CN116291329A - 具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法、装置及介质，方法包括如下步骤：建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型；基于有限导流裂缝井渗流数学模型，建立具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型；建立裂缝内流体无因次渗流数学模型；基于具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型、裂缝内流体无因次渗流数学模型，建立具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型；对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解，并求取其导数，在双对数坐标系中刻画压力及其导数曲线，得到试井曲线；基于试井曲线，进行具有弱补给边界的致密气藏试井模型的敏感因素分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析的方法、装置及介质，属于石油勘探开发技术领域。
背景技术
关于致密气藏压裂直井渗流模型的研究，鲜有考虑弱补给边界效应的情况。弱补给边界问题最早由水文地质学科提出，后被前人引入用于气藏渗流理论分析，主要用于建立各种补给边界表征方法来研究边水供给、断层导流和动态储量预测等问题，但未形成针对致密气藏补给边界表征的研究方法。
试井分析是非常规气田开发中的一项关键技术。部分致密气田的现场实践表明气井压裂后其压裂改造区存在外部弱补给现象，传统的试井分析模型已难以适用。为更高效地开发致密气藏，针对具有弱补给边界的致密气藏，建立一种适用的试井分析方法尤为必要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析的方法、装置及介质，该方法可对存在弱补给边界的致密气藏进行有效动态反演，以获取更真实可靠的动态参数和揭示储层流体在具有弱补给边界的致密气藏中的渗流规律。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析的方法，所述方法是基于建立具有弱补给边界的致密气藏试井模型，致密气藏试井模型包括致密气藏试井物理模型和致密气藏渗流数学模型，包括如下步骤：
基于交界面补给因子和外部流体补给区域，建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型；
基于致密气藏试井物理模型、有限导流裂缝井渗流数学模型，建立具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型；
基于致密气藏试井物理模型、考虑压裂裂缝为有限导流裂缝、考虑储层流体流入情况和裂缝内一维流动情况，并忽略裂缝系统短暂的不稳定流时间，建立裂缝内流体无因次渗流数学模型；
基于具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型、裂缝内流体无因次渗流数学模型，建立具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型；
对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解，并求取其导数，在双对数坐标系中刻画压力及其导数曲线，得到试井曲线；
基于试井曲线，对具有弱补给边界的致密气藏试井模型进行敏感因素分析。
所述的方法，优选地，具有弱补给边界的致密气藏压裂试井物理模型的假设条件如下：
1)致密气藏为圆形封闭边界的均质气藏，气层盖层和底板均封闭，初始压力各点相同；
2)压裂裂缝为有限导流且垂直贯穿整个储层，并与井筒相对称，忽略裂缝两端流动；
3)致密气藏内的流体为微可压缩流体，等温单相达西渗流，不考虑毛管力和重力影响；
4)气体粘度和压缩系数乘积为恒定值；
5)致密气藏气井定产量生产，原始储层向压裂改造区补给，流体先从储层流入裂缝，再从裂缝流入井筒。
所述的方法，优选地，对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型做出如下改进：
考虑外部流体补给区域，增加补给区质量守恒方程；
考虑内外区物性差异形成的径向复合储层，增加内外区交界面条件方程；
考虑弱补给边界，在内外区交界面条件方程中增加含内外区交界面补给因子的附加项。
所述的方法，优选地，对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解的具体过程如下：
利用Laplace变换，引入格林函数和修正贝塞尔函数，运用杜哈美方法对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解。
所述的方法，优选地，敏感因素包括：裂缝导流能力、内区半径、外区半径、交界面补给因子、内外区流度比以及裂缝半长。
所述的方法，优选地，具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型包括：内区质量守恒方程、外区质量守恒方程、内边界条件、外边界条件、初始条件以及内外区交界面条件；裂缝内流体无因次渗流数学模型包括：裂缝渗流方程、内边界条件以及外边界条件。
所述的方法，优选地，具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型包括：生产井筒、压裂裂缝、压裂改造区和流体补给区，生产井筒位于压裂裂缝内，压裂改造区环绕在压裂裂缝的外部，流体补给区环绕在压裂改造区的外部。
