用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法，包括：通过试气资料建立气井二项式产能方程，通过生产数据及气井结构参数计算实际井底流压；考虑吸附气解吸及异常高压影响，分别建立针对多段压裂水平井的压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程；分别给定压裂改造区和未压裂改造区的动态储量，并结合压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程及两区之间的窜流方程、二项式产能方程调整动态储量来拟合实际井底流压，从而确定压裂水平井内外区动态储量。本发明专利技术在使用中不需要关井测试平均地层压力，并可以考虑吸附气解吸及异常高压和压裂复合区的影响，可以分别确定压裂改造区及外围未压裂改造区动态储量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于页岩气勘探开发
，具体地说，涉及一种用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法。
技术介绍
页岩气井动态储量的评价方法与常规气井差异很大，主要体现在：(1)气藏地质特征及开发技术不同。页岩气藏为自生自储气藏，渗透率特低，需要通过体积压裂改造来“人工造藏”，气井产量和可采储量受压裂限制，单井动态储量与体积压裂改造有关。(2)渗流特征不同。由于页岩气藏基质渗透率特低，气藏难以进入边界控制流阶段，而动态储量评价要求达到边界控制流阶段，否则评价的动态储量仅为压力波及范围内的动用储量。(3)吸附气解吸扩散。自由气和吸附气都影响页岩气井产能，动态储量评价需要考虑吸附气解吸影响。目前北美页岩气井主要按照放压产量递减方式生产，主要采用产量递减曲线来分析气井的最终可采储量(EUR)，主要有改进的Arps方法、幂律指数方法、扩散指数方法以及Duong方法等。通过调整这些递减曲线模型中的系数来拟合产量数据，然后预测气井产量及可采储量。递减曲线分析方法不仅要求气井在生产阶段井底流压变化不大，而且也要求在预测阶段井底流压保持不变。此外，该方法还要求气井达到边界控制流阶段，即压力波达到储层物理边界或阻流边界，否则预测的产量和最终可采储量偏高。目前国内气井一般需要有2-3年的稳产期以保证稳定市场供气，之后才按照定压产量递减方式生产，例如涪陵礁石坝页岩气田开发方案设计的气井稳产期为2年。由此可以看出，由于生产方式的差异，国内页岩气井难以在早期阶段采用递减曲线分析方法来计算气井动态储量。物质平衡法是常规气藏中用来确定气井动态储量的常用办法，该方法需要平均地层压力和累产气量GP数据。由累产气量及平均地层压力值计算值，然后在直角坐标图上绘制出一系列与GP数据点，拟合直线外推到x轴即为气井动态储量。其中，平均地层压力主要通过气井关井压力恢复试井测试解释得到。该方法应用于计算页岩气井动态储量时主要有以下问题：一是在计算气井动态储量时无法考虑页岩基质吸附气解吸扩散的影响；二是页岩基质渗透率特低，难以通过关井压力恢复不稳定试井测试来解释平均地层压力；三是无法区分压裂改造区动态储量以及外围未压裂改造区动态储量。综合国内外页岩气井动态储量计算方法来看，目前缺乏有效准确的页岩气井动态储量计算方法，无法区分压裂改造区动态储量以及未压裂改造区动态储量。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法，包括：获取页岩气藏试气资料、生产数据及气井结构参数，并通过所述试气资料建立气井二项式产能方程，通过所述生产数据及气井结构参数计算实际井底流压；考虑吸附气解吸及异常高压影响，分别建立针对多段压裂水平井的压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程；分别给定所述压裂改造区和所述未压裂改造区的动态储量，并结合所述压裂改造区和所述未压裂改造区的物质平衡方程及两区之间的窜流方程、所述二项式产能方程调整所述动态储量来拟合所述实际井底流压，从而确定压裂水平井内外区动态储量。