CN115796070A - 一种致密油气藏储层流态变化特征识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密油气藏储层流态变化特征识别方法及装置，涉及油气田开发技术领域。包括：建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型；对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果；对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据；基于非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果；基于特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。本发明简化了工程应用过程，极大提高了致密油气藏流态识别的准确性和效率，对致密油气藏的渗流规律的认识和生产制度的优化有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，特别是指一种致密油气藏储层流态变化特征识别方法及装置。
背景技术
我国的致密油气藏分布范围广泛，具有储量丰富、类型多样、源储一体或紧邻、含油气条件好的优点，展现出了巨大的勘探开发潜力。然而致密油气藏具有岩性致密、存在于低孔、低渗储集层中，含气饱和度低，无初始自然产能或产能低，在开发过程中需要水力压裂进行储层改造，采用多段压裂水平井进行开采。而对于由多段压裂完井后的致密油气藏水平井来说，流体流动可能产生瞬态线性流、椭圆形流或拟径向流、双线性流、边界控制的拟稳态流动等流动特征。因此，如何建立一种基于生产动态数据分析的致密油气藏储层流态变化特征识别方法，从而对致密油气藏储层内的流态进行判断，对致密油气藏合理开发制度的制定起着至关重要的作用。
生产动态数据分析方法是一种通过分析气井产量、压力等生产数据来反演储层参数、预测气井产量变化规律，从而为生产制度优化提供参考的方法。进行生产动态数据分析过程中，也可通过对生产动态数据与数学渗流模型的特征曲线拟合的曲线斜率进行分析，从而判断出流体的流态特征。传统的流态变化特征识别方法多采用渗流实验的方法，通过观察渗流曲线是否产生线性偏离来判断流体流态是否变化。这一类渗流实验方法容易受到实验条件、实验操作、试验设备以及岩心情况的限制，具有较大的局限性。因此，建立一种基于生产动态数据分析的致密油气藏储层流态变化特征识别方法可以弥补传统方法的不足之处，对致密油气藏的开发有重要意义。
发明内容
本发明针对现有致密油气藏储层流态变化特征识别方法的局限性的问题，提出了本发明。本发明的目的在于提供一种可以快速准确地识别致密油气藏储层流态变化特征的生产动态数据分析方法。该方法通过建立致密油气藏多段压裂水平井渗流物理模型和多段压裂水平井渗流数学模型，并进行定流量下的瞬时井底压降和定流量下的瞬时井底压降导数的求解。再对致密油气藏的生产动态数据进行线性化和归一化处理，利用处理后的生产数据和渗流数学模型在定流量下的瞬时井底压降解和定流量下的瞬时井底压降导数解进行特征曲线拟合，从而根据特征曲线的斜率和形态对致密油气藏储层流态变化特征进行识别，并对不同流态持续的时间进行分析。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种致密油气藏储层流态变化特征识别方法，该方法由电子设备实现，该方法包括：
S1、建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
S2、对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果。
S3、对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据。
S4、基于非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
S5、基于特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
可选地，S1中的建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型，包括：
S11、建立致密油气藏多段压裂水平井的渗流物理模型。
S12、基于渗流物理模型，建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
可选地，非稳态渗流数学模型包括：致密油藏非稳态渗流数学模型以及致密气藏非稳态渗流数学模型。
S2中的对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果，包括：
S21、对致密油藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到致密油藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时井底压降解和瞬时井底压降导数解。
S22、通过定义拟压力的手段，对致密气藏非稳态渗流数学模型进行线性化，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型。
对线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时拟井底压降解和瞬时拟井底压降导数解。
可选地，S3中的对生产动态数据进行归一化处理，包括：
S31、获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理。
S32、获取致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的井底压力数据，通过定义拟压力的手段，对致密气藏的生产动态数据进行线性化处理。
对线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理。
可选地，S31中的获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，包括：
获取致密油藏的生产流量以及致密油藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
