考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法技术

本发明专利技术提供一种考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，该方法包括：步骤1：建立考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程；步骤2：建立考虑压敏效应的气体渗流运动方程；步骤3：建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程；步骤4：流体在气藏中的渗流用步骤3建立的渗流方程来描述，建立直井稳态产能方程；步骤5，根据形成的无限导流垂直裂缝，气体在地层中的渗流用步骤1中建立的渗流方程来描述，建立压裂直井稳态产能方程。该考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法能够较为便捷的确定致密气藏开发过程中气井理论产能，能够指导气井配产，能够定量的确定启动压力梯度和压敏效应对产能的影响，对研究致密低渗透气藏意义重大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田开发
，特别是涉及到一种考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法。
技术介绍
致密气是一种清洁能源，致密低渗透气藏是渗透率小于0.1×10-3μm2(裂缝渗透率除外)的气藏。胜利油田深层致密砂砾岩气藏，物性差，属于超低孔、低渗储层，自然产能低。加快对致密低渗透气藏的开发，不仅能大大降低我国能源的对外依赖度，同时也推动了我国能源结构的调整。致密低渗透气藏气体渗流机理较为复杂，传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性，流体渗流不仅需要克服启动压力梯度，同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。为此我们专利技术了一种新的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种针对低渗致密气藏考虑启动压力梯度和压敏效应的，考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，该考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法包括：步骤1：建立考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程；步骤2：建立考虑压敏效应的气体渗流运动方程；步骤3：联立步骤1和步骤2的结果建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程；步骤4：流体在气藏中的渗流用步骤3建立的渗流方程来描述，建立直井稳态产能方程；步骤5，根据形成的无限导流垂直裂缝，气体在地层中的渗流用步骤1中建立的渗流方程来描述，建立压裂直井稳态产能方程。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：在步骤1中，建立的考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程为：式中，v为渗流速度，cm/s；K为渗透率，μm2；μ为流体粘度，mPa·s；p为压力，0.1MPa；λ为启动压力梯度，常数，0.1MPa/cm；可将式(1)变形为式(2)：在步骤2中，应力敏感系数m的定义，见式(3)：式中，m为应力敏感系数，1/0.1MPa；K为渗透率，μm2；p为压力，0.1MPa；对(3)式积分得式(4)：式中，Ki为初始渗透率，μm2；pi为初始压力，0.1MPa；得考虑压敏效应的气体渗流运动方程，见式(5)：式中，v为渗流速度，cm/s；μ为流体粘度，mPa·s；将上式变形得式(6)：在步骤3中，将式(4)代入式(1)得到考虑启动压力梯度和压敏效应的气体渗流运动方程，见式(7)：将上式变形得式(8)：在步骤4中，对气藏条件做如下假设:①均质、等厚、各向同性圆形气藏中心一口井以定产量生产；②产层全部打开，流体径向流入井内；③孔隙介质均匀，各向同性；④地层岩石微可压缩，且压缩系数为常数，但其压缩可引起地层渗透率的显著变化；⑤流体黏度为常数，且流体在气藏中的渗流符合低速非达西渗流，变启动压力梯度引起的压力降与地层压力有关；⑥忽略重力和毛管力影响；⑦流体在地层中流动为等温流动；推导形成直井稳态产能方程。在步骤4中，气体径向流符合式(9)：其中，r是径向断面半径，m；因为：pi＝pe(10)式中，pe为供给压力，0.1MPa；所以，式(9)可写为式(11)：根据流量等于渗流速度和相应的截面积的乘积可得渗流速度的表达式，见式(12)：式中，Q为储层条件下的流量，cm3/s；r为半径，cm；h为储层厚度，cm；地面标准状况下的流量与地层条件下的流量的关系为式(13)：Q＝BgQsc(13)式中，Bg为气体体积系数，无因次；Qsc为标准状况下的气体体积流量，cm3/s；式中，psc为标准状况下的压力，等于0.1MPa；Tsc为标况下的温度，等于20℃；Zsc、Z分别为标况下的气体压缩因子，储层条件下的气体压缩因子，无因次；T是温度；将式(13)和式(14)代入式(12)得式(15)：将式(15)代入式(11)得式(16)：将上式分离变量并积分，见式(17)：式中，分别为平均压力下的气体压缩因子和粘度；由于无法获得p与r的函数关系，采用常规的积分方法无法求解，采用近似平均压力近似计算，见式(18)：Re地层外边界供给半径，m；Rw油井半径，m；Pwf井底流压MPa；对式(17)积分得考虑压敏效应和启动压力梯度的气井产能方程，见式(19)：根据假设条件对上式进行化简或用与上面相同的思路进行推导，可得：只考虑启动压力梯度的气井产能方程，见式(20)：只考虑压敏效应的气井产能方程，见式(21)：不考虑压敏效应和启动压力梯度的气井产能方程，见式(22)：在步骤5中，设储层厚度为h,缝长为Lf，缝宽为c，保角变换时看做c＝0，产层渗透率为K,由于将裂缝视为无限导流能力，裂缝压力为井底流压pwf，泄气半径为re，对应的压力为pe；对压裂气井建立x-y坐标系，垂直裂缝用线段表示，利用式(23)进行保角变换：Z＝LfcoshZ′(23)式中，Z＝x+iy，Z＝x′+iy′，则式(23)可以变换为式(24)和式(25)：x＝Lfcoshx′cosy′(24)y＝Lfsinhx′siny′(25)取保角变换后转化成x'-y'坐标系上简单的单向流，建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程，见式(26)：对上式积分得式(27)：Xe’为泄流半径经保角变换后在x轴上对应的值；对上式右边第二项进行平均压力法近似后，得式(28)：当x′e适当大时，存在式(29)：将式(29)代入式(28)，得为致密低渗透气藏考虑压敏效应和启动压力梯度的压裂直井产能方程，见式(30)：根据假设条件对上式进行化简或用与上面相同的思路进行推导，可得：只考虑启动压力梯度的压裂气井产能方程，见式(31)：只考虑压敏效应的压裂气井产能方程，见式(32)：不考虑压敏效应和启动压力梯度的气井产能方程，见式(33)：本专利技术中的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，涉及低渗致密气藏考虑启动压力梯度和压敏效应的压裂直井产能计算方法。