根据本专利技术的一个实施例，建立针对多段压裂水平井的压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程的步骤进一步包括：考虑吸附气解吸和异常高压影响，建立页岩气藏物质平衡方程；根据井网间距将多段压裂水平井单井控制面积划分为压裂改造区和未压裂改造区；基于所述页岩气藏物质平衡方程分别建立所述压裂改造区和所述未压裂改造区的物质平衡方程。根据本专利技术的一个实施例，建立所述页岩气藏物质平衡方程的步骤进一步包括：基于岩石孔隙压缩系数，计算地层压力变化时由于岩石骨架压缩及流体膨胀造成的地下孔隙体积减少量；基于所述地下孔隙体积减少量和兰格缪尔等温吸附方程计算地层压力降低后的页岩气藏剩余自由气储量和剩余吸附气储量；根据物质守恒定律：原始自由气储量+原始吸附气储量＝剩余自由气储量+剩余吸附气产量+累产气量，建立所述页岩气藏物质平衡方程。根据本专利技术的一个实施例，所述页岩气藏物质平衡方程为：其中，Za＝Za(p)，当p＝pi时，p为地层压力，pi为原始地层压力，Gp为累积产量，G为动态储量，cf为岩石孔隙压缩系数，cw为地层水压缩系数，Swi为气藏原始含水饱和度，Sgi为气藏原始含气饱和度，φ为有效孔隙度，ρB为页岩密度，VL为兰格缪尔体积，PL为兰氏压力，psc为标准状态下气体压力，T为温度，Tsc为标准状态下的温度，z为压缩因子，zsc为标准状态下的压缩因子。根据本专利技术的一个实施例，所述压裂改造区的物质平衡方程为：其中，p1为压裂改造区的平均地层压力，G1为压裂改造区的动态储量，Gp1为气井累计产量，Gp2为未压裂改造区向压裂改造区的累计窜流量。根据本专利技术的一个实施例，所述未压裂改造区的物质平衡方程为：其中，p2为未压裂改造区的平均地层压力，Gp2为未压裂改造区向压裂改造区的累计窜流量，G2为未压裂改造区的动态储量。根据本专利技术的一个实施例，确定压裂水平井内外区动态储量的步骤进一步包括：给定页岩气井的压裂改造区动态储量G1、未压裂改造区动态储量G2；基于压裂改造区动态储量G1、未压裂改造区动态储量G2、压裂改造区的物质平衡方程、未压裂改造区的物质平衡方程、气井产能方程及双区之间的窜流方程，根据气井日产气量由压裂改造区物质平衡方程迭代计算压裂改造区的平均地层压力；基于所述压裂改造区的平均地层压力p1和所述二项式产能方程，由日产气量预测井底流压；拟合预测的井底流压和所述实际井底流压以确定水平井所述压裂改造区的动态储量和所述未压裂改造区的动态储量。根据本专利技术的一个实施例，迭代计算压裂改造区的平均地层压力的步骤进一步包括：将上一个时步ti-1压裂改造区平均地层压力值p10作为当前ti时步压裂改造区平均地层压力的迭代初值p1，如果ti＝0，则迭代初值为原始地层压力值；根据压裂改造区平均地层压力p1，由未压裂改造区的物质平衡方程迭代计算未压裂改造区平均地层压力p2；根据压裂改造区平均地层压力p1、未压裂改造区平均地层压力p2及区间窜流系数计算当前ti时步未压裂改造区向压裂改造区的窜流量及累计窜流量；基于压裂改造区平均地层压力值p1、原始地层压力pi、气井累计产气量Gp1、和所述累计窜流量Gp2计算当前时步压裂改造区的物质平衡方程残差：当残差的绝对值小于给定误差时，迭代收敛，迭代退出；否则以目前的平均地层压力值p1作为初值，按照牛顿法继续迭代计算新的压裂改造区的平均地层压力值直到满足误差要求为止。根据本专利技术的一个实施例，迭代计算未压裂改造区的平均地层压力的步骤进一步包括：取上一个时步ti-1未压裂改造区平均地层压力p20作为本时步ti未压裂改造区平均地层压力初值p2，如果ti＝0，则取为原始地层压力；根据当前ti时步压裂改造区和未压裂改造区当前的平均地层压力值p1和p2,计算两个区之间的窜流量q2及累计窜流量Gp2，当前时步下两个区之间的窜流量q2通过下式计算：两个区之间的总累计窜流量Gp2通过下式计算：Gp2＝Gp20+ΔGp2，其中，λ为窜流系数，ΔGp2为当前步长内两个区之间的累计窜流量，Δt为时步步长，q20为上个时步两个区之间的窜流量，Gp20为上个时步的两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法，包括：获取页岩气藏试气资料、生产数据及气井结构参数，并通过所述试气资料建立气井二项式产能方程，通过所述生产数据及气井结构参数计算实际井底流压；考虑吸附气解吸及异常高压影响，分别建立针对多段压裂水平井的压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程；分别给定所述压裂改造区和所述未压裂改造区的动态储量，并结合所述压裂改造区和所述未压裂改造区的物质平衡方程及两区之间的窜流方程、所述二项式产能方程调整所述动态储量来拟合所述实际井底流压，从而确定压裂水平井内外区动态储量。