S32中的获取致密气藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，包括：
获取致密气藏的生产流量以及致密气藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
可选地，归一化后的生产动态数据包括：致密油藏归一化后的生产动态数据以及致密气藏归一化后的生产动态数据。
S31中的对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理，包括：
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的压力数据转化为定流量下的压力数据，定流量下的压力数据为致密油藏归一化后的生产动态数据。
S32中的对所述线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理，包括：
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对所述致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的拟压力数据转化为定流量下的拟压力数据，所述定流量下的拟压力数据为所述致密气藏归一化后的生产动态数据。
可选地，S4中的对非稳态渗流数学模型、求解结果以及归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果，包括：
基于预设约束条件，对非稳态渗流数学模型中的参数进行调整，实现致密油藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的压力解、在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，实现致密气藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的拟压力解、在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
可选地，方法还包括：
将特征曲线拟合结果中的相邻两口多段压裂水平井的封闭边界距离之和，与相邻两口多段压裂水平井的井距进行比较，判断相邻两口多段压裂水平井是否存在井间干扰。
另一方面，本发明提供了一种致密油气藏储层流态变化特征识别装置，该装置应用于实现致密油气藏储层流态变化特征识别方法，该装置包括：
数学模型建立模块，用于建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
数学模型求解模块，用于对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果。
归一化模块，用于对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据。
特征曲线拟合模块，用于基于非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
输出模块，用于基于特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
可选地，数学模型建立模块，进一步用于：
S11、建立致密油气藏多段压裂水平井的渗流物理模型。
S12、基于渗流物理模型，建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
可选地，非稳态渗流数学模型包括：致密油藏非稳态渗流数学模型以及致密气藏非稳态渗流数学模型。
数学模型求解模块，进一步用于：
S21、对致密油藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到致密油藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时井底压降解和瞬时井底压降导数解。
S22、通过定义拟压力的手段，对致密气藏非稳态渗流数学模型进行线性化，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型。
对线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时拟井底压降解和瞬时拟井底压降导数解。
可选地，归一化模块，进一步用于：
S31、获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理。
S32、获取致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的井底压力数据，通过定义拟压力的手段，对致密气藏的生产动态数据进行线性化处理。
对线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理。
可选地，归一化模块，进一步用于：
获取致密油藏的生产流量以及致密油藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
归一化模块，进一步用于：
获取致密气藏的生产流量以及致密气藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
可选地，归一化后的生产动态数据包括：致密油藏归一化后的生产动态数据以及致密气藏归一化后的生产动态数据。
归一化模块，进一步用于：
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的压力数据转化为定流量下的压力数据，定流量下的压力数据为致密油藏归一化后的生产动态数据。
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对所述致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的拟压力数据转化为定流量下的拟压力数据，所述定流量下的拟压力数据为所述致密气藏归一化后的生产动态数据。
可选地，特征曲线拟合模块，进一步用于：
