CN114595504A - 一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,包括以下步骤:根据实测井筒参数,初步估算各级裂缝半长取值范围;将预估的裂缝半长的中值代入温度正演预测模型并计算拟合评价目标函数;当拟合评价目标函数大于预设精度时,从趾端到跟端,逐级进行反演;分别计算每条裂缝温度的反演误差函数值,如不满足误差判定要求则进行线性插值运算并重新赋值,直至满足误差判定要求;完成所有裂缝半长反演后,输出每段裂缝半长数据结果,然后将其代入温度正演预测模型,输出产出剖面解释结果。本发明通过对现场实测温度数据进行反演,可以定量解释出页岩气藏压裂水平井产出剖面裂缝流量贡献及各级裂缝半长。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,属于油气藏开发技术领域。
背景技术
国内随着页岩气藏的勘探进度加快,越来越多的页岩气藏被探明,而页岩气主要开发方式是采用水平井压裂开采技术,因此压裂效果直接影响页岩气藏的整体产能,而页岩气藏压裂水平井的压裂效果评价存在着诸多技术难点。其中页岩气藏压裂投产后的产出剖面不清、裂缝流量贡献模糊、裂缝尺寸定量困难等问题,使得难以对压裂改造效果进行评价,从而影响后期开采制度的设定以及增产、稳产措施的实施,限制了页岩气藏压裂水平井的产能发挥,制约着页岩气藏高效稳定的开发。
常规的产出剖面测量是利用流量计等测试仪器下入井底来进行测量,测量成本高、测量密度小,对测量段的井筒条件要求高,并且由于成本高昂通过常规测量手段是不可能测量出每一条裂缝的流量贡献。随着分布式光纤测温技术在油气藏开发领域的发展与应用,目前已经能通过该技术测量生产过程中页岩气藏压裂水平井的实时温度剖面,利用准确实时的温度剖面数据的测量,能够找到井段任意位置由于裂缝处流体流入引起的温度变化情况。通过建立反演模型,对流体流入和温度变化进行量化评价,就可以解释出每条裂缝的贡献情况,从而形成页岩气藏压裂水平井的产出剖面。并且目前分布式光纤技术主要是应用于识别出水位置和判断流体类型方面,在页岩气藏压裂水平井的裂缝流量贡献和产出剖面的研究中鲜有应用。
因此,建立一套页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释模型及方法,通过定量解释页岩气藏压裂水平井产出剖面和各级裂缝流量贡献,为页岩气藏压裂水平井压裂改造效果定量评价提供一种新的技术手段,为我国页岩气藏的高效开发做出贡献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,包括以下步骤:根据实测井筒参数,初步估算各级裂缝半长取值范围;将预估的裂缝半长的中值代入温度正演预测模型并计算拟合评价目标函数;当拟合评价目标函数大于预设精度时,从趾端到跟端,逐级进行反演;分别计算每条裂缝温度的反演误差函数值,如不满足误差判定要求则进行线性插值运算并重新赋值,直至满足误差判定要求;完成所有裂缝半长反演后,输出每段裂缝半长数据结果,然后将其代入温度正演预测模型,输出产出剖面解释结果。本发明通过对现场实测温度数据进行反演,可以定量解释出页岩气藏压裂水平井产出剖面裂缝流量贡献及各级裂缝半长。
为实现以上技术效果,采用如下技术方案:
一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,包括以下步骤:
步骤S2:预估裂缝半长取值,第i条裂缝的裂缝半长取值范围为[xfa,i,xfb,i],其中值为xfc,i=(xfa,i+xfb,i)/2,将代入温度正演预测模型,计算出温度剖面代入评价方程计算出拟合评价函数
步骤S4:从趾端到跟端,逐级进行反演,第i条裂缝半长解当前所在区间为[xfa,i,xfb,i],若xfb,i-xfa,i<εT则转步骤S6,不满足则分别将向量[xfc,1,xfc,2,…,xfc,i-1,xfa,i,xfc,i+1,…xfc,N]、[xfc,1,xfc,2,…,xfc,i-1,xfb,i,xfc,i+1,…xfc,N]和代入温度正演预测模型计算温度剖面 和计算出第i条裂缝处的温度分别为和
①若FεT(xfc,i)=0,则进行步骤S6;
②若FεT(xfa,i)·FεT(xfc,i)<0,则对区间[xfa,i,xfc,i]进行线性插值计算;
③若FεT(xfa,i)·FεT(xfc,i)>0,则对区间[xfc,i,xfb,i]进行线性插值计算;
步骤S6:第i条裂缝半长反演结果为xfc,i,进行第i+1条裂缝半长反演,用i+1替换i,转至步骤S4;
进一步的,所述步骤S2和步骤S7中所述评价方程如下:
进一步的,所述步骤S5中②所述线性插值计算如下:
进一步的,所述步骤S5中③所述线性插值计算如下:
进一步的,所述温度正演预测模型为一个综合的页岩气藏压裂水平井温度剖面预测模型,包括:
储层渗流模型:
储层热学模型:
裂缝渗流模型:
裂缝热学模型:
井筒流动模型:
井筒热学模型:
式中:表示储层孔隙度;μg表示气体黏度,mPa·s;Cg表示气体压缩系数,MPa-1;ψ表示气相拟压力,MPa2/(mPa·s);t表示生产时间,d;x、y、z分别表示箱型页岩气藏的水平(长、宽)方向和垂直方向;Kx、Ky、Kz分别表示x、y、z方向上的储层渗透率,mD;ρm表示储层岩石和流体的混和密度,kg/m3;Cp表示天然气的比热容,J/(kg·K);T表示储层温度,K;β表示热膨胀系数,1/K;ρg表示流体密度,kg/m3;K表示储层渗透率,mD;KT表示地层综合导热系数,J/(m·s·K);qwb表示井筒和储层之间单位体积热传导速率,J/(m3·s);表示人工裂缝孔隙度;KF表示人工裂缝渗透率,mD;ψF表示人工裂缝中拟压力,MPa2/(mPa·s);qF表示人工裂缝中流体流速,m/s;TF表示人工裂缝温度,K;pF人工裂缝压力,MPa;KTF表示人工裂缝导热系数,J/(m·s·K);ρwb表示井筒中流体密度,kg/m3;vwb表示井筒中流体流速,m/s;f表示井壁摩擦系数;rinw表示井筒内半径,m;g表示重力加速度,m/s2;θ表示水平井筒倾角,pwb表示井筒压力,MPa;v表示流体速度,m/s;γ表示井筒打开程度,无量纲;ρI表示流入流体的密度,kg/m3;表示流体流入速度,m/s;TI表示流体流入温度,K;UT表示井筒综合传热系数,J/(m2·s·K);KJT表示焦耳—汤姆逊系数,K/Mpa;
将所述的储层渗流模型、储层热学模型、裂缝渗流模型、裂缝热学模型、井筒流动模型和井筒热学模型耦合就构成了所述的温度正演预测模型,用以在实测温度剖面数据反演迭代过程中模拟页岩气藏压裂水平井温度剖面。
进一步的,所述步骤S8中产出剖面解释为页岩气藏压裂水平井产出剖面、各级裂缝流量贡献及裂缝半长。
进一步的,所述步骤S1中储层及井筒参数为水平井温度、温度变化井筒参数。
所述页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法应用于页岩气藏压裂水平井的产出剖面解释领域。
本发明的有益效果为:
本发明提出一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,具有如下有益效果:
1、通过对实测的温度剖面数据进行反演,可以定量解释出页岩气藏压裂水平井产出剖面和各级裂缝流量贡献;
2、本发明提供了用于定量解释页岩气藏压裂水平井产出剖面的反演解释模型和方法,可以帮助本领域技术人员定量解释页岩气藏压裂水平井的产出剖面、各级裂缝流量贡献及裂缝半长等,从而实现页岩气藏水平井压裂改造效果定量评价,为我国页岩气藏的高效开发做出贡献。
附图说明
图1为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释流程示意图;
图2为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井实测温度剖面示意图;
图3为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井各级裂缝位置处温度降示意图;
图4为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井各级裂缝半长初始值示意图;
图5为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井温度剖面反演拟合示意图;
图6为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井裂缝半长反演解释结果示意图;
图7为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井各级裂缝流量贡献反演解释结果示意图;
图8为本发明实施例中页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述:
显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明的一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,以页岩气藏压裂水平井作为目标压裂水平井、以裂缝半长分布作为反演目标参数为例阐述采用所述的方法进行页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释的具体步骤;
