页岩气储层人工裂缝参数优选方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种页岩气储层人工裂缝参数优选方法及系统，包括：建立页岩气储层压后缝网模型；确定基质和裂缝内的流动变形耦合方程；建立页岩气水平井压后产能模型；计算压后产能模型的页岩气产能，以产能最大化为原则优选人工裂缝参数。本发明专利技术提供一种考虑多孔介质变形和流动耦合的页岩气储层压裂改造后产能计算方法，以产能最大化为原则可获得最优的页岩气储层人工裂缝参数组合。

【技术实现步骤摘要】
页岩气储层人工裂缝参数优选方法及系统
本专利技术属于油气田开发领域，更具体地，涉及一种页岩气储层人工裂缝参数优选方法及系统。
技术介绍
页岩气储层一般需要采用水平井和大规模水力压裂技术才能形成商业开采的产能，压裂后人工裂缝与储层内天然裂缝交错分布形成了网状的裂缝系统。以产能最大化来优选人工裂缝参数是压裂设计中常用的方法，而准确描述裂缝性储层内复杂流动对裂缝参数设计至关重要。目前常用的裂缝性储层数值模拟模型分为两大类：连续性介质模型和离散裂缝模型，其中连续性介质模型包括双孔单渗、双孔双渗、多重介质模型和等效介质模型等。连续性介质模型在裂缝性储层中得到了广泛应用，但仅适用于裂缝均匀分布且非常发育的储层，对于局部裂缝发育一般的地层该模型会产生较大误差。Noorishad和Mehra提出一种同时考虑流体在基岩和裂缝内流动的离散裂缝基岩模型(DiscreteFractureModel)，由于裂缝形态的复杂性，划分网格时需采用非结构化网格与网格加密技术，因此该模型适用于裂缝非均匀分布且裂缝密度不大的储层。随着孔隙压力下降储层有效应力增加，造成储层岩石基质孔渗和裂缝渗透率下降，最后又会影响孔隙压力的变化，因此如何描述基质孔渗和裂缝渗透率变化是实现准确计算页岩气储层产能的关键。在页岩气数值模拟中为简便起见，通常将基质孔渗和裂缝渗透率的变化转化为孔隙压力或时间的函数表，然后将该显式函数关系导入数值模型中进行产能计算。这种方法在单轴应变和常应力假设下是可行的，但无法描述实际储层条件下流固耦合效应对生产的影响。综上所述，现有技术对页岩气压后产能的计算主要是基于简化的解析解或者双孔双渗数值模型，针对离散人工裂缝对压力和产量影响的研究较少，因而人工裂缝参数优化也缺少工具。在页岩气流固耦合研究方面，针对页岩基质和裂缝的应力敏感性常采用理论建模或等效为压力敏感性的处理方法，该方法不能真实反映页岩气生产过程中的流固耦合过程。因此有必要提供一种页岩气储层人工裂缝参数优选方法。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种考虑多孔介质变形和流动耦合的页岩气储层压裂改造后产能计算方法，以产能最大化为原则获得最优的页岩气储层人工裂缝参数组合。根据本专利技术的一方面，提出了一种页岩气储层人工裂缝参数优选方法，所述方法可以包括：建立页岩气储层压后缝网模型；确定基质和裂缝内的流动变形耦合方程；建立页岩气水平井压后产能模型；计算所述压后产能模型的页岩气产能，以产能最大化为原则优选人工裂缝参数。优选地，所述压后缝网模型包括储层边界、水平井筒、人工主裂缝和次生裂缝。优选地，所述基质和裂缝内的流动变形耦合方程包括：页岩基质内气体渗流方程、页岩孔隙介质变形方程和裂缝内流体流动连续性方程。优选地，所述页岩基质内气体渗流方程表示为：其中，αB为Biot系数；p为孔隙压力；μ为流体粘度；Z为气体压缩因子；m(p)为拟压力；εv为体积应变；M为Biot模量，Kg和Ks分别代表气体和固体颗粒的体积模量；VL和PL分别代表朗格缪尔体积和朗格缪尔压力；ρr代表页岩密度；t为时间；Bg是地层体积系数；Qp为源汇项；ka表示考虑页岩气滑脱和过渡流动的表观渗透率；Mg为气体分子量；T为气体温度；R为气体摩尔常数。优选地，所述页岩孔隙介质变形方程表示为：其中，u为位移场；G为剪切模量；ν为泊松比；αB为Biot系数；对于平面问题[m]＝[1,1,0]，对于三维问题[m]＝[1,1,1,0,0,0]；m(p)为拟压力；f为体积力；μ为流体粘度；Z为气体压缩因子。优选地，所述裂缝内流体流动连续性方程表示为：其中，Sf为裂缝存储系数；w为裂缝宽度；v为流体沿裂缝边界运动速度；为沿裂缝面切向的散度；p为孔隙压力；ρg为为流体密度；t为时间。优选地，计算所述压后产能模型的页岩气产能包括：1)基于所述压后缝网模型的边界及初始条件、所述基质和裂缝内的流动变形耦合方程，在进行时间增量计算之前获得初始位移场；2)基于初始压力场，计算每一个循环迭代步上的位移场和压力场，根据所述位移场，获得孔隙介质的孔渗参数和裂缝渗透率；3)对比循环迭代之前和之后的压力差，如果不满足误差限，则重复步骤2)-3)，否则，输出单元节点压力和高斯点应力，计算所述页岩气产能；4)判断计算总时间是否到达预定的总时间，如果已达到预定的总时间，则直接结束计算，否则，继续进入下一个时间增量进行计算，重复步骤2)-4)。优选地，所述人工裂缝参数包括：裂缝簇间距、级间距、半长、主裂缝导流能力和次生裂缝导流能力。根据本专利技术的另一方面，提出了一种页岩气储层人工裂缝参数优选系统所述系统包括：存储器，其上存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器执行所述存储器上的计算机可执行指令时执行以下步骤：建立页岩气储层压后缝网模型；确定基质和裂缝内的流动变形耦合方程；建立页岩气水平井压后产能模型；计算所述压后产能模型的页岩气产能，以产能最大化为原则优选人工裂缝参数。优选地，所述基质和裂缝内的流动变形耦合方程包括：页岩基质内气体渗流方程、页岩孔隙介质变形方程和裂缝内流体流动连续性方程。本专利技术的有益效果在于：提供了一种考虑多孔介质变形和流动耦合的页岩气储层压裂改造后产能计算方法，应用本方法能够模拟在动态生产环境下人工裂缝参数对页岩气产能的影响规律，根据产能最大化原则可得到最优的人工裂缝参数组合。本专利技术为创新页岩气产能计算的方法、完善裂缝参数优选的基础理论、指导水力压裂的优化设计都具有一定的理论和实用价值。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的页岩气储层人工裂缝参数优选方法的步骤的流程图。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的压后缝网模型的示意性结构图。图3示出了根据本专利技术的一个实施例的不同强度页岩中裂缝归一化导流能力回归曲线。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的页岩裂缝长期导流能力实验数据及回归曲线。图5示出了根据本专利技术的一个实施例的累积产量随主裂缝半长变化曲线。图6示出了根据本专利技术的一个实施例的累积产量随裂缝级间距变化曲线。图7示出了根据本专利技术的一个实施例的累积产量随裂缝簇间距变化曲线。图8示出了根据本专利技术的一个实施例的累积产量随主裂缝初始导流能力变化曲线。图9示出了根据本专利技术的一个实施例的累积产量随次生裂缝初始导流能力变化曲线。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例1在该实施例中，根据本专利技术的页岩气储层人工裂缝参数优选方法可以包括：建立页岩气储层压后缝网模型；确定基质和裂缝内的流动变形耦合方程；建立页岩气水平井压后产能模型；计算压后产能模型的页岩气产能，以产能最大化为原则优选人工裂缝参数。本实施例通过提供一种考虑多孔介质变形和流动耦合的页岩气储层压裂改造后产能计算方法，以产能最大化为原则获得最优的页岩气储层人工裂缝参数。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其特征在于，该方法包括：建立页岩气储层压后缝网模型；确定基质和裂缝内的流动变形耦合方程；建立页岩气水平井压后产能模型；计算所述压后产能模型的页岩气产能，以产能最大化为原则优选人工裂缝参数。