基于预设约束条件，对非稳态渗流数学模型中的参数进行调整，实现致密油藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的压力解、在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，实现致密气藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的拟压力解、在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
可选地，还包括：
将特征曲线拟合结果中的相邻两口多段压裂水平井的封闭边界距离之和，与相邻两口多段压裂水平井的井距进行比较，判断相邻两口多段压裂水平井是否存在井间干扰。
一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述致密油气藏储层流态变化特征识别方法。
一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述致密油气藏储层流态变化特征识别方法。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
上述方案中，所提出的基于生产动态数据分析的致密油气藏储层流态变化特征识别方法与以往的流态识别方法有本质不同，主要体现在：传统的产量规整化和叠加时间组合等数据归一化方法仅适用于产量和流动压力平稳缓慢变化的情况。对于存在产量突然变化或者不连续变化的致密油气藏，传统归一化方法无法有效地将变流量下的压力或拟压力数据转化为定流量下的压力或拟压力数据。本发明使用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行了归一化处理，可以解决传统数据归一化方法无法有效地处理致密油气藏数据的难题，消除数据噪声影响，从而并直接将变流量下的压力或拟压力数据转化为定流量下的压力或拟压力数据，进而与渗流理论模型的内边界条件保持一致。利用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行非线性正则化处理，大大减轻了数据误差的影响，计算数值的稳定性和光滑程度表现更加优越，使得特征曲线拟合效果更好，有助于获得更精确的解释结果。
该方法在进行生产动态数据特征曲线分析时，通过调整数学模型中的储层渗透率、外边界距离、裂缝半长等参数，实现致密油气藏多段压裂水平井的生产动态数据与理论模型的定流量下的压力解的双对数特征曲线拟合。过程中以已知的压裂施工数据和储层基础数据作为条件约束，并且压力反褶积计算的归一化参数调试与渗流理论模型计算的模型参数调试在特征曲线拟合过程中相互制约，能分析出更为可靠的参数解释结果。通过特征曲线的形态对储层流体的流态以及流态的持续时间进行分析，并通过特征曲线拟合结果的外边界距离结果判断是否存在井间干扰。解决了以往通过渗流实验进行流态识别方法中易受实验条件、实验操作、试验设备以及岩心情况的限制的缺陷，可以提供一种准确的致密油气藏的储层流态变化特征识别方法。
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地介绍，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是本发明实施例提供的致密油气藏储层流态变化特征识别方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的致密油气藏多段压裂水平井三线性渗流物理模型图；
图3是本发明实施例提供的计算输出数据与理论模型解的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数双对数曲线拟合效果图；
图4是本发明实施例提供的致密油气藏储层流态变化特征识别装置框图；
图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本发明通过建立致密气藏多段压裂水平井三线性渗流物理模型和对应的渗流数学模型，对模型进行线性化并求解，再将生产动态数据线性化和归一化，从而实现生产动态数据和渗流理论模型的定流量下的井底压降和定流量下的井底压降导数双对数特征曲线拟合。通过分析双对数特征曲线的形态，对致密油气藏的储层流态变化特征进行识别。
如图1所示，本发明实施例提供了一种致密油气藏储层流态变化特征识别方法，该方法可以由电子设备实现。如图1所示的致密油气藏储层流态变化特征识别方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S1、建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
可选地，上述步骤S1可以包括如下步骤S11-S12：
S11、建立致密油气藏多段压裂水平井的渗流物理模型。
一种可行的实施方式中，充分考虑致密油气藏开发过程中油气的渗流规律，将致密油气藏在储层中复杂的流动过程简化为在主裂缝流动区域、缝间流动区域和储层基质流动区域三个相邻区域的线性流动过程，从而建立致密油气藏多段压裂水平井的三线性渗流物理模型。
S12、基于渗流物理模型，建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
可选地，非稳态渗流数学模型包括：致密油藏非稳态渗流数学模型以及致密气藏非稳态渗流数学模型。
一种可行的实施方式中，根据三线性渗流物理模型，建立致密气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型，对于致密气藏，还需要通过定义拟压力的手段对建立的非稳态渗流数学模型进行线性化。
具体地，进行线性化的拟压力定义如式(1)：
其中，m为拟压力；μ为气体的黏度，cp；Z为气体的压缩因子，无因次；P为致密气藏的压力，atm。
致密气藏三个流动区域线性化后的非稳态渗流数学模型如下：
储层流动区域，如下式(2)-(5)：
mO|t＝0＝mi (3)
裂缝间流动区域，如下式(6)-(9)：
mI|t＝0＝mi (7)
主裂缝流动区域，如下式(10)-(13)：
mF|t＝0＝mi (11)
其中，下标O、I、F分别代表基质、主裂缝间和主裂缝三个区域；下标i代表初始状态；m代表致密气藏的拟压力，atm2/cp；η为扩散系数，cm2/s；x为与水平井筒的距离，cm；xe为x方向上储层的尺寸，cm；xF为裂缝半长，cm；t为时间，s；y代表y方向上的距离，cm；K为渗透率，D；wF为水力裂缝宽度，cm；wF为两相邻主裂缝的间距，cm；h代表储层厚度，cm；Tsc为标准条件下的温度，K；Psc为标准条件下的压力，atm；qF为裂缝中的流量，cm3/s。S2、对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果。
