一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，特別是關(guān)于一種頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁(yè)巖氣是指主體位于富含有機(jī)質(zhì)的暗黑色泥頁(yè)巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要賦 存方式的油氣聚集，頁(yè)巖既是儲(chǔ)集層，又是源巖層和封蓋層。
[0003] 頁(yè)巖氣藏是由特低滲的基質(zhì)孔隙和自然閉合的天然裂縫組成的雙重介質(zhì)氣藏，基 質(zhì)是自由氣和吸附氣的主要賦存空間。頁(yè)巖氣井自然產(chǎn)能非常低，主要通過(guò)水平井多段壓 裂體積改造形成"人造氣藏"后才有工業(yè)產(chǎn)能，此時(shí)裂縫網(wǎng)絡(luò)是滲流的主要通道，并且在開(kāi) 采過(guò)程中存在吸附氣的解吸擴(kuò)散現(xiàn)象。
[0004] 氣井產(chǎn)能測(cè)定是指評(píng)估和預(yù)測(cè)氣井的穩(wěn)產(chǎn)能力、遞減階段的遞減率以及最終的累 計(jì)產(chǎn)氣量。準(zhǔn)確地評(píng)估和預(yù)測(cè)氣井產(chǎn)能是氣井合理配產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是優(yōu)化井網(wǎng)間距、編制氣 藏開(kāi)發(fā)方案的重要依據(jù)。
[0005] 常規(guī)氣藏一般是在地質(zhì)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上通過(guò)地質(zhì)建模、數(shù)值模擬來(lái)完成。頁(yè)巖氣藏的 地質(zhì)特征和開(kāi)發(fā)方式?jīng)Q定了其產(chǎn)能測(cè)算方法要比常規(guī)氣藏復(fù)雜得多。目前國(guó)外主要通過(guò)經(jīng) 驗(yàn)關(guān)系式、產(chǎn)量遞減分析以及單井?dāng)?shù)值模擬等方法估算頁(yè)巖氣井產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)主要沿用常規(guī) 氣藏系統(tǒng)試井測(cè)試的方法估算頁(yè)巖氣井投產(chǎn)初期的無(wú)阻流量。不同于一般采用放壓方式生 產(chǎn)的國(guó)外頁(yè)巖氣井，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣井在投產(chǎn)初期要求穩(wěn)產(chǎn)以保持穩(wěn)定供氣。由于國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖 氣井生產(chǎn)方式不同，國(guó)內(nèi)無(wú)法采用國(guó)外基于大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)形成的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式來(lái)測(cè)算頁(yè) 巖氣井產(chǎn)能。產(chǎn)量遞減分析要求井底壓力變化不大、且氣井進(jìn)入遞減階段半年以上時(shí)才能 使用，而國(guó)內(nèi)氣井在投產(chǎn)初期主要是以控壓穩(wěn)產(chǎn)方式生產(chǎn)，因此產(chǎn)量遞減分析方法也無(wú)法 用于投產(chǎn)初期的氣井產(chǎn)能的測(cè)算。單井?dāng)?shù)值模擬方法要求給定很多嚴(yán)格的地質(zhì)和壓裂參 數(shù)，而這些參數(shù)值往往很難準(zhǔn)確設(shè)定，導(dǎo)致單井?dāng)?shù)值模擬方法在早期階段測(cè)算的頁(yè)巖氣井 產(chǎn)能結(jié)果誤差大。系統(tǒng)試井測(cè)試只能反映投產(chǎn)初期的氣井最大產(chǎn)氣潛力，無(wú)法直接準(zhǔn)確地 獲得氣井的穩(wěn)產(chǎn)期、產(chǎn)量遞減及最終累計(jì)產(chǎn)氣量。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有的頁(yè)巖氣藏產(chǎn)能測(cè)算方法雖然各有所長(zhǎng)，但是由于生產(chǎn)方式等客 觀(guān)因素的限制，使用時(shí)難度大，并且難以獲得有效準(zhǔn)確的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能分析結(jié)果，尤其是在 頁(yè)巖氣藏開(kāi)發(fā)的早期階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的快速準(zhǔn)確的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能測(cè)定方法。本發(fā) 明綜合考慮了吸附氣解吸擴(kuò)散現(xiàn)象，以及壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)對(duì)頁(yè)巖氣井產(chǎn)能的影 響，提出一種基于頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程以及結(jié)合氣井產(chǎn)能方程來(lái)測(cè)算頁(yè)巖氣井產(chǎn)能的方 法。
[0008] 該方法，包括以下步驟：
[0009] S10、測(cè)試、收集和設(shè)置氣藏工程參數(shù)，并建立氣井產(chǎn)能方程；
[0010] S20、考慮吸附氣解吸擴(kuò)散，分別建立氣井壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏 物質(zhì)平衡方程；
[0011] S30、根據(jù)氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算初始時(shí)刻氣井的初始產(chǎn)量；
[0012] S40、設(shè)置時(shí)步步長(zhǎng)，計(jì)算下一個(gè)時(shí)步對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并更新當(dāng)前時(shí)步；
[0013] S50、根據(jù)壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū) 的平均地層壓力；
[0014] S60、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，以及未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏 物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力；