(1)根据图2页岩气藏压裂水平井实测温度剖面示意图,通过页岩气藏压裂水平井实测温度剖面识别和定位有效裂缝,再通过温度剖面在各级裂缝位置处温度降(如图3所示),对各级裂缝半长初始值进行估算(如图4所示),确定取值范围的最小向量中值向量以及最大值向量并确定误差精度εT;
(2)根据估算的裂缝半长初始值,则第i条裂缝的裂缝半长取值范围为[xfa,i,xfb,i],其中值为xfc,i=(xfa,i+xfb,i)/2,将代入温度正演预测模型,计算出温度剖面代入评价方程计算出拟合评价函数
(4)从趾端到跟端,逐级进行反演,第i条裂缝半长解当前所在区间为[xfa,i,xfb,i],若xfb,i-xfa,i<εT则转步骤(6),不满足则分别将向量[xfc,1,xfc,2,…,xfc,i-1,xfa,i,xfc,i+1,…xfc,N]、[xfc,1,xfc,2,…,xfc,i-1,xfb,i,xfc,i+1,…xfc,N]和代入温度正演预测模型计算温度剖面 和计算出第i条裂缝处的温度分别为和
①若FεT(xfc,i)=0,则进行步骤S6;
②若FεT(xfa,i)·FεT(xfc,i)<0,则对区间[xfa,i,xfc,i]进行线性插值计算;
③若FεT(xfa,i)·FεT(xfc,i)>0,则对区间[xfc,i,xfb,i]进行线性插值计算;
其中②所述线性插值计算如下:
其中③所述线性插值计算如下:
(6)第i条裂缝半长反演结果为xfc,i,进行第i+1条裂缝半长反演,用i+1替换i,转至步骤(4);
(7)重复步骤(4)至步骤(6),直至完成所有裂缝半长反演,当前反演结果为将代入温度正演预测模型,然后通过评价方程计算拟合评价函数如满足则转步骤(8),否则重新赋值各级裂缝半长初值,然后转步骤(1);
(8)反演结束,表明根据当前裂缝半长反演结果模拟的井筒温度剖面与实测井筒温度剖面实现拟合(如图5所示),输出裂缝半长反演结果为(如图6所示),然后将代入温度正演预测模型,即可获得目标页岩气藏压裂水平井的各级裂缝流量贡献反演解释结果(如图7所示)和产出剖面反演解释结果(如图8所示)。
所述的温度正演预测模型为一个综合的页岩气藏压裂水平井温度剖面预测模型,包括:
储层渗流模型:
储层热学模型:
裂缝渗流模型:
裂缝热学模型:
井筒流动模型:
井筒热学模型:
式中:式中表示储层孔隙度;μg表示气体黏度,mPa·s;Cg表示气体压缩系数,MPa-1;ψ表示气相拟压力,MPa2/(mPa·s);t表示生产时间,d;x、y、z分别表示箱型页岩气藏的水平(长、宽)方向和垂直方向;Kx、Ky、Kz分别表示x、y、z方向上的储层渗透率,mD;ρm表示储层岩石和流体的混和密度,kg/m3;Cp表示天然气的比热容,J/(kg·K);T表示储层温度,K;β表示热膨胀系数,1/K;ρg表示流体密度,kg/m3;K表示储层渗透率,mD;KT表示地层综合导热系数,J/(m·s·K);qwb表示井筒和储层之间单位体积热传导速率,J/(m3·s);表示人工裂缝孔隙度;KF表示人工裂缝渗透率,mD;ψF表示人工裂缝中拟压力,MPa2/(mPa·s);qF表示人工裂缝中流体流速,m/s;TF表示人工裂缝温度,K;pF人工裂缝压力,MPa;KTF表示人工裂缝导热系数,J/(m·s·K);ρwb表示井筒中流体密度,kg/m3;vwb表示井筒中流体流速,m/s;f表示井壁摩擦系数;rinw表示井筒内半径,m;g表示重力加速度,m/s2;θ表示水平井筒倾角,°;pwb表示井筒压力,MPa;v表示流体速度,m/s;γ表示井筒打开程度,无量纲;ρI表示流入流体的密度,kg/m3;表示流体流入速度,m/s;TI表示流体流入温度,K;UT表示井筒综合传热系数,J/(m2·s·K);KJT表示焦耳—汤姆逊系数,K/MPa。
将所述的储层渗流模型、储层热学模型、裂缝渗流模型、裂缝热学模型、井筒流动模型和井筒热学模型耦合就构成了所述的温度正演预测模型,用以在实测温度剖面数据反演迭代过程中模拟页岩气藏压裂水平井温度剖面。
所述的温度正演预测模型可以但不限于预测页岩气藏压裂水平井温度剖面、压力剖面、产出剖面和各级裂缝流量贡献。
本发明公开了一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,包括以下步骤:根据实测井筒参数,初步估算各级裂缝半长取值范围;将预估的裂缝半长的中值代入温度正演预测模型并计算拟合评价目标函数;当拟合评价目标函数大于预设精度时,从趾端到跟端,逐级进行反演;分别计算每条裂缝温度的反演误差函数值,如不满足误差判定要求则进行线性插值运算并重新赋值,直至满足误差判定要求;完成所有裂缝半长反演后,输出每段裂缝半长数据结果,然后将其代入温度正演预测模型,输出产出剖面解释结果。本发明通过对现场实测温度数据进行反演,可以定量解释出页岩气藏压裂水平井产出剖面裂缝流量贡献及各级裂缝半长。