可选地，上述步骤S2可以包括如下步骤S21-S22：
S21、对致密油藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到致密油藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时井底压降解和瞬时井底压降导数解。
S22、通过定义拟压力的手段，对致密气藏非稳态渗流数学模型进行线性化，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型。
对线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时拟井底压降解和瞬时拟井底压降导数解。
一种可行的实施方式中，具体的求解算法，可以是下式(14)：
其中，s是Laplace变换参数；αF为三线性流模型中的水力裂缝参数。上式为Laplace空间下渗流模型在定流量下的拟井底压力解，通过Stehfest数值反演，可以得到真实空间中的定流量下的拟井底压力解mu，进一步可得到真实空间中的定流量下的拟井底压力导数解m'u。
S3、对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据。
可选地，S3中的对生产动态数据进行归一化处理，包括：
S31、获取致密油藏的生产流量以及致密油藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理。
一种可行的实施方式中，进行该生产流量和压力数据的归一化时，产量规整化和叠加时间组合等传统的归一化方法不再适用。
S32、获取致密气藏的生产流量以及致密气藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据，通过定义拟压力的手段，对致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的生产动态数据进行线性化处理。对线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理。
一种可行的实施方式中，对致密油藏的误差大、变化剧烈的生产动态数据或者致密气藏线性化后的变化剧烈且误差大的生产动态数据进行归一化处理，基于Duhamel原理，将对压力导数或拟压力导数响应曲率进行最小化的非线性正则化方法加入到基于B样条的压力反褶积算法中(Liu等人，A stability-improved efficient deconvolutionalgorithm based on B-splines by appending a nonlinear regularization.JPSE,2018,164:400-416.)，使用改进反褶积算法进行归一化，消除生产动态数据误差影响，将变流量q情况下的压力数据转化为定流量下的压力数据，将变流量q情况下的拟压力数据转化为定流量下的拟压力数据，如下式(15)所示：
具体地，此压力反褶积算法的实现过程为：先利用Ilk二阶B样条函数权重和对单位流量下的压力导数或拟压力导数m'u进行重构；再利用褶积积分的数学性质，按照实际流量历史进行分段积分，快速地解析求解压力反褶积计算的敏感性矩阵。提高了反褶积的计算速度和稳定性，也使得生产动态数据更加光滑化而便于进行特征曲线拟合。
S4、基于非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
具体地，基于预设约束条件，对非稳态渗流数学模型中的参数进行调整，实现致密油藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的压力解、在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，实现致密气藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的拟压力解、在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
一种可行的实施方式中，根据归一化后的生产动态数据，以储层基础数据和压裂施工数据为约束，调整数学模型中的基质渗透率、水力裂缝半长、封闭外边界距离等参数，使压力反褶积计算的归一化参数调试与渗流理论模型计算的模型参数调试在特征曲线拟合过程中相互制约，实现致密油藏多段压裂水平井的归一化后的生产流量和井底压力数据与定流量下的渗流数学模型的压力解在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数双对数坐标中的特征曲线拟合；对于致密气藏，将致密气藏多段压裂水平井的归一化后的生产流量和井底拟压力数据与定流量下的渗流数学模型的拟压力解在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数双对数坐标中的特征曲线拟合，在拟合时压力反褶积计算的归一化参数调试与渗流理论模型计算的模型参数调试在特征曲线拟合过程中可以相互制约，有助于分析出更为可靠的参数解释结果。
其中，对于解释出的相邻两口多段压裂水平井的封闭边界距离之和与两口水平井的井距进行比较，如果解释出的外边界距离之和不大于井距，则两相邻井不存在井间干扰；如果解释的外边界距离之和大于井距，则两相邻井存在井间干扰；
S5、基于特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
一种可行的实施方式中，根据归一化后的生产流量和井底压力数据与定流量下的渗流数学模型的压力解在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数的双对数特征曲线拟合结果、归一化后的生产流量和井底拟压力数据与定流量下的渗流数学模型的拟压力解在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数的双对数特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