【技术特征摘要】
1.一种页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其特征在于，该方法包括：建立页岩气储层压后缝网模型；确定基质和裂缝内的流动变形耦合方程；建立页岩气水平井压后产能模型；计算所述压后产能模型的页岩气产能，以产能最大化为原则优选人工裂缝参数。2.根据权利要求1所述的页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其中，所述压后缝网模型包括储层边界、水平井筒、人工主裂缝和次生裂缝。3.根据权利要求1所述的页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其中，所述基质和裂缝内的流动变形耦合方程包括：页岩基质内气体渗流方程、页岩孔隙介质变形方程和裂缝内流体流动连续性方程。4.根据权利要求3所述的页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其中，所述页岩基质内气体渗流方程表示为：其中，αB为Biot系数；p为孔隙压力；μ为流体粘度；Z为气体压缩因子；m(p)为拟压力；εv为体积应变；M为Biot模量，Kg和Ks分别代表气体和固体颗粒的体积模量；VL和PL分别代表朗格缪尔体积和朗格缪尔压力；ρr代表页岩密度；t为时间；Bg是地层体积系数；Qp为源汇项；ka表示考虑页岩气滑脱和过渡流动的表观渗透率；Mg为气体分子量；T为气体温度；R为气体摩尔常数。5.根据权利要求3所述的页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其中，所述页岩孔隙介质变形方程表示为：其中，u为位移场；G为剪切模量；ν为泊松比；αB为Biot系数；对于平面问题[m]＝[1,1,0]，对于三维问题[m]＝[1,1,1,0,0,0]；m(p)为拟压力；f为体积力；μ为流体粘度；Z为气体压缩因子。6.根据权利要求3所述的页岩气储层人工裂缝参数优选方法，其中，所述裂缝内流体流动连续性方程表...

【专利技术属性】
技术研发人员：范鑫，苏建政，张汝生，刘长印，黄志文，李凤霞，孙志宇，贺甲元，李萍，林鑫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11