非常规气藏具有低孔低渗的特点，普通的直井开采方式难以实现对油气资源的有效动用，必须通过大型水力压裂技术在储层中形成压裂缝网，从而达到经济高效开发的效果。
由于沉积和成岩作用，非常规天然气储层在纵向上会存在较强的非均质性，不同层位的储层物性参数存在较大差异，这是非常规天然气与常规气藏的显著不同。以往的产能计算方法中，解析法得到的产能公式不能描述储层纵向上的非均质性，也不能刻画复杂的压裂缝网，造成计算结果不准确；数值模拟法虽然可以通过精细化划分网格、差异化网格赋值进行模拟计算，但实际操作复杂、工作量大、计算速度慢。因此，有必要找到一种快速计算纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，为非常规天然气储层开发提供理论与技术支撑。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，本发明的目的在于根据储层实际情况，提出一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：
S1：运用测井、地震、室内实验手段获取产能计算参数；
S2：根据步骤S1中获得的测井资料，将储层从纵向上划分为若干个小层；
S3：针对步骤S2中获得的任意一小层，将穿过该小层的裂缝进行离散化处理，利用该小层的产能计算参数，基于实空间源汇函数理论，计算出该层对每一个裂缝微元的压降，再运用压降叠加原理得到该层对裂缝的总压降；
S4：根据达西定律，得到每一个裂缝微元到水平井筒的压降；
S5：将步骤S3、S4得到的计算公式相加，得到该小层的耦合渗流方程组，运用数值迭代法求解得该小层的产量；
S6：对步骤S2中划分的储层内其它小层重复S3～S5步骤，然后将所有小层的产量相加得到水平井总产量。
进一步的，所述步骤S1～S6存在以下假设：
1)压裂水平井位于储层几何中心；
2)水力裂缝垂直于水平井并且完全贯穿储层；
3)储层内流动为单相气体流动且忽略重力的影响；
4)每小层气体流动互不干扰，并且仅通过水力裂缝流入井筒；
5)不考虑井筒压降。
进一步的，所述步骤S1中所述产能计算参数包括：
1)气藏参数
气藏长度、气藏宽度、气藏厚度、基质孔隙度、基质渗透率、气藏温度、气藏初始压力、综合压缩系数；
2)裂缝参数
裂缝长度、裂缝宽度、裂缝间距、裂缝渗透率；
3)流体参数
气体黏度、偏差因子、井底流压、标准温度、标准压力。
进一步的，所述步骤S2中将储层从纵向上划分为若干个小层，主要依据的是各个小层物性参数在测井曲线上反映的差异。
进一步的，所述步骤S3中任意裂缝微元对该层中任意一点产生的压降可以写成：
式中，pint为气藏初始压力，MPa；p(x,y,z,t)为该层任意一点的压力，MPa；
为第j条裂缝上翼第i个微元的流量，m3/s；μg为气体黏度，mPa·s；psc为标准压力，MPa；Z为偏差因子；T为气藏温度，K；Tsc为标准温度，K；Ct为综合压缩系数，1/MPa；φlayer为该层基质孔隙度；上标(a)代表上翼，(b)代表下翼，上下翼方程具有镜像性，只给出上翼方程，下翼方程推导方法一致。
其中，三个方向的基本汇函数为：
式中，xe、ye、ze为该层长度、宽度、厚度，m；xw、yw、zw为点汇坐标，m；x、y、z为该层中任意一点坐标，m；t为时间，s；Klayer为该层基质渗透率，mD。
进一步的，所述步骤S3中的运用压降叠加原理得到该层对上翼裂缝的总压降为：
式中，
为第j条裂缝上翼第i个微元压力，MPa；R(i,j)为气藏压降系数，MPa/m3；该层对下翼裂缝的总压降推导方法一致。
进一步的，所述步骤S4中的任意裂缝微元到井筒的压降为：
式中，pwf为井底流压，MPa；Kf为裂缝渗透率，mD；
为第j条裂缝上翼长度，m；wfj为第j条裂缝宽度，m；n为单翼裂缝离散微元个数。
进一步的，所述步骤S5中该层的耦合渗流方程组为：
上式展开可以写成如下形式：
p＝Aq
式中，左端为压力平方差，右端为总压降矩阵和裂缝流量的乘积：
A＝Areservoir+Afracture
式中，Areservoir代表气藏压降矩阵，Afracture代表裂缝压降矩阵，
为第j条裂缝的流量：
式中，O为零矩阵，
表示第j条裂缝的压降矩阵：
式中，
代表上翼矩阵，
代表下翼矩阵。
进一步的，所述步骤S6中水平井总产量为：
式中，qi为第i层的产量，m3；N为储层纵向划分层数。
本发明所提供的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，根据测井资料，将储层从纵向上分为若干个小层，再将裂缝进行离散化处理后，基于实空间源汇函数理论和压降叠加原理，结合达西定律得到耦合渗流方程组，再运用数值迭代法求解得到单层产量，最后相加得到水平井总产量。本发明操作简便、计算工作量小，对储层纵向非均质性特征的描述符合现场实际情况，为纵向非均质气藏的产能预测提供了指导。