举例来说，北美某致密气藏实际区块的某水平井的长度为2084m，井筒半径为0.107m，压裂段数分别为30段，储层温度为110℃，储层的初始压力为60MPa，储层厚度为38m。建立该致密气井的三线性渗流物理模型如图2所示，根据该三线性渗流物理模型建立其渗流数学模型，并通过定义拟压力的手段对数学模型进行线性化求解。依据拟压力定义对生产压力数据进行拟压力计算，从而将生产动态数据线性化，再利用压力反褶积算法进行生产动态数据归一化，将变流量下的拟压力数据转化为定流量下的拟压力数据，以储层基础数据和压裂施工数据为约束，通过调整数学模型中的基质渗透率、水力裂缝半长、封闭外边界距离等参数，使压力反褶积计算的归一化参数调试与渗流理论模型计算的模型参数调试在特征曲线拟合过程中相互制约，实现致密气藏多段压裂水平井的归一化后的生产流量和井底拟压力数据与定流量下的渗流数学模型的拟压力解在关于时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数双对数坐标中的特征曲线拟合。拟合结果图如图3，特征曲线拟合结果解释出来的外边界距离为190m，对与其距离为390m的相邻井进行同样步骤的生产动态数据分析，拟合解释出的外边界距离为180m，两外边界距离相加为370m，小于井距390m，故两相邻井之间不存在井间干扰；通过对图3进行分析，可以识别出特征曲线斜率为0.5的裂缝间流动区域的线性流动段，持续时间14天，接着出现一段过渡流动阶段，之后又出现特征曲线斜率为0.5的储层基质中的线性流动段，持续时间200天左右，之后又出现过渡流动阶段，当到达7500天左右时，双对数特征曲线斜率变为1，此时为边界控制流动阶段。可以看出，裂缝间的线性流动状态最早出现且持续时间最短，后期流动到达外边界的边界控制流动阶段持续时间最长，出现的早晚与水平井井距和外边界距离，基质渗透率等因素密切相关。
本发明实施例中，所提出的基于生产动态数据分析的致密油气藏储层流态变化特征识别方法与以往的流态识别方法有本质不同，主要体现在：传统的产量规整化和叠加时间组合等数据归一化方法仅适用于产量和流动压力平稳缓慢变化的情况。对于存在产量突然变化或者不连续变化的致密油气藏，传统归一化方法无法有效地将变流量下的压力或拟压力数据转化为定流量下的压力或拟压力数据。本发明使用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行了归一化处理，可以解决传统数据归一化方法无法有效地处理致密油气藏数据的难题，消除数据噪声影响，从而并直接将变流量下的压力或拟压力数据转化为定流量下的压力或拟压力数据，进而与渗流理论模型的内边界条件保持一致。利用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行非线性正则化处理，大大减轻了数据误差的影响，计算数值的稳定性和光滑程度表现更加优越，使得特征曲线拟合效果更好，有助于获得更精确的解释结果。
该方法在进行生产动态数据特征曲线分析时，通过调整数学模型中的储层渗透率、外边界距离、裂缝半长等参数，实现致密油气藏多段压裂水平井的生产动态数据与理论模型的定流量下的压力解的双对数特征曲线拟合。过程中以已知的压裂施工数据和储层基础数据作为条件约束，并且压力反褶积计算的归一化参数调试与渗流理论模型计算的模型参数调试在特征曲线拟合过程中相互制约，能分析出更为可靠的参数解释结果。通过特征曲线的形态对储层流体的流态以及流态的持续时间进行分析，并通过特征曲线拟合结果的外边界距离结果判断是否存在井间干扰。解决了以往通过渗流实验进行流态识别方法中易受实验条件、实验操作、试验设备以及岩心情况的限制的缺陷，可以提供一种准确的致密油气藏的储层流态变化特征识别方法。
如图4所示，本发明实施例提供了一种致密油气藏储层流态变化特征识别装置400，该装置400应用于实现致密油气藏储层流态变化特征识别方法，该装置400包括：
数学模型建立模块410，用于建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
数学模型求解模块420，用于对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果。
归一化模块430，用于对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据。
特征曲线拟合模块440，用于基于非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
输出模块450，用于基于特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
可选地，数学模型建立模块410，进一步用于：
S11、建立致密油气藏多段压裂水平井的渗流物理模型。
S12、基于渗流物理模型，建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
可选地，非稳态渗流数学模型包括：致密油藏非稳态渗流数学模型以及致密气藏非稳态渗流数学模型。
数学模型求解模块420，进一步用于：
S21、对致密油藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到致密油藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时井底压降解和瞬时井底压降导数解。
S22、通过定义拟压力的手段，对致密气藏非稳态渗流数学模型进行线性化，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型。
对线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时拟井底压降解和瞬时拟井底压降导数解。
可选地，归一化模块430，进一步用于：
S31、获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理。
S32、获取致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的井底压力数据，通过定义拟压力的手段，对致密气藏的生产动态数据进行线性化处理。
对线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理。