本发明第二方面提供一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析装置，所述装置是基于建立具有弱补给边界的致密气藏试井模型，致密气藏试井模型包括致密气藏试井物理模型和致密气藏渗流数学模型，包括：
第一处理单元，用于基于交界面补给因子和外部流体补给区域，建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型；
第二处理单元，用于基于致密气藏试井物理模型、有限导流裂缝井渗流数学模型，建立具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型；
第三处理单元，用于基于致密气藏试井物理模型、考虑压裂裂缝为有限导流裂缝、考虑储层流体流入情况和裂缝内一维流动情况，并忽略裂缝系统短暂的不稳定流时间，建立裂缝内流体无因次渗流数学模型；
第四处理单元，用于基于具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型、裂缝内流体无因次渗流数学模型，建立具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型；
第五处理单元，用于对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解，并求取其导数，在双对数坐标系中刻画压力及其导数曲线，得到试井曲线；
第六处理单元，用于基于试井曲线，对具有弱补给边界的致密气藏试井模型进行敏感因素分析。
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的步骤。
本发明第四方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的步骤。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明针对具有弱补给影响的致密气藏，引入内外区交界面补给因子和考虑外部流体补给区域，以达到定量表征弱补给程度和明确储层流体渗流规律的目的，从而建立一套具有弱补给边界的致密气藏试井分析模型。
2、本发明中的物理模型包括生产井筒、压裂裂缝、压裂改造区、流体补给区及其他标识符号，物理模型可以直观表现具有弱补给边界的致密气藏压裂裂缝、储层分布情况；数学模型包括径向复合储层无因次渗流数学模型与裂缝内流体无因次渗流数学模型，数学模型旨在定量化求解各项模型参数；模型试井曲线旨在分析具有弱补给边界的致密气藏流体渗流特征；模型敏感因素分析旨在明确具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型主控影响因素。
3、本发明旨在揭示储层流体在具有弱补给边界的致密气藏中的渗流规律和获取更加真实可靠的致密气藏生产动态参数。本发明对非常规气藏渗流理论发展、压裂评价、高效开发具有重要实际指导意义。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型示意图；
图2是本发明该实施例提供的具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型特征曲线示意图；
图3是本发明该实施例提供的具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型敏感因素分析示意图；
图4是本发明该实施例提供的具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通人员在没有做出创造性劳动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。
试井分析是非常规气田开发中的一项关键技术。部分致密气田的现场实践表明气井压裂后其压裂改造区存在外部弱补给现象，传统的压裂井试井分析模型已难以适用。本发明针对具有弱补给影响的致密气藏，引入内外区交界面补给因子和考虑外部流体补给区域，以达到定量表征弱补给程度和明确储层流体渗流规律的目的，从而建立一套具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法。
如图1所示，本发明所涉及的具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法，包括如下步骤：
(1)物理模型的构建
考虑弱补给边界的径向复合致密气藏试井物理模型如图1所示。致密气直井经过压裂改造后，原始储层为压裂改造区的流体补给区，储层压裂改造区与原始储层间因渗透率差异呈径向复合分布。为定量表征流体补给区对压裂改造区的流体弱补给程度，在两区交界面处引入交界面补给因子(β)。因此，物理模型包括压裂裂缝、压裂改造区(内区)、流体补给区(外区)及其他标识符号。从图1中可以看出，压裂改造区和流体补给区的轮廓均为圆形，且所述的流体补给区外边界为封闭不渗透边界。
根据致密气藏特性和常规气藏模型假设条件，建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型的假设条件：
1)致密气藏为圆形封闭边界的均质气藏，气层盖层和底板均封闭，初始压力各点相同；
2)压裂裂缝为有限导流且垂直贯穿整个储层，并与井筒相对称，忽略裂缝两端流动；
3)致密气藏内的流体微可压缩流体，等温单相达西渗流，不考虑毛管力和重力影响；
4)气体粘度和压缩系数乘积为恒定值；
5)致密气藏气井定产量生产，原始储层向压裂改造区补给，流体先从储层流入裂缝，再从裂缝流入井筒。
(2)数学模型建立及求解
1)储层渗流数学模型
