低渗透非均质应力敏感储层体积压裂水平井产量预测方法

日期:2019-05-16 04:56:30

低渗透非均质应力敏感储层体积压裂水平井产量预测方法
【技术领域】
[0001] 本申请属于油气田开发领域,具体地说,涉及一种低渗透非均质应力敏感储层体 积压裂水平井产量预测方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球能源工业的快速发展和能源需求的与日倶增,越来越多的低渗透油气藏 投入开发利用。特低渗透气藏具有储层渗透率极低、存在平面非均质性和启动压力梯度、应 力敏感效应等特点。压裂水平井技术是特低渗透气藏增储上产和经济有效开发的关键技术 之一,但常规压裂形成单一裂缝的改造模式不能有效地沟通储层,难以实现高效商业化开 发。针对特低渗透致密气藏开展体积压裂能够形成复杂缝网,从而显著提高储层的整体渗 透率,实现大幅度增产。在特低渗透致密气藏压裂水平井生产过程中,随着地层压力不断下 降,不同尺度气孔、溶蚀孔洞、孔隙喉道等容易发生收缩变形,引起储层渗透率的应力敏感 效应。在对特低渗透气藏压裂水平井体积压裂的产量进行预测时,必须综合考虑渗透率非 均质性、启动压力梯度、储层压力敏感和体积压裂形成缝网效应等因素的综合影响。
[0003] 目前针对水平井体积压裂的产量预测模型主要有双线性流、三线性流、五线性流 等渗流模型,上述模型均没有同时考虑特低渗透气藏非均质性、特低渗透气藏流体流动时 存在启动压力梯度和压力下降时产生储层应力敏感效应的综合影响。