有益效果：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
根据测井资料将储层从纵向上分为若干个小层的操作更加符合实际情况，并且对裂缝离散后基于实空间源汇函数理论和压降叠加原理，结合达西定律可以快速得到耦合渗流方程组，再运用数值迭代法求解得到单层产量，最后相加即可得到水平井总产量。本发明操作简便、计算工作量小，对储层纵向非均质性特征的描述符合现场实际情况，为纵向非均质气藏的产能预测提供了指导。
附图说明
图1为本发明预测一口水平井的产量与生产数据对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，具体的计算方法包括以下步骤：
S1：运用测井、地震、室内实验手段获取产能计算参数；
所述产能计算参数包括：
1)气藏参数
气藏长度、气藏宽度、气藏厚度、基质孔隙度、基质渗透率、气藏温度、气藏初始压力、综合压缩系数；
2)裂缝参数
裂缝长度、裂缝宽度、裂缝间距、裂缝渗透率；
3)流体参数
气体黏度、偏差因子、井底流压、标准温度、标准压力。
S2：根据步骤S1中获得的测井资料，将储层从纵向上划分为若干个小层，主要依据的是各个小层物性参数在测井曲线上反映的差异；
S3：针对步骤S2中获得的任意一小层，将穿过该小层的裂缝进行离散化处理，利用该小层的产能计算参数，基于实空间源汇函数理论，计算出该层对每一个裂缝微元的压降，再运用压降叠加原理得到该层对裂缝的总压降；
任意裂缝微元对该层中任意一点产生的压降可以写成：
式中，pint为气藏初始压力，MPa；p(x,y,z,t)为该层任意一点的压力，MPa；
为第j条裂缝上翼第i个微元的流量，m3/s；μg为气体黏度，mPa·s；psc为标准压力，MPa；Z为偏差因子；T为气藏温度，K；Tsc为标准温度，K；Ct为综合压缩系数，1/MPa；φlayer为该层基质孔隙度；上标(a)代表上翼，(b)代表下翼，上下翼方程具有镜像性，只给出上翼方程，下翼方程推导方法一致。
其中，三个方向的基本汇函数为：
式中，xe、ye、ze为该层长度、宽度、厚度，m；xw、yw、zw为点汇坐标，m；x、y、z为该层中任意一点坐标，m；t为时间，s；Klayer为该层基质渗透率，mD。
运用压降叠加原理得到该层对上翼裂缝的总压降为：
式中，
为第j条裂缝上翼第i个微元压力，MPa；R(i,j)为气藏压降系数，MPa/m3；该层对下翼裂缝的总压降推导方法一致。
S4：根据达西定律，得到每一个裂缝微元到水平井筒的压降；
任意裂缝微元到井筒的压降为：
式中，pwf为井底流压，MPa；Kf为裂缝渗透率，mD；
为第j条裂缝上翼长度，m；wfj为第j条裂缝宽度，m；n为单翼裂缝离散微元个数。
S5：将步骤S3、S4得到的计算公式相加，得到该小层的耦合渗流方程组，运用数值迭代法求解得该小层的产量；
该层的耦合渗流方程组为：
上式展开可以写成如下形式：
p＝Aq
式中，左端为压力平方差，右端为总压降矩阵和裂缝流量的乘积：
A＝Areservoir+Afracture
式中，Areservoir代表气藏压降矩阵，Afracture代表裂缝压降矩阵，
为第j条裂缝的流量：
式中，O为零矩阵，
表示第j条裂缝的压降矩阵：
式中，
代表上翼矩阵，
代表下翼矩阵。
S6：对步骤S2中划分的储层内其它小层重复S3～S5步骤，然后将所有小层的产量相加得到水平井总产量。
水平井总产量为：
式中，qi为第i层的产量，m3；N为储层纵向划分层数。
实施例1：
本实施例所用数据来自鄂尔多斯盆地海陆过渡相一口压裂水平井。该井垂深为2070m，利用探井获取的录井剖面图对储层进行小层划分(表1)。该储层厚度为60m(2040m～2100m)，纵向上被划分为16层。
表1储层分层情况
| 顶深/m | 底深/m | 厚度/m | 孔隙度/％ | 渗透率/mD | 储层类型 |
| 2040 | 2045.9 | 5.9 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
| 2045.9 | 2060 | 14.1 | 12.1 | 0.026 | 砂岩 |
| 2060 | 2062.5 | 2.5 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
| 2062.5 | 2066.3 | 3.8 | 0.7 | 0.005 | 灰岩 |
| 2066.3 | 2067.3 | 1 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
| 2067.3 | 2069.3 | 2 | 0.7 | 0.005 | 灰岩 |
| 2069.3 | 2071.2 | 1.9 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