在已有的有限导流裂缝井渗流数学模型基础上，建立考虑弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型，参见式①。
式中，rD为坐标方向距离，无因次；ψ1D和ψ2D分别代表内外区拟压力，无因次；tD为时间，无因次；ω12和M12分别为内外区储容比和流度比，无因次；qfD为裂缝流量线密度，无因次；β为内外区交界面补给因子，无因次；rwD、rfD、reD分别为井筒半径、压裂改造区半径和原始储层边界半径，无因次。
2)裂缝渗流数学模型
考虑压裂裂缝为有限导流裂缝，考虑储层流体流入情况和裂缝内一维流动情况，并忽略裂缝系统短暂的不稳定流时间，可得裂缝内流体无因次渗流数学模型，参见图2或式②。
式中，ψfD为裂缝拟压力，无因次；xD、yD为坐标方向距离，无因次；CFD为裂缝导流能力，无因次；WfD为压裂裂缝有效宽度，无因次。
3)模型求解
利用Laplace变换，引入格林函数和修正贝塞尔函数，考虑井筒储集效应和表皮效应，运用杜哈美方法求得气井井底压力解：
式中，S为井筒表皮因子，无因次；
为考虑井筒储集效应和表皮效应的井底压力Laplace空间解；CD为井筒储集系数，无因次；u为laplace变换变量，复数；/>
为laplace空间下的井底压力解。
将③式进行Laplace逆变换即可得到实空间井底压力解ψwD(tD,S,CD)。
(3)模型特征曲线分析
根据考虑弱补给边界的径向复合致密气藏压裂直井井底压力解，可得该模型的试井曲线，取基础参数如表1所示。
表1基础参数表
得到考虑弱补给边界的径向复合致密气藏压裂直井典型压降试井曲线，参见图3。
根据压力差导数曲线特征，对试井模型曲线特征进行流动阶段划分如下：
1)井筒储集效应和表皮效应阶段：该段压力差曲线和压力差导数曲线重合且斜率为1，重合段结束后表现出“驼峰”特征，“驼峰”高度取决于表皮因子CDe2S值。
2)裂缝双线性流阶段：该阶段流体从压裂改造区线性流向裂缝，再由裂缝线性流向井筒，出现双线性流动，此时压力及压力导数斜率均为1/4。
3)地层线性流阶段：该阶段裂缝内流动趋于稳定，压力变化主要由压裂改造区线性流控制，此时压力及压力导数斜率均为1/2。
4)内区径向流阶段：该阶段在压裂改造区范围内，流体达到径向流，压力导数出现水平段。
5)内外区交界面补给阶段：压力差及其导数曲线表现为拟稳态流特征，后期压力差及其导数曲线斜率均为1，交界面如同拟边界，同时导数曲线表现出“驼峰”，“驼峰”高度主要由内外区交界面补给因子β控制。
6)外区径向流阶段：在外区内，流体达到径向流，压力导数出现水平段。
7)拟稳态流阶段：压力降到达气藏封闭边界，压力差及压力差导数曲线合并上翘，表现出斜率为1的特征。
根据划分结果可知，具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型曲线有两个阶段均表现出斜率为1的拟稳态流特征，其中，第一个阶段反映内区边界，第二个阶段反映外区边界。
(4)模型敏感因素分析
为进一步分析具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型的特征，从裂缝导流能力、内区半径、外区半径、交界面补给因子以及内外区流度比等五方面因素开展了试井模型特征曲线的敏感性分析，各因素均取三个值，对比分析不同取值下的模型特征曲线差异。模型敏感因素分析结果见图4。分析结果表明，裂缝导流能力、交界面补给因子以及内外区流度比为模型特征曲线主要影响因素。
综上分析，本发明提供了一种具有弱补给边界的致密气藏试井模型，可对存在弱补给边界的致密气藏进行有效动态反演，以获取更真实可靠的动态参数和揭示储层流体在具有弱补给边界的致密气藏中的渗流规律。
本发明第二方面提供一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析装置，装置是基于建立具有弱补给边界的致密气藏试井模型，致密气藏试井模型包括致密气藏试井物理模型和致密气藏渗流数学模型，包括：
第一处理单元，用于基于交界面补给因子和外部流体补给区域，建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型；
第二处理单元，用于基于致密气藏试井物理模型、有限导流裂缝井渗流数学模型，建立具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型；
第三处理单元，用于基于致密气藏试井物理模型、考虑压裂裂缝为有限导流裂缝、考虑储层流体流入情况和裂缝内一维流动情况，并忽略裂缝系统短暂的不稳定流时间，建立裂缝内流体无因次渗流数学模型；
第四处理单元，用于基于具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型、裂缝内流体无因次渗流数学模型，建立具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型；
第五处理单元，用于对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解，并求取其导数，在双对数坐标系中刻画压力及其导数曲线，得到试井曲线；
第六处理单元，用于基于试井曲线，对具有弱补给边界的致密气藏试井模型进行敏感因素分析。
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的步骤。
本发明第四方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的步骤。
本发明是根据具体实施方式的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法，所述方法是基于建立具有弱补给边界的致密气藏试井模型，致密气藏试井模型包括致密气藏试井物理模型和致密气藏渗流数学模型，其特征在于，包括如下步骤：