【技术特征摘要】
1.一种用于确定页岩气多段压裂水平井内外区动态储量的方法，包括：获取页岩气藏试气资料、生产数据及气井结构参数，并通过所述试气资料建立气井二项式产能方程，通过所述生产数据及气井结构参数计算实际井底流压；考虑吸附气解吸及异常高压影响，分别建立针对多段压裂水平井的压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程；分别给定所述压裂改造区和所述未压裂改造区的动态储量，并结合所述压裂改造区和所述未压裂改造区的物质平衡方程及两区之间的窜流方程、所述二项式产能方程调整所述动态储量来拟合所述实际井底流压，从而确定压裂水平井内外区动态储量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立针对多段压裂水平井的压裂改造区和未压裂改造区的物质平衡方程的步骤进一步包括：考虑吸附气解吸和异常高压影响，建立页岩气藏物质平衡方程；根据井网间距将多段压裂水平井单井控制面积划分为压裂改造区和未压裂改造区；基于所述页岩气藏物质平衡方程分别建立所述压裂改造区和所述未压裂改造区的物质平衡方程。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，建立所述页岩气藏物质平衡方程的步骤进一步包括：基于岩石孔隙压缩系数，计算地层压力变化时由于岩石骨架压缩及流体膨胀造成的地下孔隙体积减少量；基于所述地下孔隙体积减少量和兰格缪尔等温吸附方程计算地层压力降低后的页岩气藏剩余自由气储量和剩余吸附气储量；根据物质守恒定律：原始自由气储量+原始吸附气储量＝剩余自由气储量+剩余吸附气产量+累产气量，建立所述页岩气藏物质平衡方程。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述页岩气藏物质平衡方程为：pZa=piZia(1-GpG),]]>其中，Za＝Za(p)，Za(p)=zSgi-[cf(pi-p)+cwSwi(pi-p)]+ρBφVLPL+ppsczTzscTsc,]]>当p＝pi时，p为地层压力，pi为原始地层压力，Gp为累积产量，G为动态储量，cf为岩石孔隙压缩系数，cw为地层水压缩系数，Swi为气藏原始含水饱和度，Sgi为气藏原始含气饱和度，φ为有效孔隙度，ρB为页岩密度，VL为兰格缪尔体积，PL为兰氏压力，psc为标准状态下气体压力，T为温度，Tsc为标准状态下的温度，z为压缩因子，zsc为标准状态下的压缩因子。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述压裂改造区的物质平衡方程为：p1Z1a=piZia(1-Gp1-Gp2G1),]]>其中，p1为压裂改造区的平均地层压力，G1为压裂改造区的动态储量，Gp1为气井累计产量，Gp2为未压裂改造区向压裂改造区的累计窜流量。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述未压裂改造区的物质平衡方程为：p2Z2a=piZia(1-Gp2G2),]]>其中，p2为未压裂改造区的平均地层压力，Gp2为未压裂改造区向压裂改造区的累计窜流量，G2为未压裂改造区的动态储量。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，确定压裂水平井内外区动态储量的步骤进一步包括：给定页岩气井的压裂改造区动态储量G1、未压裂改造区动态储量G2；基于压裂改造区动态储量G1、未压裂改造区动态储量G2、压裂改造区的物质平衡方程、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫红，胡小虎，刘华，郭艳东，杨小松，
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