可选地，归一化模块430，进一步用于：
获取致密油藏的生产流量以及致密油藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
归一化模块430，进一步用于：
获取致密气藏的生产流量以及致密气藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
可选地，归一化后的生产动态数据包括：致密油藏归一化后的生产动态数据以及致密气藏归一化后的生产动态数据。
归一化模块430，进一步用于：
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的压力数据转化为定流量下的压力数据，定流量下的压力数据为致密油藏归一化后的生产动态数据。
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对所述致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的拟压力数据转化为定流量下的拟压力数据，所述定流量下的拟压力数据为所述致密气藏归一化后的生产动态数据。
可选地，特征曲线拟合模块440，进一步用于：
基于预设约束条件，对非稳态渗流数学模型中的参数进行调整，实现致密油藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的压力解、在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，实现致密气藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的拟压力解、在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
可选地，还包括：
将特征曲线拟合结果中的相邻两口多段压裂水平井的封闭边界距离之和，与相邻两口多段压裂水平井的井距进行比较，判断相邻两口多段压裂水平井是否存在井间干扰。
本发明实施例中，所提出的基于生产动态数据分析的致密油气藏储层流态变化特征识别方法与以往的流态识别方法有本质不同，主要体现在：传统的产量规整化和叠加时间组合等数据归一化方法仅适用于产量和流动压力平稳缓慢变化的情况。对于存在产量突然变化或者不连续变化的致密油气藏，传统归一化方法无法有效地将变流量下的压力或拟压力数据转化为定流量下的压力或拟压力数据。本发明使用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行了归一化处理，可以解决传统数据归一化方法无法有效地处理致密油气藏数据的难题，消除数据噪声影响，从而并直接将变流量下的压力或拟压力数据转化为定流量下的压力或拟压力数据，进而与渗流理论模型的内边界条件保持一致。利用改进压力反褶积算法对生产动态数据进行非线性正则化处理，大大减轻了数据误差的影响，计算数值的稳定性和光滑程度表现更加优越，使得特征曲线拟合效果更好，有助于获得更精确的解释结果。
该方法在进行生产动态数据特征曲线分析时，通过调整数学模型中的储层渗透率、外边界距离、裂缝半长等参数，实现致密油气藏多段压裂水平井的生产动态数据与理论模型的定流量下的压力解的双对数特征曲线拟合。过程中以已知的压裂施工数据和储层基础数据作为条件约束，并且压力反褶积计算的归一化参数调试与渗流理论模型计算的模型参数调试在特征曲线拟合过程中相互制约，能分析出更为可靠的参数解释结果。通过特征曲线的形态对储层流体的流态以及流态的持续时间进行分析，并通过特征曲线拟合结果的外边界距离结果判断是否存在井间干扰。解决了以往通过渗流实验进行流态识别方法中易受实验条件、实验操作、试验设备以及岩心情况的限制的缺陷，可以提供一种准确的致密油气藏的储层流态变化特征识别方法。
图5是本发明实施例提供的一种电子设备500的结构示意图，该电子设备500可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(centralprocessing units，CPU)501和一个或一个以上的存储器502，其中，存储器502中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器501加载并执行以实现下述致密油气藏储层流态变化特征识别方法：
S1、建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
S2、对非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果。
S3、对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据。
S4、基于非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
S5、基于特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由终端中的处理器执行以完成上述致密油气藏储层流态变化特征识别方法。例如，计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种致密油气藏储层流态变化特征识别方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型；
S2、对所述非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果；
S3、对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据；
S4、基于所述非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果；
S5、基于所述特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型，包括：
S11、建立致密油气藏多段压裂水平井的渗流物理模型；
S12、基于所述渗流物理模型，建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非稳态渗流数学模型包括：致密油藏非稳态渗流数学模型以及致密气藏非稳态渗流数学模型；