基于交界面补给因子和外部流体补给区域，建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型；
基于致密气藏试井物理模型、有限导流裂缝井渗流数学模型，建立具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型；
基于致密气藏试井物理模型、考虑压裂裂缝为有限导流裂缝、考虑储层流体流入情况和裂缝内一维流动情况，并忽略裂缝系统短暂的不稳定流时间，建立裂缝内流体无因次渗流数学模型；
基于具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型、裂缝内流体无因次渗流数学模型，建立具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型；
对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解，并求取其导数，在双对数坐标系中刻画压力及其导数曲线，得到试井曲线；
基于试井曲线，对具有弱补给边界的致密气藏试井模型进行敏感因素分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有弱补给边界的致密气藏压裂试井物理模型的假设条件如下：
1)致密气藏为圆形封闭边界的均质气藏，气层盖层和底板均封闭，初始压力各点相同；
2)压裂裂缝为有限导流且垂直贯穿整个储层，并与井筒相对称，忽略裂缝两端流动；
3)致密气藏内的流体为微可压缩流体，等温单相达西渗流，不考虑毛管力和重力影响；
4)气体粘度和压缩系数乘积为恒定值；
5)致密气藏气井定产量生产，原始储层向压裂改造区补给，流体先从储层流入裂缝，再从裂缝流入井筒。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型做出如下改进：
考虑外部流体补给区域，增加补给区质量守恒方程；
考虑内外区物性差异形成的径向复合储层，增加内外区交界面条件方程；
考虑弱补给边界，在内外区交界面条件方程中增加含内外区交界面补给因子的附加项。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解的具体过程如下：
利用Laplace变换，引入格林函数和修正贝塞尔函数，运用杜哈美方法对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，敏感因素包括：裂缝导流能力、内区半径、外区半径、交界面补给因子、内外区流度比以及裂缝半长。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型包括：内区质量守恒方程、外区质量守恒方程、内边界条件、外边界条件、初始条件以及内外区交界面条件；裂缝内流体无因次渗流数学模型包括：裂缝渗流方程、内边界条件以及外边界条件。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型包括：生产井筒、压裂裂缝、压裂改造区和流体补给区，生产井筒位于压裂裂缝内，压裂改造区环绕在压裂裂缝的外部，流体补给区环绕在压裂改造区的外部。
8.一种具有弱补给边界的致密气藏试井分析装置，所述装置是基于建立具有弱补给边界的致密气藏试井模型，致密气藏试井模型包括致密气藏试井物理模型和致密气藏渗流数学模型，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于基于交界面补给因子和外部流体补给区域，建立具有弱补给边界的致密气藏试井物理模型；
第二处理单元，用于基于致密气藏试井物理模型、有限导流裂缝井渗流数学模型，建立具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型；
第三处理单元，用于基于致密气藏试井物理模型、考虑压裂裂缝为有限导流裂缝、考虑储层流体流入情况和裂缝内一维流动情况，并忽略裂缝系统短暂的不稳定流时间，建立裂缝内流体无因次渗流数学模型；
第四处理单元，用于基于具有弱补给边界的径向复合储层无因次渗流数学模型、裂缝内流体无因次渗流数学模型，建立具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型；
第五处理单元，用于对具有弱补给边界的致密气藏渗流数学模型进行求解，获得该模型下气井井底压力解，并求取其导数，在双对数坐标系中刻画压力及其导数曲线，得到试井曲线；
第六处理单元，用于基于试井曲线，对具有弱补给边界的致密气藏试井模型进行敏感因素分析。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任意一项所述具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310255038.2A CN116291329A (zh) | 2023-03-16 | 2023-03-16 | 具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法、装置及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310255038.2A CN116291329A (zh) | 2023-03-16 | 2023-03-16 | 具有弱补给边界的致密气藏试井分析方法、装置及介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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