至此,本领域技术人员认识到,虽然本文已详尽展示和描述了本发明的实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导符合本发明原理的许多其他变形或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变形或修改。
Claims (8)
1.一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,其特征在于,所述评价方法包括以下步骤:
步骤S2:预估裂缝半长取值,第i条裂缝的裂缝半长取值范围为[xfa,i,xfb,i],其中值为xfc,i=(xfa,i+xfb,i)/2,将代入温度正演预测模型,计算出温度剖面代入评价方程计算出拟合评价函数
步骤S4:从趾端到跟端,逐级进行反演,第i条裂缝半长解当前所在区间为[xfa,i,xfb,i],若xfb,i-xfa,i<εT则转步骤S6,不满足则分别将向量[xfc,1,xfc,2,…,xfc,i-1,xfa,i,xfc,i+1,…xfc,N]、[xfc,1,xfc,2,…,xfc,i-1,xfb,i,xfc,i+1,…xfc,N]和代入温度正演预测模型计算温度剖面 和计算出第i条裂缝处的温度分别为和
①若FεT(xfc,i)=0,则进行步骤S6;
②若FεT(xfa,i)·FεT(xfc,i)<0,则对区间[xfa,i,xfc,i]进行线性插值计算;
③若FεT(xfa,i)·FεT(xfc,i)>0,则对区间[xfc,i,xfb,i]进行线性插值计算;
步骤S6:第i条裂缝半长反演结果为xfc,i,进行第i+1条裂缝半长反演,用i+1替换i,转至步骤S4;
5.如权利要求1所述的一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,其特征在于,所述温度正演预测模型为一个综合的页岩气藏压裂水平井温度剖面预测模型,包括:
储层渗流模型:
储层热学模型:
裂缝渗流模型:
裂缝热学模型:
井筒流动模型:
井筒热学模型:
式中:表示储层孔隙度;μg表示气体黏度,mPa·s;Cg表示气体压缩系数,MPa-1;ψ表示气相拟压力,MPa2/(mPa·s);t表示生产时间,d;x、y、z分别表示箱型页岩气藏的水平(长、宽)方向和垂直方向;Kx、Ky、Kz分别表示x、y、z方向上的储层渗透率,mD;ρm表示储层岩石和流体的混和密度,kg/m3;Cp表示天然气的比热容,J/(kg·K);T表示储层温度,K;β表示热膨胀系数,1/K;ρg表示流体密度,kg/m3;K表示储层渗透率,mD;KT表示地层综合导热系数,J/(m·s·K);qwb表示井筒和储层之间单位体积热传导速率,J/(m3·s);表示人工裂缝孔隙度;KF表示人工裂缝渗透率,mD;ψF表示人工裂缝中拟压力,MPa2/(mPa·s);qF表示人工裂缝中流体流速,m/s;TF表示人工裂缝温度,K;pF人工裂缝压力,MPa;KTF表示人工裂缝导热系数,J/(m·s·K);ρwb表示井筒中流体密度,kg/m3;vwb表示井筒中流体流速,m/s;f表示井壁摩擦系数;rinw表示井筒内半径,m;g表示重力加速度,m/s2;θ表示水平井筒倾角,°;pwb表示井筒压力,MPa;v表示流体速度,m/s;γ表示井筒打开程度,无量纲;ρI表示流入流体的密度,kg/m3;表示流体流入速度,m/s;TI表示流体流入温度,K;UT表示井筒综合传热系数,J/(m2·s·K);KJT表示焦耳—汤姆逊系数,K/Mpa;
将所述的储层渗流模型、储层热学模型、裂缝渗流模型、裂缝热学模型、井筒流动模型和井筒热学模型耦合就构成了所述的温度正演预测模型,用以在实测温度剖面数据反演迭代过程中模拟页岩气藏压裂水平井温度剖面。
6.如权利要求1所述的一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,其特征在于,所述步骤S8中产出剖面解释为页岩气藏压裂水平井产出剖面、各级裂缝流量贡献及裂缝半长。
7.如权利要求1所述的一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,其特征在于,所述步骤S1中储层及井筒参数为水平井温度、温度变化井筒参数。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的一种页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法,其特征在于,所述页岩气藏压裂水平井产出剖面反演解释方法应用于页岩气藏压裂水平井的产出剖面解释领域。
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