采取直井压裂等技术可实现对致密低渗透气藏经济有效的开发。所以以考虑致密低渗透气藏渗流特征的渗流方程为基础建立压裂直井产能方程对气井产能的正确预测并提高采收率具有重要的意义，对实现此类气藏的有效规模开发具有重要意义，对天然气的稳定生产起到重要的支撑作用。本专利技术能够较为便捷的确定致密气藏开发过程中气井理论产能，能够指导气井配产，能够定量的确定启动压力梯度和压敏效应对产能的影响，从而可以衡量一些较为合理的生产压差，同时采取相应的措施减少压敏效应和启动压力梯度对产能的影响，为提高采收率做出一定的贡献。附图说明图1为本专利技术的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法的一具体实施例的流程图；图2为利用本专利技术的一具体实施例中x-y坐标系上的压裂直井的示意图；图3为利用本专利技术的一具体实施例中x'-y'坐标系上的压裂直井的示意图；图4为利用本专利技术的一具体实施例中考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法定量的描述启动压力和压敏效应对气井产能的影响的示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。如图1所示，图1为本专利技术的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法的流程图。在步骤101，建立考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程。该方程为：式中，v为渗流速度，cm/s；K为渗透率，μm2；μ为流体粘度，mPa·s；p为压力，0.1MPa；λ为启动压力梯度本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，其特征在于，该考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法包括：步骤1：建立考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程；步骤2：建立考虑压敏效应的气体渗流运动方程；步骤3：联立步骤1和步骤2的结果建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程；步骤4：流体在气藏中的渗流用步骤3建立的渗流方程来描述，建立直井稳态产能方程；步骤5，根据形成的无限导流垂直裂缝，气体在地层中的渗流用步骤1中建立的渗流方程来描述，建立压裂直井稳态产能方程。

【技术特征摘要】
1.考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，其特征在于，该考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法包括：步骤1：建立考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程；步骤2：建立考虑压敏效应的气体渗流运动方程；步骤3：联立步骤1和步骤2的结果建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程；步骤4：流体在气藏中的渗流用步骤3建立的渗流方程来描述，建立直井稳态产能方程；步骤5，根据形成的无限导流垂直裂缝，气体在地层中的渗流用步骤1中建立的渗流方程来描述，建立压裂直井稳态产能方程。2.根据权利要求1所述的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，其特征在于，在步骤1中，建立的考虑启动压力梯度的气体渗流运动方程为：v=-Kμ(1-λ|▿p|)▿p▿p≥λv=0▿p<λ---(1)]]>式中，v为渗流速度，cm/s；K为渗透率，μm2；μ为流体粘度，mPa·s；p为压力，0.1MPa；λ为启动压力梯度，常数，0.1MPa/cm；可将式(1)变形为式(2)：▿p=-(μKv-λ)---(2)]]>3.根据权利要求2所述的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，其特征在于，在步骤2中，应力敏感系数m的定义，见式(3)：m=1K∂K∂p---(3)]]>式中，m为应力敏感系数，1/0.1MPa；K为渗透率，μm2；p为压力，0.1MPa；对(3)式积分得式(4)：K=Kie-m(pi-p)---(4)]]>式中，Ki为初始渗透率，μm2；pi为初始压力，0.1MPa；得考虑压敏效应的气体渗流运动方程，见式(5)：v=-Kie-m(pi-p)μ▿p---(5)]]>式中，v为渗流速度，cm/s；μ为流体粘度，mPa·s；将上式变形得式(6)：▿p=-μKie-m(pi-p)v---(6)]]>4.根据权利要求3所述的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，其特征在于，在步骤3中，将式(4)代入式(1)得到考虑启动压力梯度和压敏效应的气体渗流运动方程，见式(7)：v=-Kie-m(pi-p)μ(▿p-λ)---(7)]]>将上式变形得式(8)：▿p=-μKie-m(pi-p)v+λ---(8)]]>5.根据权利要求4所述的考虑致密气藏渗流机理的产能计算方法，其特征在于，在步骤4中，对气藏条件做如下假设:①均质、等厚、各向同性圆形气藏中心一口井以定产量生产；②产层全部打开，流体径向流入井内；③孔隙介质均匀，各向同性；④地层岩石微可压缩，且压缩系数为常数，但其压缩可引起地层渗透率的显著变化；⑤流体黏度为常数，且流体在气藏中的渗流符合低速非达西渗流，变启动压力梯度引起...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀东，田同辉，谷建伟，张强，陈恺，王爱景，常涧峰，郭敏，靳利超，吴满，李钰，
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胜利油田分公司勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37