| 2071.2 | 2075 | 3.8 | 0.7 | 0.005 | 灰岩 |
| 2075 | 2082.1 | 7.1 | 17.5 | 0.009 | 煤层 |
| 2082.1 | 2083 | 0.9 | 12.1 | 0.026 | 砂岩 |
| 2083 | 2085.1 | 2.1 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
| 2085.1 | 2086.9 | 1.8 | 0.7 | 0.005 | 灰岩 |
| 2086.9 | 2089 | 2.1 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
| 2089 | 2091 | 2 | 17.5 | 0.009 | 煤层 |
| 2091 | 2092 | 1 | 12.1 | 0.026 | 砂岩 |
| 2092 | 2100 | 8 | 2.6 | 0.022 | 页岩 |
计算参数如表2：
表2计算参数
| 参数 | 取值 | 参数 | 取值 |
| 气藏长度/m | 1500 | 气体黏度/mPa·s | 0.015 |
| 气藏宽度/m | 600 | 偏差因子 | 0.91 |
| 气藏温度/K | 363 | 井底流压/MPa | 10 |
| 气藏初始压力/MPa | 36 | 标准温度/K | 293.15 |
| 综合压缩系数/MPa<sup>-1</sup> | 0.024 | 标准压力/MPa | 0.101325 |
该井水平段长1000m，压裂5段，每段3簇，裂缝间距为12m，裂缝渗透率为100mD。裂缝参数如表3：
表3裂缝参数
| 裂缝编号 | 裂缝长度/m | 裂缝宽度/mm |
| 1 | 339.8 | 15.35 |
| 2 | 117.5 | 8.2 |
| 3 | 394.5 | 8.7 |
| 4 | 206.9 | 9.4 |
| 5 | 252.3 | 7.6 |
| 6 | 95.2 | 12.1 |
| 7 | 195.7 | 5.35 |
| 8 | 314.9 | 6.8 |
| 9 | 228.9 | 13.05 |
| 10 | 203.5 | 7.85 |
| 11 | 201.1 | 7.5 |
| 12 | 248.6 | 8.9 |
| 13 | 211.9 | 5.85 |
| 14 | 222.5 | 12.15 |
| 15 | 298.7 | 5.55 |
根据本发明，利用表1、表2和表3的数据，设定时间步长为5天，总时间长为450天，每条裂缝离散网格数为20格，计算出水平井日产量。图1显示了采用本发明方法计算的水平井日产量与实际产量的对比，由图1可以看出采用本发明方法计算的结果与实际数据吻合度较高，验证了本发明方法的准确性。
本发明所提供的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，根据测井资料，将储层从纵向上分为若干个小层，再将裂缝进行离散化处理后，基于实空间源汇函数理论和压降叠加原理，结合达西定律得到耦合渗流方程组，再运用数值迭代法求解得到单层产量，最后相加得到水平井总产量。本发明操作简便、计算工作量小，对储层纵向非均质性特征的描述符合现场实际情况，为纵向非均质气藏的产能预测提供了指导。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明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，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：运用测井、地震、室内实验手段获取产能计算参数；
S2：根据步骤S1中获得的测井资料，将储层从纵向上划分为若干个小层；
S3：针对步骤S2中获得的任意一小层，将穿过该小层的裂缝进行离散化处理，利用该小层的产能计算参数，基于实空间源汇函数理论，计算出该层对每一个裂缝微元的压降，再运用压降叠加原理得到该层对裂缝的总压降；
S4：根据达西定律，得到每一个裂缝微元到水平井筒的压降；
S5：将步骤S3、S4得到的计算公式相加，得到该小层的耦合渗流方程组，运用数值迭代法求解得该小层的产量；
S6：对步骤S2中划分的储层内其它小层重复S3～S5步骤，然后将所有小层的产量相加得到水平井总产量。
2.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S1～S6存在以下假设：
1)压裂水平井位于储层几何中心；
2)水力裂缝垂直于水平井并且完全贯穿储层；
3)储层内流动为单相气体流动且忽略重力的影响；