所述S2中的对所述非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果，包括：
S21、对所述致密油藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到致密油藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时井底压降解和瞬时井底压降导数解；
S22、通过定义拟压力的手段，对所述致密气藏非稳态渗流数学模型进行线性化，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型；
对所述线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型进行求解，得到线性化后的致密气藏非稳态渗流数学模型在定流量下的瞬时拟井底压降解和瞬时拟井底压降导数解。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中的对生产动态数据进行归一化处理，包括：
S31、获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，对所述致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理；
S32、获取致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的井底压力数据，通过定义拟压力的手段，对所述致密气藏的生产动态数据进行线性化处理；
对所述线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S31中的获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，包括：
获取致密油藏的生产流量以及致密油藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据；
所述S32中的获取致密气藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，包括：
获取致密气藏的生产流量以及致密气藏的井底压力的误差大且变化剧烈的日常生产数据。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述归一化后的生产动态数据包括：致密油藏归一化后的生产动态数据以及致密气藏归一化后的生产动态数据；
所述S31中的对所述致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理，包括：
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对所述致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的压力数据转化为定流量下的压力数据，所述定流量下的压力数据为所述致密油藏归一化后的生产动态数据；
所述S32中的对所述线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理，包括：
基于Duhamel原理、非线性正则化方法以及基于B样条的压力反褶积算法，对所述致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理，将变流量情况下的拟压力数据转化为定流量下的拟压力数据，所述定流量下的拟压力数据为所述致密气藏归一化后的生产动态数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中的对所述非稳态渗流数学模型、求解结果以及归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果，包括：
基于预设约束条件，对所述非稳态渗流数学模型中的参数进行调整，实现致密油藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的压力解、在关于时间或拟时间的瞬时井底压降和瞬时井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，实现致密气藏归一化后的生产动态数据、与定流量下的非稳态渗流数学模型的拟压力解、在关于时间或拟时间的瞬时拟井底压降和瞬时拟井底压降导数的双对数坐标中的特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将特征曲线拟合结果中的相邻两口多段压裂水平井的封闭边界距离之和，与所述相邻两口多段压裂水平井的井距进行比较，判断所述相邻两口多段压裂水平井是否存在井间干扰。
9.一种致密油气藏储层流态变化特征识别装置，其特征在于，所述装置包括：
数学模型建立模块，用于建立致密油气藏多段压裂水平井的非稳态渗流数学模型；
数学模型求解模块，用于对所述非稳态渗流数学模型进行求解，得到求解结果；
归一化模块，用于对生产动态数据进行归一化处理，得到归一化后的生产动态数据；
特征曲线拟合模块，用于基于所述非稳态渗流数学模型求解结果对归一化后的生产动态数据进行双对数特征曲线拟合，得到特征曲线拟合结果；
输出模块，用于基于所述特征曲线拟合结果，对多段压裂水平井生产过程中储层流态变化特征及流态持续时间进行识别。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，归一化模块，进一步用于：
S31、获取致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据，对所述致密油藏的生产流量数据以及致密油藏的井底压力数据进行归一化处理；
S32、获取致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的井底压力数据，通过定义拟压力的手段，对所述致密气藏的生产动态数据进行线性化处理；
对所述线性化后的致密气藏的生产流量数据以及致密气藏的拟井底压力数据进行归一化处理。
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| GR01 | Patent grant | ||
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