[0015] S70、根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，計(jì)算當(dāng)前時(shí)步 下的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能；
[0016] S80、判斷當(dāng)前時(shí)間是否大于給定的最大評(píng)價(jià)天數(shù)：
[0017] 若否，將當(dāng)前時(shí)步的平均地層壓力值作為下一個(gè)時(shí)步迭代的初值，返回步驟S40 ;
[0018] 若是，輸出頁(yè)巖氣井產(chǎn)能計(jì)算結(jié)果。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述氣井產(chǎn)能方程為：
[0020]
[0021] 上式中，A為氣井產(chǎn)能方程一次項(xiàng)系數(shù)；B為氣井產(chǎn)能方程二次項(xiàng)系數(shù)；Pi為原 始地層壓力；q為氣井日產(chǎn)氣量，l〇4m3/d ;pwf為氣井在穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量q時(shí)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定井底流壓， MPa。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述步驟S20中，
[0023] 壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程為：
[0024]
[0025] 未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程為：
[0026]
[0027] 上式中，Gpl為氣井的累計(jì)產(chǎn)氣量，IO4Hi3 ;Gp2為壓裂改造區(qū)向未壓裂改造區(qū)的累計(jì) 竄流量，l〇4m3 ^為壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；G2為未壓裂改造區(qū)儲(chǔ)量；Pl為壓裂改造區(qū)的平均地層 壓力，MPa ;p2為未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力，MPa ;Pi為原始地層壓力；ΖΛΖ/和Zia分別 定義如下：
[0028]
[0029] 上式中，z為氣體狀態(tài)方程偏差因子，是氣藏壓力的函數(shù)；ps。為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa ; zs。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體狀態(tài)方程偏差因子，P B為密度，t/m3, Vl為蘭氏體積，m3/t, Pl為蘭 氏壓力，MPa，Φ為有效孔隙度，to為地層溫度，Swtl為含水飽和度。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述步驟S50進(jìn)一步地包括以下步驟：
[0031] S51、令當(dāng)前時(shí)步下的壓裂改造區(qū)平均地層壓力的初值P1為上一個(gè)時(shí)步的壓裂改 造區(qū)的平均地層壓力值Pltl;
[0032] S52、根據(jù)未壓裂改造區(qū)的頁(yè)巖氣藏物質(zhì)平衡方程，迭代計(jì)算當(dāng)前時(shí)步下、當(dāng)壓裂 改造區(qū)的平均地層壓力值為P1時(shí)對(duì)應(yīng)的未壓裂改造區(qū)的平均地層壓力P2 ;
[0033] S53、根據(jù)壓裂改造區(qū)和未壓裂改造區(qū)當(dāng)前的平均地層壓力值P1和p2計(jì)算當(dāng)前時(shí) 步下的氣井產(chǎn)氣量和兩個(gè)區(qū)之間的竄流量；
[0034] S54、根據(jù)時(shí)步步長(zhǎng)及產(chǎn)量，計(jì)算氣井的總累計(jì)產(chǎn)氣量和兩個(gè)區(qū)之間的總累計(jì)竄流 量；
[0035] S55、計(jì)算壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差；
[0036] S56、當(dāng)殘差的絕對(duì)值小于給定誤差時(shí)，退出迭代；否則繼續(xù)迭代計(jì)算新的壓裂改 造區(qū)的平均地層壓力值，并返回步驟S52。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述步驟S53中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)步下壓裂改造區(qū)的平均地層 壓力值P1，以及氣井產(chǎn)能方程，按照穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量qgs計(jì)算井底流壓平方值P2wf :如果該平方值 小于〇,則氣井按Pwli定壓生產(chǎn)；如果Pwf高于穩(wěn)產(chǎn)期末最低井底流壓PwIi，則氣井產(chǎn)氣量為 CV=Qgs，否則按照下式以最小井底流壓Ρλ生產(chǎn)來(lái)計(jì)算氣井的產(chǎn)氣量CV :
[0038]
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按照下式計(jì)算壓裂改造區(qū)物質(zhì)平衡方程殘差rsd :
[0040]
[0041] 上式中，P1為當(dāng)前時(shí)步下的壓裂改造區(qū)平均地層壓力；Pi為原始地層壓力；G pl為 氣井的累計(jì)產(chǎn)氣量，IO4Hi3 ;Gp2為壓裂改造區(qū)向未壓裂改造區(qū)的累計(jì)竄流量，IO4Hi3 A為壓裂 改造區(qū)儲(chǔ)量；Z13和Zia分別定義如下：
[0042]
[0043] 上式中，z為氣體狀態(tài)方程偏差因子，是氣藏壓力的函數(shù)；ps。為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa ; zs。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體狀態(tài)方程偏差因子，P B為密度，t/m3, Vl為蘭氏體積，m3/t, Pl為蘭 氏壓力，MPa，Φ為有效孔隙度，to為地層溫度，Swtl為含水飽和度。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述步驟S60進(jìn)一步地包括以下步驟：
[0045] S61、令當(dāng)前時(shí)步下的未壓裂改造區(qū)平均地層壓力的初值p2為上一