4)每小层气体流动互不干扰，并且仅通过水力裂缝流入井筒；
5)不考虑井筒压降。
3.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述产能计算参数包括：
1)气藏参数
气藏长度、气藏宽度、气藏厚度、基质孔隙度、基质渗透率、气藏温度、气藏初始压力、综合压缩系数；
2)裂缝参数
裂缝长度、裂缝宽度、裂缝间距、裂缝渗透率；
3)流体参数
气体黏度、偏差因子、井底流压、标准温度、标准压力。
4.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S2中将储层从纵向上划分为若干个小层，主要依据的是各个小层物性参数在测井曲线上反映的差异。
5.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S3中任意裂缝微元对该层中任意一点产生的压降可以写成：
式中，pint为气藏初始压力，MPa；p(x,y,z,t)为该层任意一点的压力，MPa；
为第j条裂缝上翼第i个微元的流量，m3/s；μg为气体黏度，mPa·s；psc为标准压力，MPa；Z为偏差因子；T为气藏温度，K；Tsc为标准温度，K；Ct为综合压缩系数，1/MPa；φlayer为该层基质孔隙度；上标(a)代表上翼，(b)代表下翼，上下翼方程具有镜像性，只给出上翼方程，下翼方程推导方法一致；
其中，三个方向的基本汇函数为：
式中，xe、ye、ze为该层长度、宽度、厚度，m；xw、yw、zw为点汇坐标，m；x、y、z为该层中任意一点坐标，m；t为时间，s；Klayer为该层基质渗透率，mD。
6.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S3中的运用压降叠加原理得到该层对上翼裂缝的总压降为：
式中，
为第j条裂缝上翼第i个微元压力，MPa；R(i,j)为气藏压降系数，MPa/m3；该层对下翼裂缝的总压降推导方法一致。
7.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S4中的任意裂缝微元到井筒的压降为：
式中，pwf为井底流压，MPa；Kf为裂缝渗透率，mD；
为第j条裂缝上翼长度，m；wfj为第j条裂缝宽度，m；n为单翼裂缝离散微元个数。
8.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S5中该层的耦合渗流方程组为：
上式展开可以写成如下形式：
p＝Aq
式中，左端为压力平方差，右端为总压降矩阵和裂缝流量的乘积：
A＝Areservoir+Afracture
式中，Areservoir代表气藏压降矩阵，Afracture代表裂缝压降矩阵，
为第j条裂缝的流量：
式中，O为零矩阵，
表示第j条裂缝的压降矩阵：
式中，
代表上翼矩阵，
代表下翼矩阵；
接着，运用数值迭代法对耦合渗流方程组进行求解，得到该小层的产量。
9.如权利要求1中所述的一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法，其特征在于，所述步骤S6中水平井总产量为：
式中，qi为第i层的产量，m3；N为储层纵向划分层数。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210212645.6A CN114564844A (zh) | 2022-03-06 | 2022-03-06 | 一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法 |
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| CN202210212645.6A CN114564844A (zh) | 2022-03-06 | 2022-03-06 | 一种快速预测纵向非均质气藏压裂复杂缝网水平井产能的方法 |
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| CN (1) | CN114564844A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115822562A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-03-21 | 中海石油(中国)有限公司海南分公司 | 一种考虑层内窜流的纵向非均质气藏产能评价方法 |
-
2022
- 2022-03-06 CN CN202210212645.6A patent/CN114564844A/zh active Pending
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