【发明内容】

[0004] 有鉴于此,本申请所要解决的技术问题是现有技术没有同时考虑特低渗透气藏非 均质性、特低渗透气藏流体流动时存在启动压力梯度和压力下降时产生储层应力敏感效应 的综合影响。
[0005] 为了解决上述技术问题,本申请公开了一种低渗透非均质应力敏感储层体积压裂 水平井产量预测方法,主要包括以下步骤:
[0006] 1)收集储层、流体、水平井筒的基本参数;
[0007] 2)将非均质气藏沿所述水平井筒的长度方向划分成至少两个渗流带,所述渗流带 含有复杂体积裂缝的人工裂缝;
[0008] 3)建立每一个所述渗流带的渗流单元模拟模型;
[0009] 4)建立至少两个所述渗流单元的渗流模拟模型;
[0010] 5)耦合各个所述渗流单元的渗流的模拟模型,计算非均质气藏压裂水平井的产 量;
[0011] 6)将致密气藏体积压裂水平井的整个生产时间离散化为至少两个时间段单元,针 对每一个时间段单元,重复步骤1~5,从而实现特低渗透非均质应力敏感储层体积压裂水 平井非稳态产量的准确预测。
[0012] 进一步的,所述步骤1)中,所述储层的基本参数包括:原地应力方向、储层厚度、 储层温度、孔隙度、渗透率、基质渗透率变形因子;所述流体的基本参数包括:气体粘度、气 体临界压力、气体偏差因子、气体临界温度;所述水平井筒的基本参数包括:水平井方位、 水平井井筒长度。
[0013] 进一步的,所述步骤2)具体为:根据储层在水平井筒长度方向上渗透率的差异, 将渗透率相同的储层划分成同一个含有人工裂缝渗透带的渗流带。
[0014] 进一步的,所述渗流单元的基本流动过程包括:基质线性流、缝网高渗透带线性 流、当量井径向流和裂缝内的线性渗流;以第1个条带基质中的第1个渗流单元为例计算渗 流单元中各流动过程的阻力。
[0015] 进一步的,所述步骤3)具体包括:
[0016] a、根据关系式:
计算I区线性流的阻 力,式中:RU1]为第i渗透带中第j个渗流单元I区基质线性流阻力与缝网线性流阻力之和, MPa2/ ((m3/d) (mPa · s)) 〇
[0017] b、根据关系式:
计算II区径向流阻力; 式中:Rni.j为第i渗透带中第j个渗流单元当量井径向流阻力;单位为MPa 2/ ((m3/d) (mPa · s));
[0018] c、根据所述的I区线性流的阻力和II区径向流阻力,建立所述渗流带的渗流单元 的模拟模型。
[0019] 进一步的,所述步骤a中,所述关系式:
[0021] 根据气藏启动压力梯度下的基质线性流动阶段、高渗透缝网线性流阶段流量与拟 压力,得出公式:
[0023] 根据拟压力定义,气体流过距离d时消耗的启动压力为G1, · d,将G1, · d定义为启 动压力PB;因此可做以下转化:
[0025] 式中:Φ Ul j、Φ dl j分别为I区基质线性流外拟压力和内拟压力,Φ Buij_ Φ Bdl j为流体 流过长度为Cll j的I区基质的启动拟压差,单位为MPa V (mPa · s) Al j为I区基质的启动压 力梯度,单位为MPa/m ; μ为天然气黏度,单位为mPa · s ;z为天然气偏差因子,无因次;(Ilj 为I区基质线性流长度,单位为m ;dni]为I区缝网线性流长度,单位为m ;q u为流量,单位 为m3/d ;xf为裂缝半长,单位为m ;k ;为第I渗透带基质渗透率,单位为mD ;k ni为第I渗透 带缝网渗透率,单位为mD ;h为储层厚度,单位为m ;T为气藏温度,单位为K ;TS。为标准大气 温度,单位为K ;ps。为标准大气压,单位为MPa。
[0026] 进一步的,所述步骤b中:
[0027] 根据同一个渗流单元内,I区和II区边界位置处的压力相等,I区线性流的内压即 为II区径向流的外压,则径向流流量与压差关系式为:
[0029] 式中:Itwf ^为II区径向流内拟压力,单位为MPa V(mPa *s) ;rw为当量井半径,单 位为m ;
[0030] 所述当量直井的半径。通过当量井径模型求取,具体为:
[0031] 通过建立裂缝产量和直井产量相等的关系式从而得到当量井径与裂缝半长之间 关系式,下面分别建立求取当量直径和裂缝的产量:
[0032] 直井产量:求取定压供给边界条带气藏中一口直井A1的稳态产量,根据镜像反映 原理,将其转化为一排生产井和一排注气井的产量稳态进行求解;
[0033] 根据等值渗流阻力法,得一口井产量:
[0035] 有限导流裂缝产量:
[0037] 式中:Ψ为裂缝方向上X点处拟压力,单位为MPaV (mPa · s) ;kfl#裂缝渗透率, 单位为Dc ;wfl j为裂缝宽度,单位为cm ;
[0038] 解出裂缝内平均压力近似为裂缝内压力,流体从基质流到裂缝内满足线性流动规 律,线性流外拟压力为,求出基质线性流流量,再由质量守恒得裂缝产量:
[0040] 对比当量直井的产量式(6)与有限导流裂缝的产量式(8)得当量井半径公式:
[0042] 将式⑶代入式(5)得到渗流单元II区当量井附近等效径向流阻力为:
[0044] 进一步的,所述步骤4)具体为:
[0045] 在求得各区流动阻力之后,根据不同渗流区域间满足压力连续、流量相等的基本 原理,利用等值渗流阻力法即求得压裂水平井产能公式。
[0046] 进一步的,所述步骤5)具体为:
[0047] 流体由两边向中间流动,先分析两边渗透带裂缝产能方程再分析中间裂缝产能方 程,相邻裂缝间用等值渗流阻力法连接各阻力得到
个方程组成的线性方程组;
[0048] 计算第1渗透带中裂缝产量,公式为:
[0050] 计算第3渗透带中裂缝产量,公式为:
[0051]
[0052] 由于第2渗透带最外两个渗流单元分别与1、3渗透带相连,则其I区基质线性流 阻力为:
[0055] 假设中间分流裂缝为第2渗透带中第m条裂缝所等效的井排,该井排为左右两流 量汇合处,所以可列出N 2+l个方程:
[0056]
[0057] 式中:q2ni为左边流向分流井排的流量,单位为m 3/d吨(|11+1)为右边流向分流井排的 流量,单位为m3/d ;分流裂缝的实际流量为两者之和,单位为m3/d ;
[0058] 同理,当存在任意个非均质渗透带时,方程也可由此得出,此时第N个非均质渗透 带,同时KMN ni,的渗流方程为:
[0060] 根据拟压力定义,拟启动拟压差可采用压力平方差表示:

[0063] 同理可得地层中任意一点压力p的拟压力函数表达式:
[

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